第3篇 底盤及傳動系控制篇

汽車電器與電子控制技術(shù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）汽車工程學(xué)院規(guī)格嚴(yán)格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽車工程學(xué)院課程主要內(nèi)容及章節(jié)安排第1篇輔助知識篇第1章汽車電子技術(shù)概述第2章汽車供電系統(tǒng)與常見傳感器第2篇發(fā)動機(jī)控制篇第3章電控噴油系統(tǒng)第4章電控點(diǎn)火系統(tǒng)第5章發(fā)動機(jī)綜合控制系統(tǒng)第3篇底盤與傳動系控制篇第6章自動變速器第7章汽車防滑控制系統(tǒng)第8章行駛安全及舒適性控制系統(tǒng)第9章電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)第4篇附屬設(shè)備篇第10章附屬設(shè)備及新型電子控制技術(shù)2023/2/3第2頁第3篇底盤與傳動系控制篇2023/2/3第3頁第6章自動變速器自動變速器(AutomaticTransmission，AT)是指汽車駕駛中離合器和變速器的操縱都實(shí)現(xiàn)了自動化，即可以實(shí)現(xiàn)自動換擋的變速器。2023/2/3第4頁6.1概述6.1.1自動變速器的發(fā)展歷程6.1.2自動變速器主要特點(diǎn)6.1.3自動變速器分類6.1.4自動變速器的發(fā)展趨勢2023/2/3第5頁6.1.1自動變速器的發(fā)展歷程

AT：1939年GM公司ECT：1982年toyato豐田AMT（AST）CVT2023/2/3第6頁6.1.2自動變速器的主要特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：(1)取消了離合器與換檔操作，駕駛作方便、簡單、提高了行車安全。(2)自動適應(yīng)阻力變化，在一定范圍內(nèi)無級變速，提高了動力性與平均車速。(3)起步、加速更加平穩(wěn)，避免換檔時振動和沖擊，搞了乘坐舒適性。(4)采用液力傳動，減輕傳動系負(fù)擔(dān)、提高了零件壽命。(5)避免發(fā)動機(jī)因負(fù)荷突增熄火，提高經(jīng)濟(jì)性，降低排放。(6)可以通過選擇適當(dāng)?shù)男旭偰Ｊ?，使汽車按照獲得最佳油耗的行駛規(guī)律自動換擋，有利于提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。缺點(diǎn)：自動變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，傳動效率低，變速器的維修理麻煩。

2023/2/3第7頁6.1.3自動變速器的分類

分類：按控制方式：可分為液控、電控液動式和電控電動式。

按工作原理：可分為液力自動變速器（AT）、電控液動式自動變速器（ECT）、電控機(jī)械變速器（AMT）、機(jī)械無級變速器（CVT）。

2023/2/3第8頁6.1.3自動變速器的分類(1)液力自動變速器(AutomaticTransmission，簡稱AT)以液力變矩器和行星齒輪變速器串聯(lián)為特征，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、換檔沖擊小等特點(diǎn)。AT誕生于20世紀(jì)30年代，一直是汽車自動變速器產(chǎn)品中的主流結(jié)構(gòu)，國內(nèi)捷達(dá)“都市先鋒”、富康988“領(lǐng)導(dǎo)者”等自動變速車采用的都是AT傳動系統(tǒng)。(2)機(jī)械式自動變速器(AutomaticMechanicalTransmission，簡稱AMT)由普通齒輪式機(jī)械變速器組成的有級式機(jī)械自動變速器。主要有三個部分：自動離合器、齒輪式機(jī)械變速器和電子控制系統(tǒng)。不僅保留了原手動變速器傳動效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有液力自動變速器自動換檔所帶來的全部優(yōu)點(diǎn)，AMT成為各國研究開發(fā)的熱點(diǎn)，裝車率不斷上升。2023/2/3第9頁6.1.3自動變速器的分類(3)機(jī)械無級式自動變速器(ContinuouslyVariableTransmission，簡稱CVT)克服了前面兩種自動變速器固有的齒輪傳動比不連續(xù)和零件數(shù)量過多的缺點(diǎn)，具有傳動比連續(xù)、傳遞動力平穩(wěn)、操縱方便等特點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了無級變速，從理論上說，CVT可以使發(fā)動機(jī)始終在其經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，從而大幅度改善燃油經(jīng)濟(jì)性。但由于CVT是摩擦傳動，與齒輪傳動相比效率并不高，從目前的情況來看，節(jié)省燃油10%～20%是可能實(shí)現(xiàn)的。此外，CVT在加速時不需切斷動力，乘坐舒適，超車加速性能好。2023/2/3第10頁6.1.4自動變速器的發(fā)展趨勢

(1)控制系統(tǒng)智能化現(xiàn)在對車輛的主觀評價(jià)越來越受重視，車輛對人的適應(yīng)也是“智能車輛”的重要標(biāo)志，所以自動變速器控制系統(tǒng)對駕駛員特征的識別、對其意圖的適應(yīng)是體現(xiàn)“人機(jī)工程”指標(biāo)和人機(jī)協(xié)調(diào)優(yōu)化的重要組成部分。隨著各種自動變速器使用中問題的出現(xiàn)和人們對車輛性能要求的不斷提高，人們采用了各種新的檢測、控制技術(shù)用于改善自動變速車輛的性能，在控制方法和策略中，越來越多的應(yīng)用了模糊控制技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。使得換檔控制系統(tǒng)對車輛負(fù)載狀態(tài)、車輛使用參數(shù)和使用環(huán)境變化的適應(yīng)更具智能化特征。2023/2/3第11頁6.1.4自動變速器的發(fā)展趨勢(2)車輛電子一體化從最早20世紀(jì)60年代的電子點(diǎn)火系統(tǒng)到后來的電控燃油噴射系統(tǒng)、電控自動變速器、車輛巡航控制、電控制動防抱死系統(tǒng)、電控懸架等，車輛電子技術(shù)已有了極大的發(fā)展，將各個相對獨(dú)立的車輛電子控制單元合為一體已成為一種趨勢，如圖2為車輛動力傳動系統(tǒng)電子控制一體化趨勢。有以下優(yōu)點(diǎn)：可以充分利用各部件對車輛的觀測參數(shù)，使用盡量少的傳感器。采用CAN總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測、執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通訊，為車輛的輕量化提供可能。實(shí)現(xiàn)傳動系聯(lián)合控制可以使系統(tǒng)獲得更多的改善換檔品質(zhì)的控制手段，并可以實(shí)現(xiàn)變油門的換檔規(guī)律，實(shí)現(xiàn)比自動變速器獨(dú)立控制具有更優(yōu)越的性能。2023/2/3第12頁6.1.4自動變速器的發(fā)展趨勢2023/2/3第13頁6.2液力自動變速器6.2.1液力自動變速器概述6.2.2液力變矩器6.2.3變速齒輪機(jī)構(gòu)6.2.4行星輪系6.2.5換擋執(zhí)行元件6.2.6供油機(jī)構(gòu)6.2.7操縱系統(tǒng)2023/2/3第14頁6.2.1液力自動變速器概述典型的轎車用液控自動變速器主要由液力變矩器、變速齒輪機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、操縱機(jī)構(gòu)和殼體等部分組成。電控液壓式還包括電子控制系統(tǒng)。變矩器構(gòu)造、工作原理行星輪系變速原理主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)AT基本工作原理2023/2/3第15頁液力變矩器主要由泵輪、渦輪與導(dǎo)輪等元件組成，稱為三元件變矩器。泵輪與外殼焊接一體，外圈裝有齒圈，相當(dāng)于飛輪。由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，變矩器內(nèi)部的自動變速器油由于離心力的作用向外側(cè)甩出，形成驅(qū)動力。渦輪是一個具有很多葉片的圓盤，與變速器輸入軸相連，可以在變矩器內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。相當(dāng)于離合器的從動盤。導(dǎo)輪裝在渦輪與泵輪之間，通過單向離合器安裝在變速器殼體上；工作液（ATF）在各工作輪組成的閉合循環(huán)道內(nèi)流動，通過動能的變化來傳遞扭矩。為提高變矩器在高速工況下的效率，采用鎖止離合器。6.2.2液力變矩器2023/2/3第16頁6.2.2液力變矩器—結(jié)構(gòu)2023/2/3第17頁6.2.2液力變矩器—結(jié)構(gòu)2023/2/3第18頁6.2.2液力變矩器—結(jié)構(gòu)2023/2/3第19頁6.2.2液力變矩器—原理2023/2/3第20頁6.2.2液力變矩器—原理2023/2/3第21頁6.2.2液力變矩器—特性2023/2/3第22頁6.2.2液力變矩器—特性⑴變矩比隨渦輪轉(zhuǎn)速的增大而減小，隨行駛阻力矩的增大而增大。⑵傳動效率隨渦輪轉(zhuǎn)速的增大而增大，i=0.8、k=0.85時最高，轉(zhuǎn)折點(diǎn)在耦合點(diǎn)附近。由于導(dǎo)輪的存在，特性曲線呈線性折線形狀，超過耦合點(diǎn)（k=0.95）時才迅速下降。高效范圍寬度是指效率不低于80％時所對應(yīng)的速比范圍。⑶低速區(qū)能自動變扭，高速區(qū)傳動效率降低，即出現(xiàn)液力損失和功率損失，兩輪的轉(zhuǎn)速差可達(dá)4％~5％。2023/2/3第23頁6.2.2液力變矩器—特性2023/2/3第24頁6.2.3變速齒輪機(jī)構(gòu)行星齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、承載大、傳動效率高、齒間負(fù)荷小、結(jié)構(gòu)剛性好、輸入輸出同軸、便于行駛中自動換檔。轎車皆用，有單排、雙排和多排之分。2023/2/3第25頁6.2.3變速齒輪機(jī)構(gòu)—原理設(shè)太陽輪齒數(shù)、內(nèi)齒圈齒數(shù)、太陽輪、齒圈和行星輪轉(zhuǎn)速分別為：則有2023/2/3第26頁6.2.4行星輪系—原理應(yīng)用在汽車上的行星齒輪自動變速器由多排行星齒輪機(jī)構(gòu)組成速比=輸入軸轉(zhuǎn)速/輸出軸轉(zhuǎn)速固定主動件從動件速比狀態(tài)檔位內(nèi)齒圈ｎ2=0太陽輪行星架i13=1+α減速傳動I行星架太陽輪i31=1/(1+α)超速傳動(不用)太陽輪n1=0內(nèi)齒圈行星架i23=(1+α)/α減速傳動高檔II行星架內(nèi)齒圈i32=α/(1+α)超速傳動OD行星架n3=0太陽輪內(nèi)齒圈i12=-α倒檔減速傳動-I內(nèi)齒圈太陽輪i21=-1/α倒檔升速傳動(不用)聯(lián)鎖任意2個元件i=1直接檔傳動無空檔2023/2/3第27頁6.2.4行星輪系—實(shí)例(1)辛普森式行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)四個獨(dú)立元件：前后兩個行星排的太陽輪連為一個整體，稱為太陽輪組件；前排的行星架和后排的齒圈連接成一體，稱為前行星架和后齒圈組件，輸出軸通常與該組件相連。前排齒圈\后排行星架輸入軸：太陽輪或前排齒圈。2023/2/3第28頁6.2.4行星輪系—實(shí)例2023/2/3第29頁6.2.4行星輪系—辛普森式2023/2/3第30頁6.2.4行星輪系—實(shí)例(2)拉維娜式行星齒輪變速器從70年代起，被奧迪、福特、馬自達(dá)等公司使用于其轎車自動變速器中，持別是前輪驅(qū)動車型。四個獨(dú)立元件：前太陽輪、后太陽輪、行星架和齒圈。兩行星排具有公共行星架和齒圈。輸入軸：前、后太陽輪；行星架。輸出軸：后齒圈。2023/2/3第31頁6.2.5換檔執(zhí)行元件換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由離臺器、制動器和單向離合器等三種執(zhí)行元件組成。行星齒輪變速器中的所有齒輪都是處于常嚙合狀態(tài)，檔位變換通過對行星齒輪機(jī)構(gòu)的基本元件進(jìn)行約束(即固定或連接某些基本元件)來實(shí)現(xiàn)。離合器和制動器是以液壓方式控制行星齒輪機(jī)構(gòu)元件的旋轉(zhuǎn)單向離合器則是以機(jī)械方式對行星齒輪機(jī)構(gòu)的元件進(jìn)行鎖止。2023/2/3第32頁6.2.5換檔執(zhí)行元件換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由離臺器、制動器和單向離合器等三種執(zhí)行元件組成。行星齒輪變速器中的所有齒輪都是處于常嚙合狀態(tài)，檔位變換通過對行星齒輪機(jī)構(gòu)的基本元件進(jìn)行約束(即固定或連接某些基本元件)來實(shí)現(xiàn)。離合器和制動器是以液壓方式控制行星齒輪機(jī)構(gòu)元件的旋轉(zhuǎn)單向離合器則是以機(jī)械方式對行星齒輪機(jī)構(gòu)的元件進(jìn)行鎖止。2023/2/3第33頁6.2.5換檔執(zhí)行元件(1)離合器自動變速器中所用的離合器為濕式多片離合器。它通常由離合器鼓、離合器活塞、回位彈簧、鋼片、摩擦片、花鍵等組成。2023/2/3第34頁6.2.5換檔執(zhí)行元件2023/2/3第35頁6.2.5換檔執(zhí)行元件(2)制動器片式制動器由制動器活塞、回位彈簧、鋼片、擦片及制動器轂等組成。它的結(jié)構(gòu)和工作原理與濕式多片離合器基本相同。片式制動器的工作平順性較好，還能通過增減摩擦片的片數(shù)來滿足不同排量發(fā)動機(jī)的要求。近年來在轎車自動變速器中使用得越來越多。帶式制動器由制動鼓、制動帶、液壓缸及活塞等組成。2023/2/3第36頁6.2.5換檔執(zhí)行元件2023/2/3第37頁6.2.5換檔執(zhí)行元件2023/2/3第38頁6.2.6供油機(jī)構(gòu)由液壓泵、單向閥和過濾器及輔助裝置組成，提供一定壓力和流量的工作油。向控制機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)供給壓力油以實(shí)現(xiàn)換檔，給液力變矩器提供冷卻補(bǔ)償油，給行星齒輪變速器供應(yīng)潤滑油。液壓泵通常裝在變矩器后端，由變矩器的泵輪通過一軸套驅(qū)動。常見的液壓泵有內(nèi)嚙合齒輪泵、轉(zhuǎn)子泵和葉片泵等定量泵，也有少數(shù)車型采用變量葉片泵。2023/2/3第39頁6.2.6供油機(jī)構(gòu)—液壓系統(tǒng)主油路調(diào)壓閥、速控調(diào)壓閥、節(jié)氣門調(diào)壓閥、手動閥、自動換檔閥、強(qiáng)制換檔閥、超速換檔閥。2023/2/3第40頁6.2.6供油機(jī)構(gòu)—液壓系統(tǒng)2023/2/3第41頁6.2.7操縱系統(tǒng)分為人工人工操縱機(jī)構(gòu)、自動操縱機(jī)構(gòu)兩種，EC-AT還有電子控制系統(tǒng)。人工操縱機(jī)構(gòu)：換檔桿(手動閥)、節(jié)氣門踏板(節(jié)氣門閥)。駕駛員操縱選擋手柄通過連桿機(jī)構(gòu)或鋼索與液壓系統(tǒng)控制元件的手控制閥相連，為液壓系統(tǒng)提供操縱信號。選檔操縱手柄位置的意義:P：停車擋Parking；R：倒擋Reverse；N：空擋Neutral；D：前進(jìn)擋Drive；2：高速發(fā)動機(jī)制動擋；L：低速發(fā)動機(jī)制動擋。發(fā)動機(jī)只有在選擋操縱手柄位于N應(yīng)或P位時才能啟動。這種功能是靠空擋啟動開關(guān)實(shí)現(xiàn)的。自動操縱機(jī)構(gòu)：根據(jù)檔位、負(fù)荷、車速及控制開關(guān)，按預(yù)先設(shè)定的控制策略通過電磁閥控制油壓操縱離合器、制動器，改變齒輪機(jī)構(gòu)傳動比，實(shí)現(xiàn)換檔。2023/2/3第42頁6.2.7操縱系統(tǒng)2023/2/3第43頁6.2.7操縱系統(tǒng)2023/2/3第44頁6.2.7操縱系統(tǒng)2023/2/3第45頁6.2.7操縱系統(tǒng)2023/2/3第46頁6.2.7操縱系統(tǒng)2023/2/3第47頁6.3電控自動變速器6.3.1EC-AT6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成6.3.3EC-AT結(jié)構(gòu)圖2023/2/3第48頁6.3.1EC-AT由電子控制裝置、液壓閥及相應(yīng)的液壓執(zhí)行元件兩大部分組成。微電腦通過傳感器采集汽車工況與駕駛員意圖，自動選擇換檔點(diǎn)，控制換檔信號，通過電磁閥操縱相關(guān)執(zhí)行元件。車速、加速度、節(jié)氣門、選檔范圍等控制換檔的信號變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號。2023/2/3第49頁6.3.1EC-AT2023/2/3第50頁6.3.1EC-AT2023/2/3第51頁6.3.1EC-AT2023/2/3第52頁6.3.1EC-AT2023/2/3第53頁6.3.1EC-AT2023/2/3第54頁6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成電子控制裝置由傳感器、控制開關(guān)、ECU等多個部件組成。微電腦是控制系統(tǒng)的核心，根據(jù)各種傳感器所測得的節(jié)氣門開度、汽車車速、變速器油溫等運(yùn)行參數(shù)，以及各種控制開關(guān)傳來的當(dāng)前狀態(tài)信號，進(jìn)行運(yùn)算比較和分析，然后調(diào)用微電腦內(nèi)沒定的控制程序，向各個執(zhí)行器件發(fā)出指令，以使各液壓控制閥動作，從而實(shí)現(xiàn)對自動變速器的控制。傳感器節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器和油溫傳感器。變速器油溫開關(guān)：變速器油溫開關(guān)是為一些裝有電子制動/牽引控制模塊的自動變速器提供輸入信號的。2023/2/3第55頁6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成—控制開關(guān)主要有超速擋開關(guān)、模式開關(guān)、多功能開關(guān)、主檔起動開關(guān)等。(1)超速檔開關(guān)超速檔開關(guān)通常安裝在自動變速器操縱手柄上，用于控制變速器的超速檔。當(dāng)該開關(guān)打開時，超速檔電磁閥通電打開。2023/2/3第56頁6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成—控制開關(guān)(2)多功能開關(guān)也被稱為檔位開關(guān)。①指示選檔操縱手柄位置：利用多功能開關(guān)的幾條編碼線路將信息傳給變速器控制系統(tǒng)。②倒檔信號燈的開啟：當(dāng)選檔手柄置于R位時，接通倒車燈繼電器，擋信號燈開啟。③空檔起動：發(fā)動機(jī)只有當(dāng)選擋手柄在位置P或N時才能起動。多功能開關(guān)在這里的作用就是探測到選檔桿位置處于P或N時，將信號傳給起動機(jī)繼電器，使點(diǎn)火開關(guān)能工作。同時，在掛前進(jìn)檔時中斷起動機(jī)，即制止起動機(jī)在汽車進(jìn)入行駛狀態(tài)后嚙合，并鎖住變速桿?？諜n起動開關(guān)：在沒有多功能開關(guān)的自動變速器上，也裝有空檔起動開關(guān)，其作用與上述的“空擋起動”相同。2023/2/3第57頁6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成—控制開關(guān)(3)模式開關(guān)又稱程序開關(guān)，用于選擇自動變速器的控制模式，即選擇自動變速器的換檔規(guī)律，以滿足不同的使用要求。①經(jīng)濟(jì)模式(Economy)：以獲得最佳燃油經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)設(shè)計(jì)換檔規(guī)律。發(fā)動機(jī)經(jīng)常在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行，提前升檔。②動力模式(Power)：以獲得最大動力性為目標(biāo)設(shè)計(jì)換擋規(guī)律。發(fā)動機(jī)經(jīng)常處在大轉(zhuǎn)矩、大功率范圍內(nèi)運(yùn)行，從而提高了汽車的動力性能和爬坡能力，延遲升檔。③普通模式(Normal)：兼顧經(jīng)濟(jì)模式與動力模式，偏向燃油經(jīng)濟(jì)性。2023/2/3第58頁6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成—控制開關(guān)(3)模式開關(guān)④手動模式(ManMal)：以手動方式選擇合適的檔位（無踩離臺器踏板）。⑤雪地模式(Snow)：適用于在雪地上行駛的方式。減少發(fā)動機(jī)的輸出功率，以減輕驅(qū)動輪打滑。當(dāng)選檔手柄置于“2”位時，自動變速器保持在2檔工作；而選檔手柄置于“1”位時，自動變速器保持在1檔工作；如初始位置在2檔的話，則當(dāng)車速降至1檔后，不再升檔。2023/2/3第59頁6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成—主要元件2023/2/3第60頁6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成—主要元件2023/2/3第61頁6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成—主要元件2023/2/3第62頁6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成—主要元件2023/2/3第63頁6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成—電磁閥電磁閥根據(jù)電控單元的命令接通或切斷液壓回路。電磁閥按其作用不同分為：換檔電磁閥的作用是控制換檔油壓、位置和時刻。直接控制式換檔電磁閥位于行星齒輪系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的油路中間接控制式換檔電磁閥則通過換檔閥控制執(zhí)行元件的工作。鎖止電磁閥用以控制鎖止離合器的工作時間。2023/2/3第64頁6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成—電磁閥電磁閥分類：調(diào)壓電磁閥的作用是調(diào)節(jié)作用在執(zhí)行元件上的液壓，使換檔過程更加平穩(wěn)。①開關(guān)式電磁閥：作用是開啟和關(guān)閉變速器油路，可用于控制換擋閥及液力變距器的閉鎖離合器鎖止閥。它只有兩種工作狀態(tài)；全開或全關(guān)。②脈沖式電磁閥：結(jié)構(gòu)與開關(guān)式電磁閥基本相似，通過改變占空比來控制油路中油壓的大小。一般安裝在主油路或減損器背壓油路中，通過電腦控制，在變速器自動升檔及降檔瞬間、或者在閉鎖離合器閉鎖及解鎖動作開始時使油壓下降，以減少換檔和閉解鎖沖擊，使車輛行駛更平穩(wěn)。2023/2/3第65頁6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成—控制開關(guān)2023/2/3第66頁ECU根據(jù)汽車行駛狀態(tài)和發(fā)動機(jī)的工況，精確控制換檔時刻、鎖止時刻、行星輪系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓及換檔時發(fā)動機(jī)扭矩；具有自我診斷功能，能監(jiān)測和識別電控元件故障，并通過超速關(guān)斷指示燈以故障代碼信息輸出；故障時執(zhí)行失效保護(hù)功能保證車輛繼續(xù)行駛。(1)換檔控制換檔控制是根據(jù)電控單元ＥＡＴ發(fā)出的換檔指令，通過控制換檔電磁閥的開、關(guān)，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，實(shí)現(xiàn)自動升檔或降檔的過程控制。選擇最佳的時刻換檔，可使汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性最佳。6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成—ECU的功能2023/2/3第67頁(2)油壓控制電控變速器微機(jī)主要根據(jù)節(jié)氣門的開度、檔位、液壓油溫及換檔等信號，計(jì)算出相應(yīng)的主油路油壓值，并通過輸出相應(yīng)的占空比脈沖信號來控制油壓，調(diào)整電磁閥的開、關(guān)比率，實(shí)現(xiàn)對油壓的控制。(3)自動模式選擇控制電控變速器采用微機(jī)自動模式變換控制。微機(jī)根據(jù)各個傳感器的信號測得汽車的行駛狀態(tài)和駕駛員的操作方式，經(jīng)過判斷后自動選擇經(jīng)濟(jì)模式、正常模式或動力模式進(jìn)行換檔控制，以滿足不同行車條件的駕車要求。6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成—ECU的功能2023/2/3第68頁(4)鎖止離合器控制電控變速器的微機(jī)中儲存有不同工作條件下的最佳鎖止離合器控制程序。工作中微機(jī)根據(jù)檔位、換檔模式等工作條件，選擇相應(yīng)的最佳鎖止離合器控制程序，并與當(dāng)前的車速和節(jié)氣門開度進(jìn)行比較，當(dāng)車速及其他因素都滿足變扭器鎖止條件時，微機(jī)就向鎖止離合器電磁閥輸出控制信號，使鎖止離合器接合，實(shí)現(xiàn)變扭器的鎖止。6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成—ECU的功能2023/2/3第69頁(5)發(fā)動機(jī)控制電控變速器的微機(jī)根據(jù)變速器操縱手柄、車速、節(jié)氣門開度信號，判斷汽車的行駛狀態(tài)，是否需要制動，當(dāng)這些參數(shù)達(dá)到了設(shè)定值，微機(jī)便向制動電磁閥輸出控制信號，使其通電工作，使變速器能逆向傳遞動力，通過發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)動阻力制動滑行的汽車。(6)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩控制電控變速器的微機(jī)根據(jù)實(shí)際換檔要求發(fā)出相應(yīng)點(diǎn)火時間或噴油量控制的信號來改變發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，此時可減小換檔沖擊和輸出軸的波動。6.3.2EC-AT電控系統(tǒng)組成—ECU的功能2023/2/3第70頁6.3.3EC-AT結(jié)構(gòu)圖2023/2/3第71頁6.3.3EC-AT結(jié)構(gòu)圖2023/2/3第72頁6.3.3EC-AT結(jié)構(gòu)圖2023/2/3第73頁6.3.3EC-AT結(jié)構(gòu)圖2023/2/3第74頁6.4自動換檔規(guī)律—2參數(shù)換擋該圖所示是按發(fā)動機(jī)節(jié)氣門開度a與車速v兩參數(shù)控制的實(shí)例，實(shí)線為升檔，虛線為降檔。自動換檔規(guī)律（自動換檔圖）是指兩排檔間自動換檔時刻與控制參數(shù)的關(guān)系。它是自動變速器電控系統(tǒng)的核心，關(guān)系到動力傳動系統(tǒng)各種總成整體潛力的發(fā)掘與發(fā)揮。2023/2/3第75頁6.4自動換檔規(guī)律—2參數(shù)換擋2023/2/3第76頁6.4自動換檔規(guī)律—3參數(shù)換擋由于汽車起步、換檔時為非穩(wěn)定狀態(tài)，即不是加速就是減速，應(yīng)使用反應(yīng)動態(tài)過程的三參數(shù)（加速度dv/dt、v、a）控制換檔，這種以換檔前后相鄰檔位的加速度相等為條件獲得的規(guī)律，比以穩(wěn)態(tài)牽引力相等為條件的兩參數(shù)控制能進(jìn)一步提高汽車加速性、燃料經(jīng)濟(jì)性和乘坐舒適性，并可延長動力傳動系統(tǒng)零部件壽命。兩參數(shù)控制實(shí)際上僅是動態(tài)三參數(shù)換檔在dv/dt=0的一個特例。2023/2/3第77頁6.4自動換檔規(guī)律—3參數(shù)換擋2023/2/3第78頁6.4自動換檔策略自動變速器電控單元的運(yùn)算與控制功能的提高，可以自動選擇換檔規(guī)律。將車速和節(jié)氣門開度的組合分成一定數(shù)量的區(qū)域，每個區(qū)域有不同的節(jié)氣門開啟速率設(shè)定值。當(dāng)實(shí)際值大于設(shè)定值時，即自動變?yōu)閯恿π該Q檔規(guī)律，反之，為經(jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律，其設(shè)定規(guī)律是：車速越低或節(jié)氣門開度越大，其值越小，越容易進(jìn)入動力性換檔規(guī)律；而且當(dāng)節(jié)氣門開度低于1/8時，動力性換檔規(guī)律立即變?yōu)榻?jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律。在前進(jìn)(Ｄ)檔，當(dāng)加速踏板踩下的速率超過設(shè)定的速率時，TCU自動地由經(jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律變?yōu)閯恿π該Q檔規(guī)律。另一方面，為了使駕駛員體會自己開車的樂趣，或希望保持該檔通過特定的路面，近來手動－自動可轉(zhuǎn)換變速器越來越多的裝置在的中、高檔轎車上。2023/2/3第79頁6.4自動換檔策略2023/2/3第80頁6.5故障診斷故障自診斷電路在汽車行駛過程中不停地監(jiān)測自動變速器電子控制裝置中所有傳感器和電動執(zhí)行器的工作情況。自動變速控制系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，首先由第一套應(yīng)急系統(tǒng)，即電控式應(yīng)急系統(tǒng)處理，如該系統(tǒng)也失靈，則第二套應(yīng)急系統(tǒng)，機(jī)械式應(yīng)急系統(tǒng)進(jìn)入工作，整個變速控制系統(tǒng)恢復(fù)至手操縱狀態(tài)，發(fā)動機(jī)、離合器、變速器等均可由人工進(jìn)行操縱，汽車可維持基本行定能力。同時：⑴儀表盤上的自動變速器故障燈閃亮，以提醒駕駛員。⑵將檢測到的故障內(nèi)容以故障代碼的形式儲存。⑶ECU按設(shè)定的失效保護(hù)程序控制自動變速器的工作，保持汽車的基本行駛能力。2023/2/3第81頁6.6故障保護(hù)①傳感器出現(xiàn)故障：節(jié)氣門位置傳感器：怠速開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行控制：當(dāng)?shù)∷匍_關(guān)斷開時(加速踏板被踩下)，按節(jié)氣門開度為1/2進(jìn)行控制，節(jié)氣門油壓按最大值輸出；當(dāng)?shù)∷匍_關(guān)接通時(加速踏板完全放松)，按節(jié)氣門處全閉狀態(tài)進(jìn)行控制，節(jié)氣門油壓按最小值輸出。車速傳感器：檔位可由選檔手柄的位置決定。許多車型的自動變速器有兩個車速傳感器，其中一個用于自動變速器的換檔控制(常稱第二車速傳感器)，另一個為儀表盤上車速表用的傳感器(常稱為第一車速傳感器)。當(dāng)用于換檔控制的車速傳感器損壞時，微電腦可利用車速表傳感器的信號來控制校檔。輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器出現(xiàn)故障時，微電腦停止轉(zhuǎn)矩控制。液壓油溫度傳感器：按液壓油溫度為80℃進(jìn)行控制。2023/2/3第82頁6.6故障保護(hù)②執(zhí)行器故障保護(hù)功能。換檔電磁閥：停止所有換檔電磁閥的工作，檔位由選檔手柄的位置決定；強(qiáng)制離合器或強(qiáng)制制動器電磁閥：讓強(qiáng)制離合器或強(qiáng)制制動器始終處于接合狀態(tài)，使汽車減速時總可以利用發(fā)動機(jī)的制動作用。鎖止電磁閥：停止閉鎖離合器控制．使閉鎖離合器始終處于分離狀態(tài)。2023/2/3第83頁6.7ECT實(shí)例—A340E6.7.1A340簡介6.7.2豐田A340E電控變速箱結(jié)構(gòu)6.7.3豐田A340E型變速器傳動分析2023/2/3第84頁6.7.1A340E簡介由液力變矩器、行星齒輪裝置、液壓控制系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成。(1)液力變矩器：鎖止離合器由3號電磁閥控制。(2)行星齒輪裝置：4檔3套行星齒輪組、3個離合器、4個制動器、3個單向離合器以及超速輸入軸、輸入軸、輸出軸。(3)液壓控制系統(tǒng)：12檔變速閥；23檔變速閥；超速檔變速閥；鎖止中繼閥。2023/2/3第85頁6.7.2豐田A340E電控變速箱結(jié)構(gòu)2023/2/3第86頁6.7.2豐田A340E電控變速箱結(jié)構(gòu)①超速輸入軸與超速行星齒輪架直接離合器轂為旋轉(zhuǎn)件；②超速太陽輪、超速直接離合器轂和超速制動器轂連成一體；③超速單向離合器外圈與超速行星輪齒架嚙合，而內(nèi)圈則與超速太陽輪成一體；④輸入軸與超速成行星內(nèi)齒圈花鍵相連，并與直接離合器轂和前進(jìn)離合器轂一體旋轉(zhuǎn)；2023/2/3第87頁6.7.2豐田A340E電控變速箱結(jié)構(gòu)⑤前進(jìn)離合器轂與前行星齒輪一體旋轉(zhuǎn)；⑥前后太陽輪為一體，且與直接離合器鼓嚙合；⑦二檔制動器也是一號單向離合器的外圈，一號單向離合器的內(nèi)圈與前后太陽輪組合成一體；⑧二號單向離合器的內(nèi)圈固定在變速器殼體上，外圈與后行星齒輪架成一體旋轉(zhuǎn)；⑨前行星齒輪、后行星內(nèi)齒圈與輸出軸一體旋轉(zhuǎn)。2023/2/3第88頁6.7.2豐田A340E電控變速箱結(jié)構(gòu)液壓控制系統(tǒng)由液壓泵、閥體、電磁閥、離合器和制動器以及連接所有這些元件的液壓通道組成。液壓控制系統(tǒng)以液壓泵產(chǎn)生的液壓為基礎(chǔ)，根據(jù)車輛的行駛工況來控制作用在液力變矩器、各離合器和制動器上的液壓。由三個電磁閥根據(jù)ECU的信號操縱各變速閥。變速閥對各油道進(jìn)行輪換，使工作液通向液力變矩器以及各離合器和制動器，以控制液力變矩器和行星齒輪裝置。12檔變速閥；23檔變速閥；超速檔變速閥；鎖止中繼閥。電控液力變速器的變速閥和鎖止中繼閥上只作用有管路壓力，閥的位置（即變速器所處的檔位與鎖止離合器是否接合）只由管路壓力的通斷決定；而管路壓力的通斷又由3個電磁閥的開閉決定，電磁閥的開閉是由ECU控制。2023/2/3第89頁6.7.3豐田A340E型變速器傳動分析2023/2/3第90頁6.7.3豐田A340E型變速器傳動分析2023/2/3第91頁6.7.3豐田A340E型變速器傳動分析—倒檔2023/2/3第92頁6.7.3豐田A340E型變速器傳動分析—D1檔2023/2/3第93頁6.7.3豐田A340E型變速器傳動分析—D2檔2023/2/3第94頁6.7.3豐田A340E型變速器傳動分析—D3檔2023/2/3第95頁6.7.3豐田A340E型變速器傳動分析—D4檔2023/2/3第96頁6.7.3豐田A340E型變速器傳動分析—2-2檔發(fā)動機(jī)制動2023/2/3第97頁豐田CAMRY電氣元件布置圖

2023/2/3第98頁大眾096型變速器電腦控制元件

2023/2/3第99頁6.8機(jī)械無級變速器CVT6.8.1機(jī)械無級變速器6.8.2機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)6.8.3機(jī)械無級變速器電控6.8.4機(jī)械無級變速器特性2023/2/3第100頁6.8.1機(jī)械無級變速器CVT：ContinuouslyVariableTransmission2023/2/3第101頁6.8.1機(jī)械無級變速器無級式自動變速器，簡稱CVT(ContinuouslyVariableTransmission），指這種自動變速器的速比在一定范圍內(nèi)可連續(xù)變化，可提高汽車的動力性、燃料經(jīng)濟(jì)性、駕駛方便性和行駛平順性。電控的CVT可實(shí)現(xiàn)動力傳動系統(tǒng)的綜合控制，充分發(fā)揮發(fā)動機(jī)特性。無級變速器的型式很多

：(1)液力式無級變速器：液力式無級變速器即液力變矩器。(2)液壓式無級變速器：即采用液壓泵和液壓馬達(dá)的無級變速器，它是依靠液體壓能的變化來傳動或變換能量，是依靠工作腔的容積變化來進(jìn)行工作的。(3)電動式無級變速器：這種無級自動變速器由電動機(jī)驅(qū)動具有無污染和低噪聲的優(yōu)點(diǎn)，適用于電動汽車。(4)機(jī)械式無級變速器：機(jī)械式無級自動變速器通常為摩擦帶式無級自動變速器，即采用撓性帶或鏈來傳遞動力，這是一種最常見的無級變速器。2023/2/3第102頁6.8.1機(jī)械無級變速器—分類無級變速器機(jī)械式液體式帶傳動牽引傳動膠帶式金屬帶式鏈帶式圓環(huán)曲面和圓錐環(huán)式圓板式行星滾筒式滾珠式2023/2/3第103頁6.8.1機(jī)械無級變速器無級變速傳動的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)最好的燃油經(jīng)濟(jì)性和最低的排放污染，這是因?yàn)榘l(fā)動機(jī)工作在較高的效率區(qū)，較有級式變速傳動沒有動力的中斷，傳動比變化非常的平滑，動力傳動系統(tǒng)沖擊小，從而使乘坐舒適性得到了進(jìn)一步提高。據(jù)資料介紹，裝備無級變速器傳動裝置的汽車與五擋手動變速器的汽車在道路上作對比試驗(yàn)時，裝有無級變速裝置汽車的燃油消耗少了11.5%，碳?xì)浠衔锏呐欧帕可倭?3%，CO的排放量少了20%。(2)無極變速傳動和其它傳動相比，操作方便性和乘坐舒適性均可與電子控制的有級式自動變速器相比美，其傳動效率卻遠(yuǎn)高于帶有液力傳動的有級式自動變速器。在變速過程中，由于沒有動力的中斷，因而提高了行駛的動力性能。這些都是有級式變速器無法相比的。與裝備四擋自動變速器的汽車相比，0~100km/h的加速性能可提高10%。2023/2/3第104頁6.8.1機(jī)械無級變速器(3)無級變速系統(tǒng)可以控制發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速在最小的范圍內(nèi)變化，而使車速在較寬的范圍內(nèi)變化（目前傳動比可達(dá)5.0以上）。有級式變速器只能一擋一擋的升或降，而發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著每個相應(yīng)的檔位不斷地交替變化，造成發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)不穩(wěn)定。(4)能最好的協(xié)調(diào)汽車的外界行駛條件與發(fā)動機(jī)負(fù)荷，充分發(fā)揮發(fā)動機(jī)的功率潛力，提高整車燃油經(jīng)濟(jì)性。2023/2/3第105頁6.8.2機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)2023/2/3第106頁6.8.2機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)2023/2/3第107頁6.8.2機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)2023/2/3第108頁6.8.2機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)2023/2/3第109頁6.8.2機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)2023/2/3第110頁6.8.1機(jī)械無級變速器目前無極變速傳動的關(guān)鍵部件V帶主要是采用鋼帶，由一層層帶有V形斜面的金屬片通過柔性的鋼帶所組成，靠V形金屬片傳遞動力，而柔性鋼帶則只起支撐與保護(hù)作用。和普通的帶傳動不一樣，上邊的帶為緊邊，下邊的帶為松邊，相當(dāng)于主動齒輪通過鋼帶推著從動輪旋轉(zhuǎn)來傳遞動力。一般鋼帶總長約為600mm，由300塊金屬片組成，每片約厚2mm，寬約25mm，高約12mm。每條帶包含柔性的鋼帶2~11條，每條厚約為0.18mm。生產(chǎn)出能夠傳遞高轉(zhuǎn)矩和高轉(zhuǎn)速的V形鋼帶，是當(dāng)前無級傳動的主要研究問題之一。2023/2/3第111頁6.8.2機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)2023/2/3第112頁6.8.2機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)2023/2/3第113頁6.8.2機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)2023/2/3第114頁6.8.2機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)2023/2/3第115頁6.8.2機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)2023/2/3第116頁6.8.2機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)2023/2/3第117頁6.8.2機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)傳動比僅受節(jié)氣門開度和主動輪轉(zhuǎn)速控制2023/2/3第118頁6.8.3機(jī)械無級變速器電控2023/2/3第119頁6.8.3機(jī)械無級變速器電控2023/2/3第120頁6.8.3機(jī)械無級變速器電控2023/2/3第121頁6.8.3機(jī)械無級變速器電控2023/2/3第122頁6.8.3機(jī)械無級變速器電控2023/2/3第123頁6.8.3機(jī)械無級變速器電控2023/2/3第124頁6.8.3機(jī)械無級變速器電控2023/2/3第125頁6.8.4機(jī)械無級變速器特性2023/2/3第126頁6.8.4機(jī)械無級變速器特性無級變速傳動的工作特點(diǎn)。無級變速傳動的工作特點(diǎn)如下圖所示。當(dāng)換擋控制器在“D”位置，發(fā)動機(jī)屬于怠速工況，前進(jìn)擋離合器剛剛結(jié)合產(chǎn)生較小的牽引力(1)點(diǎn)，開汽車屬于蠕動狀態(tài)。輕輕使油門開啟，離合器全部結(jié)合，汽車開始以較小的速度向前行駛(2)點(diǎn)。如果進(jìn)一步踩下油門踏板，電子控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、車速和駕駛員的選擇，控制帶輪得到不同的轉(zhuǎn)速比而使汽車加速。最小的發(fā)動機(jī)固定油門開度時傳動比最大（抵擋），對應(yīng)于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速約為1700r/min(3)點(diǎn)，車速約為65km/h。2023/2/3第127頁6.8.4機(jī)械無級變速器特性如果油門開度再增大(4)點(diǎn)時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增高，傳動比減小。若全部踩下油門，可以快速加速，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到4500r/min(5)點(diǎn)，并保持該發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速直到獲得較高的車速。如果發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速仍然增加，變速系統(tǒng)將繼續(xù)減小傳動比（升檔）到最高檔，直到獲得最大車速(6)點(diǎn)，此時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速約為5000r/min，車速約140km/h。部分的減小油門開度，傳動比變化到小于1，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速有所下降，接近與汽車巡航時的轉(zhuǎn)速(7)點(diǎn)。再進(jìn)一步減小油門時，控制系統(tǒng)使傳動比達(dá)到最小，可使發(fā)動機(jī)處于制動狀態(tài)(8)點(diǎn)。2023/2/3第128頁6.8.4機(jī)械無級變速器特性再次增大油門則引起降擋(9)點(diǎn)，以便得到更大的牽引力來加速，實(shí)現(xiàn)超車。當(dāng)行駛在下坡或彎曲道路上時，通過控制傳動比可以最大限度的利用發(fā)動機(jī)進(jìn)行制動(10)點(diǎn)，此時發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化范圍為3000~4000r/min，而車速約在25~135km/h范圍內(nèi)變化。下圖所示電控?zé)o級變速傳動系統(tǒng)具有理想的恒功率輸出，輸出轉(zhuǎn)矩與車速成反比。2023/2/3第129頁6.8.4機(jī)械無級變速器特性2023/2/3第130頁6.9雙離合變速器6.9.1DSG雙離合器變速器簡介(DCT）6.9.2雙離合器變速器結(jié)構(gòu)6.9.3

工作原理6.9.4DSG變速器的特點(diǎn)2023/2/3第131頁6.9.1DSG雙離合器變速器簡介(DCT）DSG：Direct-ShiftGearbox，中文意思為“直接換擋變速器”，又叫雙離合系統(tǒng)變速器(DCT)。優(yōu)點(diǎn)：裝配DSG的目的是可以比自動變速器更加平順地?fù)Q檔，不會有遲滯現(xiàn)象。2023/2/3第132頁6.9.1DSG雙離合器變速器簡介(DCT）采用技術(shù)的主要車型：新奧迪TT和新奧迪A3，布加迪EB16.4Veyron（威龍）2023/2/3第133頁6.9.2雙離合器變速器結(jié)構(gòu)DSG變速器主要由多片濕式雙離合器、三軸式齒輪變速器、自動換檔機(jī)構(gòu)、電子控制液壓控制系統(tǒng)組成。輸入軸1裝在空心輸入軸2里，與離合器1相連，軸上齒輪與1、3、5檔齒輪相嚙合；輸入軸2與離合器2相連，軸上齒輪與2、4、6檔齒相嚙合；倒檔齒輪通過中間軸齒輪和輸入軸1的齒輪嚙合；離合器采用靈敏的電液控制。無變