3.9自動變速器的電子控制系統(tǒng)課件-《汽車底盤構(gòu)造與維修》同步教學（中國石油大學出版社）

變速器的結(jié)構(gòu)與檢修自動變速器的電子控制系統(tǒng)09電子控制系統(tǒng)簡稱電控系統(tǒng)，自動變速器的電控系統(tǒng)由信號輸入系統(tǒng)、ECU和執(zhí)行器三大部分組成，其結(jié)構(gòu)和工作原理如圖3-61所示。信號輸入系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集與傳輸，包括節(jié)氣門位置傳感器（TPS）、車速傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、ATF溫度傳感器等。電控系統(tǒng)中還有許多開關(guān)，包括空擋啟動開關(guān)（NSW）、超速擋（O/D擋）開關(guān)、行駛模式選擇開關(guān)、強制降擋開關(guān)、制動擋開關(guān)等。一、電子控制系統(tǒng)的基本組成ECU是數(shù)據(jù)處理分析裝置，是電控系統(tǒng)的控制中心，其作用是將傳感器輸入的信號（數(shù)據(jù)）進行分析計算，并與理想值或規(guī)定值對比，最后做出維持或改變系統(tǒng)工作參數(shù)的決定，并通過向執(zhí)行元件發(fā)出動作指令的方式實施，其由接收器、控制器和輸出裝置三部分組成。執(zhí)行器即指令執(zhí)行系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由各類電磁閥組成，其按ECU的指令（電信號）動作，準確無誤地執(zhí)行其命令，啟閉油路，調(diào)節(jié)負荷，直到達到新的參數(shù)狀態(tài)。按照電磁閥的作用不同，執(zhí)行器通?？煞譃閾Q擋電磁閥、鎖止電磁閥和調(diào)壓電磁閥。一、電子控制系統(tǒng)的基本組成電控系統(tǒng)是控制系統(tǒng)的核心，它利用電子自動控制的原理，通過傳感器將汽車行駛速度和發(fā)動機負荷等參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號，傳輸給ECU，經(jīng)分析計算后做出是否需要換擋的判斷，并按照設(shè)定的控制程序發(fā)出換擋指令，操縱各種電磁閥（換擋電磁閥、油壓電磁閥等）去控制閥板總成中各個控制閥的工作（接通或切斷換擋控制油路），驅(qū)動離合器、制動器、鎖止離合器等液力執(zhí)行元件，從而實現(xiàn)對自動變速器的全面控制，如圖3-62所示。二、電子控制系統(tǒng)的工作流程1）節(jié)氣門位置傳感器電控自動變速器利用節(jié)氣門位置傳感器信號作為擋位變換的依據(jù)。發(fā)動機的節(jié)氣門是由駕駛員通過加速踏板來操縱的，它根據(jù)不同的行駛條件來控制發(fā)動機的運轉(zhuǎn)。如負荷大時，節(jié)氣門開度要大；而負荷較小時，節(jié)氣門開度要小。節(jié)氣門位置傳感器安裝在汽車發(fā)動機的節(jié)氣門體上，與節(jié)氣門作為一個整體一起轉(zhuǎn)動。自動變速器通常采用線性節(jié)氣門位置傳感器，節(jié)氣門軸帶動線性電位計和怠速開關(guān)的滑動觸點。2）車速傳感器車速傳感器用于檢測自動變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速，并換算成汽車行駛的車速，它也是自動變速器換擋控制的一個重要依據(jù)。常用的車速傳感器分為電磁式、光電式和舌簧并關(guān)式等。三、電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理3）油溫傳感器油溫傳感器用以檢測液壓油的溫度，作為ECU進行換擋控制、油壓控制和鎖止離合器控制的依據(jù)。油溫傳感器位于油底殼內(nèi)閥板上，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個熱敏電阻，其阻值隨溫度發(fā)生變化，通常溫度越高，阻值越小，ECU根據(jù)其阻值的變化計算出油溫。三、電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理4）超速擋開關(guān)超速擋開關(guān)（O/D開關(guān)）通常安裝在自動變速器操縱手柄上，如圖3-63所示，由駕駛員自主選擇是否需要超速擋。當開關(guān)打開時超速擋電磁閥通電，將使作用于三、四擋換擋閥高擋端的壓力油泄空，車速足夠高時可換入四擋；當開關(guān)關(guān)閉時超速擋電磁閥不通電，壓力油使三、四擋換擋閥鎖止在三擋位置，車速再高也無法升入四擋。在駕駛室儀表盤上有“O/DOFF”指示燈顯示超速擋開關(guān)的工作狀態(tài)。開關(guān)打開，“O/DOFF”燈滅；開關(guān)關(guān)閉，“O/DOFF”燈亮。

使汽車獲得最佳經(jīng)濟性而設(shè)計的換擋規(guī)律（1）經(jīng)濟模式

換擋規(guī)律介于經(jīng)濟模式和動力模式之間（3）常規(guī)模式

以汽車獲得最大的動力為目標來設(shè)計換擋規(guī)律（2）動力模式

可以讓駕駛員手動選擇一至四擋（4）手動模式

主要用于汽車在雪地上行駛時（5）雪地模式5）模式開關(guān)三、電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理6）空擋起動開關(guān)

空擋起動開關(guān)位于自動變速器手動閥搖臂軸上或操縱臂下方，用于檢測操縱手柄的位置，防止發(fā)動機在驅(qū)動擋位時起動。當選擋手柄位于空擋或停車擋位置時，空擋起動開關(guān)接通。這時起動發(fā)動機，空擋起動開關(guān)便向ECU輸送起動信號，使發(fā)動機得以起動。如果操縱手柄位于任意驅(qū)動位置，空擋起動開關(guān)斷開，發(fā)動機將不能起動，從而保證使用安全。當操縱手柄處于不同位置時，空擋起動開關(guān)便接通相關(guān)電路，ECU根據(jù)接通電路的信號控制變速器自動換擋。三、電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理7）制動開關(guān)制動開關(guān)是一個在正常狀態(tài)下保持閉合的開關(guān)，它安裝在儀表板下方，其結(jié)構(gòu)如圖3-65所示。該開關(guān)既可以與制動燈光開關(guān)組合在一起，也可以與巡航控制真空釋放開關(guān)組合在一起。當踩下制動踏板時，制動開關(guān)中的常閉觸點斷開，從而切斷通向鎖止離合器電磁閥的電流。這樣便可通過使液力變矩器中的鎖止離合器分離而防止在汽車制動時發(fā)動機熄火或損壞。三、電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理

強制降擋開關(guān)（圖3-66）用來檢測加速踏板打開的程度。當加速踏板超過節(jié)氣門全開位置時，強制降擋開關(guān)接通，并向ECU輸送信號。這時ECU按其內(nèi)存設(shè)置的程序控制換擋，并使變速器降一個擋位，以提高汽車的加速性能。8）強制降擋開關(guān)三、電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理

開關(guān)式電磁閥的作用是開啟或關(guān)閉液壓油路，可分為常開和常閉兩種，常開電磁閥主要用于鎖止控制，常閉電磁閥主要用于換擋控制。如圖3-67所示，開關(guān)式電磁閥主要由電磁線圈、銜鐵、閥芯、球閥等構(gòu)成。常開電磁閥不通電時電磁閥打開，通電時電磁閥關(guān)閉；常閉電磁閥不通電時電磁閥關(guān)閉，通電時電磁閥打開。1）開關(guān)式電磁閥三、電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理

脈沖式電磁閥的結(jié)構(gòu)與開關(guān)式電磁閥相似，如圖3-68所示。它通常用來控制油路中的油壓。當電磁線圈通電時，電磁力使閥芯或滑閥開啟，液壓油經(jīng)泄油孔排出，油路壓力隨之下降。當電磁線圈斷電時，閥芯或滑閥在彈簧彈力的作用下將泄油孔關(guān)閉，使油路壓力上升。脈沖式電磁閥和開關(guān)式電磁閥的不同之處在于控制它的電信號不是恒定不變的電壓信號，而是一個固定頻率的脈沖電信號。電磁閥在脈沖電信號的作用下不斷反復地開啟和關(guān)閉泄油孔，ECU通過改變每個脈沖周期內(nèi)電流接通和斷開的時間比例（稱為占空比，變化范圍為0～100%），以及電磁閥開啟和關(guān)閉時間的比例來控制油路的壓力。2）脈沖式電磁閥三、電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理

如圖3-69所示，占空比越大，經(jīng)電磁閥泄出的液壓油越多，油路壓力就越低；反之，占空比越小，油路壓力就越高。

脈沖式電磁閥一般安裝在主油路或減振器背壓油路上，ECU通過這種電磁閥在自動變速器升擋或降擋的瞬間使油壓下降，進一步減少換擋沖擊，使擋位的變換更加柔和。2）脈沖式電磁閥三、電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理3.ECU及控制電路1）自動換擋控制自動換擋控制就是在汽車的行駛過程中，選擇最佳時刻換擋，即選擇最佳的換擋車速。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)。節(jié)氣門開度越小，汽車的升擋車速和降擋車速越低；反之，節(jié)氣門開度越大，汽車的升擋車速和降擋車速越高。在汽車行駛過程中，ECU根據(jù)擋位開關(guān)和模式開關(guān)的信號從存儲器內(nèi)選擇出相應(yīng)的自動換擋圖，再將車速傳感器和節(jié)氣門位置傳感器測得的車速、節(jié)氣門開度與自動換擋圖進行比較，根據(jù)比較結(jié)果，在達到設(shè)定的換擋車速時，ECU便向換擋電磁閥發(fā)出電信號，以實現(xiàn)擋位的自動變換。三、電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理

主油路油壓由主油路調(diào)壓閥調(diào)節(jié)，早期的電控系統(tǒng)中由節(jié)氣門閥輸出油壓和倒擋油路油壓對其進行反饋控制。新型電控自動變速器由ECU主要根據(jù)節(jié)氣門的開度、擋位、油溫及換擋等信號，計算得到相應(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電磁閥的開、關(guān)比例，實現(xiàn)對主油路油壓的控制。

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。倒擋的主油路油壓較前進擋高。

ECU還可以根據(jù)液壓油溫度傳感器的信號，在液壓油溫度未達到正常值（低于600℃）時，將主油路油壓調(diào)整為低于正常值，以防止因液壓油在低溫下黏度較大而產(chǎn)生換擋沖擊；當液壓油溫度過低（低于-30℃）時，ECU使主油路油壓升到最大值，以加速離合器、制動器的接合，防止溫度過低時因液壓油黏度過大而導致?lián)Q擋過程過于緩慢。在海拔較高時，發(fā)動機輸出功率降低ECU將主油路油壓控制為低于正常值，以防止換擋時產(chǎn)生沖擊。2）主油路油壓控制三、電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理3）自動模式選擇控制（1）位于S、L（或2、1）擋時，ECU只選動力模式。（2）位于D擋時，ECU根據(jù)加速踏板踩下的速率來確定換擋模式。例如，當踩下加速踏板的速率小于對應(yīng)區(qū)域的程序值時，ECU選擇經(jīng)濟模式；當踩下加速踏板的速率大于對應(yīng)區(qū)域的程序值時，ECU選擇動力模式。這些區(qū)域中節(jié)氣門開啟速率程序值的分布規(guī)律是：車速越低或節(jié)氣門開度越大，其程序值越小，即越容易選擇動力模式。（3）在D擋中，ECU選擇動力模式之后，一旦節(jié)氣門開度低于1/8，ECU即將行駛模式由動力模式轉(zhuǎn)換為經(jīng)濟模式。三、電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理4）鎖止離合器控制最理想的鎖止離合器控制是既能保證汽車的行駛要求，又能最大限度地提高變矩器的傳動效率，以降低油耗。在汽車行駛過程中，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，并與當前車速、節(jié)氣門開度等進行比較。當車速及其他因素均滿足鎖止條件時，ECU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。在液壓油溫度低于600℃，車速低于140km/h，且怠速開關(guān)接通時，禁止鎖止離合器接合。三、電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理5）發(fā)動機制動控制ECU按照設(shè)定的發(fā)動機制動控制程序，在操縱手柄位置、車速、節(jié)氣門開度等因素滿足一定條件時（如操縱手柄位于前進低擋位置，且車速大于10km/h，節(jié)氣門開度小于1/8），向強制離合器電磁閥或強制制動器電磁閥發(fā)出電信號，打開強制離合器或強制制動器的控制油路，使之接合或制動，讓自動變速器具有反向傳遞動力的能力，在汽車滑行時實現(xiàn)發(fā)動機制動。6）改善換擋質(zhì)量的控制010302（1）換擋油壓控制。在換擋瞬間，ECU通過油壓電磁閥適當降低主油路油壓，以減小換擋沖擊，改善換擋質(zhì)量。（2）減小扭矩控制。在換擋瞬間，通過延遲發(fā)動機的點火時刻或減小噴油量，暫時減小發(fā)動機的輸出扭矩，以減小換擋沖擊和輸出軸的扭矩波動。（3）N—D換擋控制。這種控制是在操縱手柄由P擋或D擋換至D擋或R擋時，通過調(diào)整發(fā)動機的噴油量，將發(fā)動機的轉(zhuǎn)速波動降至最低程度，以改善換擋質(zhì)量，如圖3-70所示。三、電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理7）使用輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器的控制

目前一些新型電控自動變速器設(shè)有輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器，ECU通過這一傳感器檢測出自動變速器輸入軸的轉(zhuǎn)速，并由此計算出變矩器的傳動比（泵輪和渦輪的轉(zhuǎn)速之比）以及發(fā)動機曲軸和自動變速器輸入軸的轉(zhuǎn)速差，從而使ECU更精確地控制自動變速器的工作。三、電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理8）故障自診斷和失效保護功能（1）在汽車行駛時，儀表盤上的自動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。（2）將檢測到的故障內(nèi)容以故障碼的形式儲存在ECU的存儲器中，只要不拆除汽車蓄電池，被測到的故障碼會一直保存在ECU內(nèi)。（3）ECU具有失效保護系統(tǒng)，按設(shè)定的失效保護程序控制自動變速器的工作，當電子控制系統(tǒng)發(fā)生故障而失效時，ECU可以保證汽車以最基本的狀態(tài)行駛一定距離。三、電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理變速器常見故障的診斷與維修10

自鎖裝置的鋼球未進入凹槽內(nèi)，或掛入擋后未達到全齒長嚙合①

輸入軸軸承過于松曠，使輸入軸和曲軸不同心，或變速器殼與離合器殼接合平面相對于曲軸軸線的垂直度變動④

自鎖裝置的鋼球或凹槽磨損嚴重，自鎖彈簧疲勞過軟或折斷②

常嚙合齒輪軸向或徑向間隙過大⑤

齒輪在軸線方向磨損成錐形，汽車行駛中因振動、速度變化的慣性等在齒輪軸向產(chǎn)生推力，迫使嚙合齒輪沿軸線方向脫開。③

各軸軸向或徑向間隙過大⑥1.故障原因一、變速器跳擋1423

檢查離合器殼和變速器的接合平面與曲軸軸線的垂直度。檢查自鎖裝置。

檢查是否達到全齒長嚙合。若是全齒長嚙合，應(yīng)檢查嚙合部位的嚙合情況。

檢查該擋齒輪的軸向和徑向間隙。2.故障診斷與排除一、變速器跳擋1.故障原因（1）互鎖裝置失效，撥叉軸、頂銷或鋼球磨損過度。（2）變速桿下端工作面磨損過大，或撥叉軸上導塊的導槽磨損過大。（3）變速桿球頭定位銷折斷或球孔、球頭磨損過大。二、變速器亂擋

掛需要的擋位時卻掛入了另外的擋位。搖動變速桿，檢查其擺動角度，若超出正常范圍，則故障由變速桿下端球頭定位銷配合松曠或球頭磨損過大引起；若擺動角度正常，仍掛不上或摘不下?lián)?，則故障由變速桿下端脫出引起。（1）

同時掛入兩擋，由互鎖裝置失效引起。（2）2.故障診斷與排除二、變速器亂擋1.

檢查同步器鎖環(huán)的內(nèi)錐面螺旋槽磨損情況，不能過度磨損，鎖環(huán)與兩錐面間隙應(yīng)符合規(guī)定。2.

檢查同步器滑塊在花鍵轂內(nèi)的滑動，以及滑塊與鎖環(huán)槽和花鍵轂的配合間隙，應(yīng)符合規(guī)定。3.檢查同步器花鍵轂與接合套的軸向移動，應(yīng)無卡滯。三、變速器換擋困難1.故障原因（1）齒輪響齒輪過度磨損變薄，間隙過大，運轉(zhuǎn)中有沖擊；齒面嚙合不良；齒輪與軸上的花鍵配合松曠，或齒輪的軸向間隙過大；軸彎曲或軸承松曠引起齒輪嚙合間隙改變。（2）軸承響軸承磨損嚴重；軸承內(nèi)（外）座圈與軸頸（孔）配合松動；軸承滾珠碎裂或有燒蝕麻點。（3）其他原因潤滑油不正常（過少、過稀、過稠或變質(zhì)），變速器內(nèi)落入異物，緊固螺栓松動，里程表軟軸或齒輪折斷。四、變速器異響

變速器發(fā)出金屬干摩擦聲為潤滑油問題，應(yīng)視情況處理。01

行駛中換入某擋若響聲明顯，多為該擋齒輪磨損；若有周期性響聲，則為個別齒損壞。02

空擋發(fā)響，而踩下離合器踏板后響聲消失，一般為輸入軸軸承或常嚙合齒輪響；若換入任何擋都響，多為輸出軸軸承響。032.故障診斷與排除四、變速器異響