第5章自動(dòng)變速器的電子控制

第5章電子控制的自動(dòng)變速系統(tǒng)

自動(dòng)變速器能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作汽車起步選檔和換檔，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳工況下工作等功能，大大減輕了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高額汽車行駛的機(jī)動(dòng)性和越野性。

學(xué)習(xí)內(nèi)容了解自動(dòng)變速器的發(fā)展與主要類型掌握液力-機(jī)械式自動(dòng)變速器(AT)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。了解液力-機(jī)械式自動(dòng)變速器(AT)電子控制的控制目標(biāo)和基本換檔控制規(guī)律。了解機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)的電子控制了解機(jī)械式無級變速器(CVT)基本結(jié)構(gòu)、原理和電子控制。一、自動(dòng)變速器的發(fā)展1521914年奔馳推出第一個(gè)全自動(dòng)齒輪變速器1939年通用公司奧斯莫比爾轎車采用液力自動(dòng)變速器AT（具有兩個(gè)前進(jìn)檔）3二戰(zhàn)期間，別克為坦克開發(fā)了液力變矩器。1956年克萊斯勒推出陶克福利特變速箱，最早帶變矩器的現(xiàn)代自動(dòng)3速變速器，并首次采用了辛普森復(fù)合行星齒輪機(jī)構(gòu)。41983年豐田生產(chǎn)了A140E自動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋，這是第一種電控?fù)Q檔自動(dòng)變速器，開創(chuàng)變速器發(fā)展的新趨勢。上海通用在別克轎車上裝備4T65－E電控自動(dòng)變速器，這是我國第一家汽車公司將自動(dòng)變速器作為標(biāo)準(zhǔn)裝置裝于汽車，1998年下線生產(chǎn)。自動(dòng)變速器的作用改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利（高功率低油耗）的工況下工作在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車能倒退行駛。利用空檔，中斷動(dòng)力傳遞，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠啟動(dòng)、怠速，并便于變速器換擋或進(jìn)行動(dòng)力輸出。二、自動(dòng)變速器分類車用變速器有兩大類：手動(dòng)變速器（MT－ManualTransmission）自動(dòng)變速器（AT－AutomaticTransmission）：指不依靠人的手力，而能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)換擋功能的變速器。常用自動(dòng)變速器：電控液力自動(dòng)變速器（EAT）電控機(jī)械式有級自動(dòng)變速器（AMT）液壓傳動(dòng)自動(dòng)變速器電力傳動(dòng)自動(dòng)變速器電控機(jī)械式無級自動(dòng)變速器（CVT）自動(dòng)變速器按前進(jìn)檔的檔數(shù)不同可分為2個(gè)前進(jìn)檔、3個(gè)前進(jìn)檔、4個(gè)前進(jìn)檔、5個(gè)前進(jìn)檔。新型轎車裝用的自動(dòng)變速器基本上都是4個(gè)前進(jìn)檔，沒有超速檔。目前已開發(fā)出裝有5個(gè)前進(jìn)檔自動(dòng)變速器的轎車。自動(dòng)變速器按照汽車驅(qū)動(dòng)方式的不同后驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器前驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器，即自動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋。三、自動(dòng)變速器的特點(diǎn)整車具有更好的駕駛性能良好的行駛性能高行車安全性降低廢氣排放可延長發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的使用壽命操縱簡單自動(dòng)變速器缺點(diǎn)：與手動(dòng)變速器相比，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零件加工難度大，成本較高，修理也較麻煩。另外自動(dòng)變速器的傳動(dòng)效率不夠高，當(dāng)然，通過與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配優(yōu)化、液力變矩器鎖止、增加擋位數(shù)等措施，可使自動(dòng)變速器的傳動(dòng)效率效率接近手動(dòng)變速器的水平。四、電控液力自動(dòng)變速器液力自動(dòng)變速器組成：液力變矩器行星齒輪變速器電子-液壓控制系統(tǒng)變速器殼體冷卻系統(tǒng)液力自動(dòng)變矩器作用：前輸入端與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪連接，輸出部件與行星齒輪變速器輸入軸相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器的軟連接，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級變速。組成：泵輪、導(dǎo)輪、渦輪、鎖止離合器主動(dòng)部分，將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力變成油液動(dòng)能輸出部分，將動(dòng)力傳至機(jī)械式變速器的輸入軸反作用元件，它對油流起反作用，達(dá)到增扭作用三大作用：轉(zhuǎn)換能量、傳遞動(dòng)力、改變扭矩鎖止離合器的作用

將泵輪與渦輪剛性連接，以提高傳動(dòng)效率。當(dāng)汽車行駛阻力小時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，此時(shí)不需要增扭，鎖止離合器將變矩器的泵輪和渦輪鎖住，可以提高傳動(dòng)效率，能節(jié)油5%左右。在汽車行駛阻力大時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，此時(shí)鎖止離合器分離，實(shí)現(xiàn)增扭。

鎖止離合器的作用條件鎖止離合器應(yīng)該在汽車高速狀態(tài)起到鎖止作用。渦輪轉(zhuǎn)速愈高，鎖止效果愈好。在車輪制動(dòng)器作用時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩會(huì)驟然增大，將會(huì)引起壓盤摩擦材料和殼體內(nèi)端面嚴(yán)重打滑的現(xiàn)象。頻繁發(fā)生打滑，嚴(yán)重影響鎖止離合器的使用壽命，油溫上升，磨粒的增加也會(huì)影響自動(dòng)變速器液壓油的使用。因此，當(dāng)車輪制動(dòng)器作用時(shí)，處于鎖止?fàn)顟B(tài)的離合器必須迅速釋放。鎖止離合器的作用條件盡管鎖止離合器的作用條件，在各種轎車上有所不同，但下列幾種情況下，執(zhí)行鎖止，即①汽車處于高速（50km／h）或位于3檔以上的檔位；②汽車的車輪制動(dòng)器處于非作用狀態(tài)；③發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫不低于規(guī)定值，通常為50－600C；④發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門開度不處于怠速狀態(tài)，位置傳感器必須有最小電壓輸出。行星齒輪變速器液力自動(dòng)變速器多采用結(jié)構(gòu)緊湊的行星齒輪變速器。它通常采用兩排行星齒輪來實(shí)現(xiàn)各檔變速比。行星齒輪組由齒圈、行星齒輪、太陽輪３個(gè)元件組成。任一元件固定，其余兩個(gè)作輸入或輸出用多片離合器和制動(dòng)器分別對這些元件進(jìn)行接合制動(dòng)來實(shí)現(xiàn)換檔裝置。簡單（單排）的行星齒輪機(jī)構(gòu)是變速機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)通常自動(dòng)變速器的變速機(jī)構(gòu)都由兩排或三排以上行星齒輪機(jī)構(gòu)組成。簡單行星齒輪機(jī)構(gòu)包括一個(gè)太陽輪、若干個(gè)行星齒輪和一個(gè)齒輪圈，其中行星齒輪由行星架的固定軸支承，允許行星輪在支承軸上轉(zhuǎn)動(dòng)。行星齒輪和相鄰的太陽輪、齒圈總是處于常嚙合狀態(tài)，通常都采用斜齒輪以提高工作的平穩(wěn)性。變速機(jī)構(gòu)可以提供不同的傳動(dòng)比，在整個(gè)驅(qū)動(dòng)范圍內(nèi)，為提高汽車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性創(chuàng)造條件。齒輪傳動(dòng)的變速器的傳動(dòng)比都是有級的，傳動(dòng)比可由駕駛員手動(dòng)選擇或由液壓控制系統(tǒng)通過變速執(zhí)行元件的作用和釋放自動(dòng)選擇。簡單行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系一般情況下，首先需要固定其中一個(gè)構(gòu)件，然后確定誰是主動(dòng)件，并確定主動(dòng)件的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向，從而確定被動(dòng)件轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向。八種組合行星架的當(dāng)量齒數(shù)等于太陽輪和齒圈齒數(shù)之和行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)規(guī)則行星齒輪架作從動(dòng)件-----1檔或2檔二元件連接后帶動(dòng)另一個(gè)元件----3檔行星齒輪架作主動(dòng)件-----O/D檔行星齒輪架固定-----倒檔。典型復(fù)合式行星齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)際自動(dòng)變速器的行星齒輪機(jī)構(gòu)是由兩排或三排以上的簡單行星齒輪機(jī)構(gòu)組成，具有適當(dāng)傳動(dòng)比，通常具有三個(gè)前進(jìn)檔或四個(gè)前進(jìn)檔及一個(gè)倒檔。目前自動(dòng)變速器品種、規(guī)格很多，但是其中的復(fù)合式的行星齒輪機(jī)構(gòu)基本都采用一些典型化的機(jī)構(gòu)，歸納起來下列三種復(fù)合式的行星齒輪機(jī)構(gòu)的使用比較普遍：①拉維奈行星齒輪機(jī)構(gòu)②辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)③串聯(lián)式行星齒輪機(jī)構(gòu)齒輪變速器=齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)+換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：獲得各檔動(dòng)力傳遞形式：固定軸式（如：本田雅閣）行星齒輪式（如豐田.奧迪等絕大多數(shù)AT）換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)：改變齒輪機(jī)構(gòu)中各元件的狀態(tài)，獲得檔位之間的變化。形式：離合器制動(dòng)器單向離合器。換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本作用：連接固定鎖止連接：指將行星齒輪變速器的輸入軸與行星排中的某個(gè)基本元件連接，以傳遞動(dòng)力，或?qū)⑶耙粋€(gè)行星排的某一個(gè)基本元件與后一個(gè)行星排的某一個(gè)基本元件連接，以約束這兩個(gè)基本元件的運(yùn)動(dòng)；固定：指將行星排的某個(gè)基本元件與自動(dòng)變速器的殼體連接，使之被固定；鎖止：指某個(gè)行星排的三個(gè)基本元件中的兩個(gè)連接在一起，從而將改行星排鎖止，使其三個(gè)基本元件以相同的轉(zhuǎn)速一同旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生直接傳動(dòng)。換擋執(zhí)行元件通過一定規(guī)律對行星齒輪機(jī)構(gòu)的某些元件進(jìn)行連接、固定或鎖止，讓行星齒輪機(jī)構(gòu)獲得不同的傳動(dòng)比，從而實(shí)現(xiàn)各檔位的變換。液壓控制系統(tǒng)組成：液壓泵閥體總成油壓調(diào)節(jié)類換檔控制類換檔品質(zhì)優(yōu)化類變矩器控制類連接管路散熱器ATF油濾清器液壓控制系統(tǒng)作用：（1）泵油并調(diào)節(jié)油路壓力（2）向換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供壓力油以控制檔位變化（3）控制液力變矩器的鎖止及ATF油的冷卻（4）控制各摩擦表面的潤滑。工作原理：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。電子控制系統(tǒng)功能：通過傳感器檢測車輛運(yùn)行參數(shù)的信號，由電腦計(jì)算和斷送后，向執(zhí)行器發(fā)出控制指令，實(shí)現(xiàn)對自動(dòng)變速器的各項(xiàng)控制?？刂茡Q檔時(shí)刻控制超速行駛控制鎖止離合器控制換檔品質(zhì)自我診斷與失效防護(hù)功能

組成：傳感器開關(guān)ECU執(zhí)行器自動(dòng)變速器換檔操縱手柄功能檔位功能說明P檔停車檔,汽車靜止是使用并同時(shí)拉緊手剎R檔倒車檔，必須在汽車完全停住后才能換入此檔N檔空檔，作用與手動(dòng)空檔相同,在汽車暫停時(shí)使用D檔前進(jìn)檔，如DI、DII、DIII，一般路面行使時(shí)使用,會(huì)更據(jù)車速和路面情況,自動(dòng)更換合適的工作檔位。S檔鎖在II檔上不能升降檔L檔低速檔，多用于壞路、上坡、下坡制動(dòng)，不能升降檔位，限制自動(dòng)換檔的范圍,增強(qiáng)扭力,輸出較大的動(dòng)力“2”檔只在DI和DII檔升降OD檔高速檔，在高速駕駛中采用傳感器節(jié)氣門位置傳感器（TPS）—產(chǎn)生節(jié)氣門開度的信號（影響換檔時(shí)刻、主油路油壓、蓄壓器油壓和鎖止時(shí)刻等）車速傳感器（VSS）—產(chǎn)生車速信號（影響換檔時(shí)刻和鎖止等）輸入轉(zhuǎn)速傳感器—產(chǎn)生渦輪轉(zhuǎn)速信號（影響傳動(dòng)效率、鎖止時(shí)刻、換檔質(zhì)量等）油溫傳感器—ATF油溫度信號（影響換檔時(shí)刻、油壓和鎖止時(shí)刻）

開關(guān)：O/D、模式、制動(dòng)、P/N、巡航、強(qiáng)制低檔執(zhí)行器：換檔電磁閥、PWM閥、TCC閥，繼電器、燈ECU五、換檔規(guī)律換檔規(guī)律：指兩排檔間自動(dòng)換檔時(shí)刻隨控制參數(shù)變化的規(guī)律。換擋規(guī)律是一個(gè)單值函數(shù)類型：單參數(shù)換擋規(guī)律兩參數(shù)換擋規(guī)律多參數(shù)換擋規(guī)律1、單參數(shù)換擋規(guī)律控制參數(shù)：采用相對穩(wěn)定的車速作為控制參數(shù)。2、兩參數(shù)換擋規(guī)律控制參數(shù)：車速油門（或進(jìn)氣管真空度）｛泵輪轉(zhuǎn)速渦輪轉(zhuǎn)速｝2、換擋規(guī)律的確定換擋規(guī)