自動(dòng)變速器換擋控制系統(tǒng)

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1、汽車自動(dòng)變速器理論,第9講 自動(dòng)變速器換擋控制系統(tǒng),液力變矩器和行星齒輪組是構(gòu)成自動(dòng)變速器的機(jī)械傳動(dòng)部分。這一部分是整個(gè)自動(dòng)變速器的基本結(jié)構(gòu)，確保自動(dòng)變速器可以在不中斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞的狀態(tài)下進(jìn)行擋位的變換； 而擋位的變換是由各離合器、制動(dòng)器和單向離合器的相互配合，使行星齒輪機(jī)構(gòu)的某一元件為主動(dòng)件，其他的分別為固定件和被動(dòng)件，執(zhí)行換擋變換速度。 離合器的結(jié)合和分離、制動(dòng)器的制動(dòng)和釋放都是由液壓控制系統(tǒng)控制?？刂葡到y(tǒng)的作用主要是根據(jù)自動(dòng)變速器操縱手柄的位置以及汽車行駛狀態(tài)(車速、負(fù)荷等因素)，按照設(shè)定的換擋規(guī)律，在汽車行駛過程中自動(dòng)選擇擋位，并通過控制換擋執(zhí)行元件的工作而使變速器齒輪傳動(dòng)比改變，完

2、成擋位的變換。,自動(dòng)變速器控制系統(tǒng),自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)有兩種類型： 全液壓控制系統(tǒng)自動(dòng)變速器 電子控制液壓式自動(dòng)變速器 相同之處：液力變矩器、油泵、行星齒輪組三個(gè)部分的結(jié)構(gòu)及工作原理完全相同； 區(qū)別：控制原理不同。,自動(dòng)變速器控制系統(tǒng),全液壓控制系統(tǒng)：完全利用液壓自動(dòng)控制原理來完成其主要控制任務(wù)的。將節(jié)氣門開度信號、車速信號、換檔控制手柄的位置信號等轉(zhuǎn)變成液壓信號，利用液壓傳動(dòng)原理，由液控裝置向執(zhí)行元件輸送壓力油，使其工作，以得到不同的檔位。 電液式控制系統(tǒng)：利用電子自動(dòng)控制的原理來完成各種控制任務(wù)的。傳感器將汽車及發(fā)動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號，ECU根據(jù)這些電信號，按照設(shè)定的控

3、制程序發(fā)出控制信號，通過各種電磁閥(換擋電磁閥、油壓電磁閥等)來操縱各個(gè)控制閥的工作，以完成各種控制工作。,自動(dòng)變速器控制系統(tǒng),ECU能存儲與處理多種換檔規(guī)律，電液式控制系統(tǒng)可以按汽車行駛的需要選擇相應(yīng)的檔位，而且能實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜、更合理的控制，得到更理想的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。 電液式控制系統(tǒng)可簡化液壓系統(tǒng)，提高控制精度和反應(yīng)速度，并可實(shí)現(xiàn)與整車其它控制系統(tǒng)的匹配，如發(fā)動(dòng)機(jī)控制、巡航控制等。 現(xiàn)在幾乎所有的轎車自動(dòng)變速器都采用電液式控制系統(tǒng)。,電液式控制系統(tǒng),電液式控制系統(tǒng)組成： 電子控制裝置 （傳感器、控制開關(guān)、電控單元） 液壓部分 （液壓閥、液壓泵及相應(yīng)的液壓執(zhí)行元件）,電液控自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)和

4、基本原理,電液式控制系統(tǒng),（一）傳感器的基本結(jié)構(gòu)和原理,電液式控制系統(tǒng)中有多個(gè)傳感器，常用的有： 節(jié)氣門位置傳感器 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器 車速傳感器 輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器 油溫傳感器 ,（二）控制開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)和原理,電子控制裝置中常用的開關(guān)有： 超速檔開關(guān) 模式開關(guān) 多功能開關(guān)等,1.超速檔開關(guān)（Over Drive ）,超速檔開關(guān)通常安裝在自動(dòng)變速器操縱手柄上，用于控制自動(dòng)變速器的超速檔。 這個(gè)功能默認(rèn)為開啟狀態(tài)。當(dāng)按下O/D鍵，O/D功能關(guān)閉，儀表盤上顯示 OD/Off 字樣，車輛不會上升到更高的擋位，發(fā)動(dòng)機(jī)將提供給車輛更大的扭矩。 超速擋起作用的前提：變速器手柄處于“D”位。,,當(dāng)按下O/D鍵

5、，O/D功能關(guān)閉， “O/D OFF”指示燈隨之亮起。,2.模式開關(guān),模式開關(guān)又稱程序開關(guān)，用于選擇自動(dòng)變速器的控制模式，即選擇自動(dòng)變速器的換檔規(guī)律，以滿足不同的使用要求。,3.多功能開關(guān),多功能開關(guān)裝在變速器殼體的操縱手柄上，由變速桿進(jìn)行控制，故有時(shí)也被稱為檔位開關(guān)。,主要功能： 指示選檔操縱手柄位置 倒檔信號燈的開啟 空檔起動(dòng),（三）電磁閥的結(jié)構(gòu)和原理,電液式自動(dòng)變速器使用電磁閥作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行器，通過電磁閥控制液壓系統(tǒng)中的換檔閥，以使離合器、制動(dòng)器等執(zhí)行元件工作，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔。 開關(guān)式電磁閥 脈沖式電磁閥,1.開關(guān)式電磁閥,作用：開啟和關(guān)閉變速器油路，可用于控制換檔閥及液力變矩器的

6、閉鎖離合器； 組成：電磁線圈、銜鐵、閥芯和回位彈簧等 工作狀態(tài)：全開或全關(guān) 當(dāng)線圈不通電時(shí)，閥芯被油壓推開，打開瀉油孔，該油路的壓力油經(jīng)電磁閥瀉荷，油路壓力為0；當(dāng)線圈通電時(shí)，電磁力使閥芯移動(dòng)，關(guān)閉瀉油孔，油路壓力上升。,2.脈沖式電磁閥,組成：由電磁線圈、銜鐵、閥芯或滑閥等組成。 作用：控制油路中的油壓大小。 與開關(guān)式電磁閥不同之處在于，控制脈沖式電磁閥工作的電信號不是恒定不變的電壓信號，而是一個(gè)頻率固定的脈沖電信號。,電磁閥在脈沖電信號的作用下不斷反復(fù)地開啟或關(guān)閉瀉油孔，控制器通過改變脈沖的寬度來改變電磁閥開啟和關(guān)閉的時(shí)間比例，而達(dá)到控制油路壓力的目的。 通電，電磁閥使閥芯或滑閥開啟泄油孔

7、，壓力下降；不通電，在彈簧力作用下閥芯或滑閥關(guān)閉泄油孔，壓力上升。 占空比：在一個(gè)脈沖周期內(nèi)，通電的時(shí)間為A，斷電的時(shí)間為B，則占空比=A/（A+B）100%，其變化范圍在0100%。,占空比越大，經(jīng)電磁閥瀉出的油就越多，油路壓力就越低，反之，占空比越小，油路壓力就越高。 占空比與油路壓力成反比關(guān)系，如圖：,（四）ECU控制內(nèi)容,換檔控制 主油路油壓控制 自動(dòng)模式選擇控制 閉鎖離合器控制 發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用控制 改善換檔品質(zhì)控制 輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器的控制 故障診斷和失效保護(hù)功能,1.換檔控制,換擋控制是指自動(dòng)變速器換檔時(shí)刻控制，即當(dāng)汽車行駛速度達(dá)到一定車速時(shí)，使自動(dòng)變速器自動(dòng)升檔或降檔。 在每一特定

8、行駛工況，都應(yīng)有一個(gè)與之相對應(yīng)的最佳換擋時(shí)刻，從而使汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性都得到較好的發(fā)揮。,最佳的換擋車速與節(jié)氣門開度、操縱手柄的位置、模式開關(guān)的位置有關(guān)。 汽車的最佳換擋車速主要由行駛時(shí)節(jié)氣門開度決定，不同節(jié)氣門開度下的最佳換檔車速：,節(jié)氣門開度越大，升擋和降擋車速越高；節(jié)氣門開度越小，升擋和降擋車速越低，這種規(guī)律十分符合汽車的實(shí)際使用要求。,當(dāng)換檔手柄和模式選擇開關(guān)在不同位置時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)各種開關(guān)信號，從存儲器中選出相應(yīng)的自動(dòng)換檔圖，再將節(jié)氣門位置和車速信號與自動(dòng)換檔圖進(jìn)行比較，如在一定節(jié)氣門開度下行駛的汽車達(dá)到設(shè)定的換檔車速時(shí)，ECU便向換檔電磁閥發(fā)出電信號，由電磁閥的動(dòng)作決定壓力油通

9、往各操縱元件的流向，以實(shí)現(xiàn)檔位的自動(dòng)變換。,2.主油路油壓,主油路油壓由油壓電磁閥控制產(chǎn)生。 油壓電磁閥是一種線性脈沖式電磁閥，電控組件根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器測得的節(jié)氣門開度，計(jì)算并控制油壓電磁閥的脈沖信號占空比，借以改變油壓電磁閥泄油口的大小，產(chǎn)生隨節(jié)氣門開度變化的節(jié)氣門油壓。 節(jié)氣門開度越大，脈沖信號占空比越小，油壓電磁閥的泄油口開度越小，節(jié)氣門油壓也越大。當(dāng)這一節(jié)氣門油壓被反饋至主油路調(diào)壓閥時(shí)，它作為主油路調(diào)壓閥的控制壓力，使主油路調(diào)壓閥隨節(jié)氣門開度的變化來改變主油路油壓的大小，自動(dòng)變速器獲得不同負(fù)荷下的主油路油壓的最佳值。,節(jié)氣門開度越大，主油路油壓越高；節(jié)氣門開度越小，主油路油壓越低。

10、 由于倒檔使用的時(shí)間較少，為了減少自動(dòng)變速器的體積，通常將倒檔機(jī)構(gòu)的尺寸縮的很小，因此要傳遞同樣大小的轉(zhuǎn)矩，油壓就要較其它檔位時(shí)高。,主油路壓力隨節(jié)氣門開度的變化情況,除正常的主油路壓力控制之外，ECU還可以根據(jù)各個(gè)傳感器測得的自動(dòng)變速器的工作條件，在一些特殊情況下，對主油路壓力作適當(dāng)?shù)男拚?，使油路壓力控制獲得最佳的效果。,為減少換檔沖擊，在換檔過程中按照節(jié)氣門開度的大小，通過油壓電磁閥適當(dāng)減小主油路壓力，以改善換檔質(zhì)量。,ECU根據(jù)液壓油溫度傳感器的信號，在變速器溫度未達(dá)到正常工作溫度時(shí)（低于60），將主油路壓力調(diào)至低于正常值，以防止因油溫低粘度較大而產(chǎn)生換檔沖擊； 當(dāng)變速器油溫度過低時(shí)（低

11、于-30 ），ECU使主油路壓力升至最大值，以加速離合器、制動(dòng)器的結(jié)合，防止溫度過低時(shí)因變速器油溫粘度過大而使換檔過程過于緩慢。,主油路壓力修正曲線油溫修正,在海拔較高時(shí)，空氣密度減小，發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率下降而使輸出功率降低，將主油路壓力調(diào)至低于正常值，以防止換檔時(shí)出現(xiàn)沖擊。,主油路壓力修正曲線海拔高度修正,3.自動(dòng)模式控制,在有模式開關(guān)的電子控制自動(dòng)變速器上，駕駛員可以通過該開關(guān)來改變自動(dòng)變速器的控制模式，選擇經(jīng)濟(jì)模式、動(dòng)力模式或普通模式； 目前一些新型自動(dòng)變速器取消了手動(dòng)選擇的模式開關(guān)，采用了電子控制單元自動(dòng)模式變換控制，ECU根據(jù)各個(gè)傳感器的信號測得汽車的行駛狀況，根據(jù)操縱手柄的位置和加速踏

12、板踩下的速率來判斷駕駛員的操作方式，經(jīng)運(yùn)算分析，自動(dòng)選擇采用經(jīng)濟(jì)模式、普通模式、動(dòng)力模式來進(jìn)行換擋控制，以滿足不同的操作要求。,ECU在進(jìn)行自動(dòng)模式選擇控制時(shí)，主要參考換檔手柄的位置及加速踏板被踩下的速率高低，以判斷駕駛員的操作目的。,S、（或、）位時(shí)，ECU只選動(dòng)力模式。 位時(shí)，當(dāng)加速踏板被踩下的速率較低時(shí)，ECU選擇經(jīng)濟(jì)模式；當(dāng)加速踏板被踩下的速率超過控制程序中所設(shè)定的速率時(shí)，ECU由經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)力模式。 位，電子控制單元選擇動(dòng)力模式后，一旦節(jié)氣門開度低于/，電子控制單元將轉(zhuǎn)為選擇經(jīng)濟(jì)模式。,4.閉鎖離合器控制,自動(dòng)變速器鎖止離合器的接合和分離是通過鎖止電磁閥來完成的。 當(dāng)鎖止電磁閥通

13、電時(shí)，鎖止離合器接合，變矩器的渦輪和泵輪被接合成一整體，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力直接傳人自動(dòng)變速器的輸入軸，實(shí)現(xiàn)直接傳動(dòng)，完成鎖止。,工作中，ECU根據(jù)擋位、模式等工作條件從存儲器內(nèi)選擇相應(yīng)的最佳控制程序，并與當(dāng)前車速、節(jié)氣門開度等進(jìn)行比較，當(dāng)車速及其他因素均滿足鎖止條件時(shí)，電子控制單元向鎖止離合器的鎖止電磁閥輸出控制信號，使鎖止離合器接合。,5.發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用的控制,電子控制自動(dòng)變速器的強(qiáng)制離合器或強(qiáng)制制動(dòng)器（為利用發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)作用而設(shè)置的執(zhí)行元件）的工作是由電子控制單元通過電磁閥來控制。 電子控制單元按照設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制程序，在操縱手柄位置、車速、節(jié)氣門開度等因素滿足一定條件（如：操縱手柄位于前

14、進(jìn)低擋位置，且車速大于km/h，節(jié)氣門開度小于/）時(shí)，向強(qiáng)制離合器電磁閥或強(qiáng)制制動(dòng)器電磁閥發(fā)出電信號，打開強(qiáng)制離合器或強(qiáng)制制動(dòng)器的控制油路,使之接合，使自動(dòng)變速器具有反向傳遞動(dòng)力的能力，從而在汽車滑行時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。,6.改善換擋品質(zhì)的控制,電子控制單元采用多種方法來控制自動(dòng)變速器的換擋過程，以改善換擋質(zhì)量，提高汽車的乘坐舒適性。 目前常見的改善換擋質(zhì)量的特殊控制功能有以下幾種： 換檔油壓控制 減小轉(zhuǎn)矩控制 N-D換檔控制,換擋油壓控制：在擋位更換的瞬間，電子控制單元通過油壓電磁閥適當(dāng)降低主油路油壓，以減小換擋沖擊，改善換擋質(zhì)量。 減小扭矩控制：在換擋瞬間，通過延遲發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)刻或減小噴油

15、量，暫時(shí)減小發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩，以減小換擋沖擊和輸出軸的扭矩波動(dòng)。 其控制過程是：自動(dòng)變速器電子控制單元在換擋瞬間，向發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元發(fā)出減小扭矩控制信號，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元接收到這一信號后，立即延遲發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)刻或減小噴油量，執(zhí)行減小扭矩控制。,換檔控制：這種控制是在操縱手柄由位或N位換至位或位時(shí)，通過調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量，將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)減至最小程度，以改善換擋質(zhì)量。若無這種控制時(shí)，在操縱手柄由位或位與位或位之間相互變換時(shí)，因負(fù)荷的變化導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)大的波動(dòng)。,7.使用輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器的控制,ECU通過輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器檢測自動(dòng)變速器輸入軸的轉(zhuǎn)速，計(jì)算出變矩器的傳動(dòng)比以及發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和自

16、動(dòng)變速器輸入軸的轉(zhuǎn)速差，從而使電子控制單元更精確地控制自動(dòng)變速器的工作。 特別是在電子控制單元進(jìn)行換擋油路壓力控制、減小扭矩控制、鎖止離合器控制時(shí)，利用這一參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，可使這些控制的持續(xù)時(shí)間更加準(zhǔn)確，從而獲得最佳的換擋質(zhì)量和乘坐舒適性。,8.電路故障自診斷和失效保護(hù)功能,在電子控制裝置中，ECU能不停地監(jiān)測所有傳感器和部分執(zhí)行器的工作，一旦發(fā)現(xiàn)某個(gè)傳感器或執(zhí)行器有故障，工作不正常，它立即采取以下幾種保護(hù)措施： 在汽車行駛時(shí)，儀表盤上的自動(dòng)變速器故障警告燈亮起，以提醒駕駛員立即將汽車送至修理廠檢修。 將檢測到的故障內(nèi)容以故障代碼的形式貯存在電子控制單元的存儲器中。 電子控制單元按設(shè)定的失效保護(hù)程序控制自動(dòng)變速器的工作，以保證汽車的基本行駛能力。,