電子控制液壓換擋系統(tǒng).ppt

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1、第六節(jié) 電控液壓換擋系統(tǒng) 按控制方式分類 自動(dòng)變速器按控制方式不同，可分為 全液 壓自動(dòng)變速器 和 電子控制自動(dòng)變速器 兩種。 全液壓自動(dòng)變速器是通過機(jī)械的手段，將 汽車行駛的車速及節(jié)氣門開度這兩個(gè)參數(shù)轉(zhuǎn)變 為液壓控制信號(hào)； 閥體中的各個(gè)控制閥根據(jù)這些液壓控制信 號(hào)的大小，按照設(shè)定的換擋規(guī)律，通過控制換 擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋所示。 液壓控制自動(dòng)變速器換擋控制框圖 車 速 速 控 調(diào) 壓 閥 節(jié) 氣 門 閥 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 負(fù) 荷 液 壓 控 制 系 統(tǒng) 換 擋 閥 換 擋 控 制 鎖 止 控 制 電子控制自動(dòng)變速器是通過各種傳感 器，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、

2、節(jié)氣門開度、車速、發(fā) 動(dòng)機(jī)冷卻液溫度、自動(dòng)變速器油溫度等參數(shù) 轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并輸入計(jì)算機(jī)； 計(jì)算機(jī)根據(jù)這些信號(hào)，按照設(shè)定的換擋 規(guī)律，向換擋電磁閥、油壓電磁閥等發(fā)出電 子控制信號(hào)，換擋電磁閥和油壓電磁閥再將 計(jì)算機(jī)的電子控制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤嚎刂菩盘?hào)， 閥體中的各個(gè)控制閥根據(jù)這些液壓控制信號(hào)， 控制換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換 擋。 電子控制自動(dòng)變速器換擋控制框圖 車 速 車 速 傳 感 器 節(jié) 氣 門 位 置 傳 感 器 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 負(fù) 荷 E C U 換 擋 閥 換 擋 控 制 鎖 止 控 制 液 壓 控 制 系 統(tǒng) 電子控制系統(tǒng)構(gòu)成 電子控制系統(tǒng)構(gòu)成 信號(hào)輸入

3、裝置、 ECU、 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 信號(hào)輸入裝置 ECU 車 速 傳 感 器 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器 節(jié)氣門位置傳感器 水 溫 傳 感 器 變速器油溫傳感器 擋 位 開 關(guān) 換擋模式選擇開關(guān) 制 動(dòng) 燈 開 關(guān) 電子控制裝置 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 換擋電磁閥 壓力調(diào)節(jié)電磁閥 O/D指示燈 閉鎖電磁閥 （一）信號(hào)輸入裝置 傳感器： 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。 信號(hào)開關(guān)： 超速擋開關(guān)、模式選擇開關(guān)、多 功能開關(guān)、空擋起動(dòng)開關(guān)和制動(dòng)開關(guān)。 各元件的作用 名稱 作用 節(jié)氣門位置傳感器 用來測(cè)得節(jié)氣門

4、的開度，以作為電腦控制自動(dòng)變速 器檔位變換的依據(jù)，從而使自動(dòng)變速器的換檔規(guī)律 在任何行駛條件下都能滿足汽車的實(shí)際使用要求。 車速傳感器 它安裝在自動(dòng)變速器輸出軸附近，是一種電磁 感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器，用于檢測(cè)自動(dòng)變速器輸出軸的 轉(zhuǎn)速。電腦根據(jù)車速傳感器的信號(hào)計(jì)算出車速，作 為其換檔控制的依據(jù)。 輸入軸傳感器 它安裝在行星齒輪變速器的輸入軸或與輸入軸 連接的離合器鼓附近的殼體上，用于檢測(cè)輸入軸轉(zhuǎn) 速，并將信號(hào)送入電腦，使電腦更精確地控制換檔 過程。 液壓油溫度傳感器 它安裝在自動(dòng)變速器油底殼內(nèi)的閥板上，用于 檢測(cè)自動(dòng)變速器液壓油的溫度，以作為電腦進(jìn)行換 檔控制、油壓控制和鎖止

5、離合器控制的依據(jù)。 名稱 作用 模式開關(guān) 用來選擇自動(dòng)變速器的控制模式，以滿足不同的使用要求。 檔位開關(guān) 用于檢測(cè)操縱手柄的位置。電腦根據(jù)被接觸的觸 點(diǎn)，測(cè)得操縱手柄的位置，從而按照不同的程序控制 自動(dòng)變速器的工作。 空檔起動(dòng)開關(guān) 用以判斷選檔手柄的位置，防止發(fā)動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)檔位起動(dòng)。 制動(dòng)開關(guān) 用以判斷制動(dòng)踏板是否踩下。如果踩下，則該開 關(guān)便于工作將信號(hào)輸給電控單元，以解除鎖止離合器 的結(jié)合，防止突然制動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。 強(qiáng)制降檔開關(guān) 用來檢測(cè)加帶踏板是否超過節(jié)氣門全開的位置，以使變速自動(dòng)下降一個(gè)檔位。 超速檔開關(guān) 用來控制自動(dòng)變速的超速檔。 1、節(jié)氣門

6、位置傳感器 與發(fā)動(dòng)機(jī) ECU共用一個(gè)節(jié)氣門位置傳感器，其形 式多為可變電阻式（怠速觸點(diǎn)、電位計(jì)）。 結(jié)構(gòu) 滑片 鍍膜電阻 怠速觸點(diǎn) 接線端子 節(jié)氣門位置傳感器 （ TPS） 傳感器與 ECU連接 傳感器工作電壓 Vc=5V 節(jié)氣門開度信號(hào) VTA 怠速觸點(diǎn)信號(hào) IDL 搭鐵端子 E 傳感器輸出特性 檢測(cè)原理： *怠速觸點(diǎn)信號(hào)端子 IDL輸出 U=0； 節(jié)氣門開度信號(hào)端子 VTA輸出 Us=0.5V； 節(jié)氣門全閉， ECU則判定為怠速。 *怠速觸點(diǎn)信號(hào)端子 IDL輸出 U=+BV； 節(jié)氣門開度信號(hào)端子 VTA輸出 Us略 0.5V； 節(jié)氣門部

7、分打開， ECU則判定為部分負(fù)荷。 *怠速觸點(diǎn)信號(hào)端子 IDL輸出 U=+BV； 節(jié)氣門開度信號(hào)端子 VTA輸出 Us=+5V； 節(jié)氣門全開， ECU則判定為大負(fù)荷。 2、車速傳感器 （ 1） 磁感應(yīng)式 由信號(hào)輪和傳感器頭組成。信號(hào)輪安裝在變速器輸出 軸上并隨其旋轉(zhuǎn)，傳感器頭固定在變速器殼體上。 信號(hào)電壓將隨變速器輸出軸轉(zhuǎn)速的變化而變化，從而 檢測(cè)汽車車速，作為換擋控制的主要依據(jù)。 車速傳感器（ SP） 磁電感應(yīng)式 （ 2）笛簧開關(guān)式 笛簧開關(guān)由小玻璃 管內(nèi)安裝的兩個(gè)細(xì)長觸 頭（鐵、鎳磁性材料） 構(gòu)成。觸頭的開閉，受 車速表軟軸驅(qū)動(dòng)的磁極 控制，從而產(chǎn)

8、生隨車速 變化的脈沖信號(hào)送給 ECU 用于進(jìn)行換擋控制。 （ 3）光電式 設(shè)置在組合儀表內(nèi)。 結(jié)構(gòu)： 齒扇轉(zhuǎn)子 軟軸驅(qū)動(dòng)。 光電耦合器： 發(fā)光二極管 光電三極管 控制電路 光電式 SP SP電路圖 3、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器一般為磁感應(yīng)式，由信號(hào)輪和傳感器頭組成。 信號(hào)輪安裝在曲軸尾部并隨其旋轉(zhuǎn)，傳感器頭固定在飛輪殼上。 信號(hào)電壓將隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而變化，從而檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 4、輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器 電磁感應(yīng)式； 安裝在變速器輸入軸附近； 用于檢測(cè)輸入軸轉(zhuǎn)速，以便更精確地控制 換擋過程。 5

9、、變速器油溫傳感器 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻式； 安裝在變速器油底殼內(nèi)的液壓控制閥板上， 用于檢測(cè)變速器油溫，以作為 ECU進(jìn)行換擋控制、 油壓控制、鎖止離合器控制的依據(jù)。 6、檔位開關(guān)（空擋起動(dòng)開關(guān)） 它是一個(gè)多功能開關(guān)，即控制起動(dòng)繼電器，還可 將變速器換擋桿位置信息送給 ECU。 若輸入的分別是 “ N”、 “2”、 “L”信號(hào)（高電位有效）， ECU會(huì)判斷 變速器處于相應(yīng)的“ N”、 “2”和“ L”位。若這些變速 信號(hào)都不輸入， ECU則判斷變速器處于“ D”位。 7、模式選擇開關(guān) （ 1）經(jīng)濟(jì)模式 以獲得最佳燃油經(jīng)濟(jì)性為 目標(biāo)設(shè)計(jì)換擋規(guī)律； （ 2）

10、動(dòng)力模式 以獲得最大動(dòng)力性為目標(biāo) 設(shè)計(jì)換擋規(guī)律； （ 3）標(biāo)準(zhǔn)模式 介于經(jīng)濟(jì)模式和動(dòng)力模式之 間； （ 4）手動(dòng)模式 以手動(dòng)方式選擇合適擋位； 8、超速擋開關(guān) 安裝在變速器操縱 手柄上，用于控制自動(dòng) 變速器超速擋。 在駕駛室儀表板 上，設(shè)置 “ O/D OFF” 指示燈，用于顯示超 速擋開關(guān)的狀態(tài)。 功用： 汽車行駛中，控制自動(dòng)變速器何時(shí)進(jìn)入超速 擋 。 超速擋開關(guān)設(shè)置在換擋桿上，超速切斷指示 燈安裝在組合儀表板上。 超速 擋 使用條件： 平坦、較好路面行駛； 選 擋 桿置于“ D”位； 車速

11、 60Km/h； 變速器油溫 70 以上； 9、強(qiáng)制降檔開關(guān)與制動(dòng)開關(guān) （二）執(zhí)行器 電控系統(tǒng)的執(zhí)行元件是電磁閥。 按其作用不同可分為：換擋電磁閥、鎖 止電磁閥、調(diào)壓電磁閥。 按其工作方式不同可分為：開關(guān)式電磁 閥、脈沖式電磁閥。 電磁閥及電路 開關(guān)式電磁閥 作用： 開 啟和關(guān)閉變速 器液壓油路， 用于控制換擋 閥和液力變速 器的鎖止電磁 閥。 脈沖式電磁閥 作用： 控 制油路中油壓 的大小。 （ 三）電子控制器 ECU 1、 ECU工作原理 中央處理器 CPU每隔一定時(shí)間取一次輸入信號(hào)， 處理

12、這些信息（車速、節(jié)氣門開度等），并從存儲(chǔ)器 中“讀出”預(yù)置的該節(jié)氣門開度下的最佳換擋點(diǎn)速度， 與當(dāng)時(shí)采樣的車速比較后，判斷是否換擋，如需換擋 則通過接口發(fā)出換擋指令，再通過電磁閥實(shí)現(xiàn)升擋或 降擋。 人為干預(yù)： 快松油門，提前換高擋 急踩油門，提前降低擋 將擋位桿置于低位，限制換擋范圍。 2、 ECU的功能 1)控制換擋時(shí)刻（換擋正時(shí)控制） 2)控制主油路油壓 3)控制鎖止離合器 4)控制換擋品質(zhì) 5)自動(dòng)模式選擇控制 6)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用控制 7)自診斷與失效保護(hù)功能 1)控制換擋時(shí)刻 通常， ECU將汽車在不同

13、使用要求下的最佳 換檔規(guī)律以自動(dòng)換擋圖的形式儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中。 帶有模式選擇開關(guān)的電控式自動(dòng)變速器在模式開 關(guān)處于不同位置時(shí)，對(duì)汽車的使用要求不同，其 換擋規(guī)律也不同，一般有普通、經(jīng)濟(jì)、動(dòng)力等幾 種型式的換擋規(guī)律。 換擋規(guī)律 換擋車速與節(jié)氣門開度的關(guān)系是 通過實(shí)驗(yàn)事先確定好的。 V 1 2 1 2 2 3 2 3 V1 V2 單參數(shù)換擋規(guī)律 V 2 3 2 3 V 2 3 2 3 1 00 / % V 2 3 2 3 5 0 0 V 2 3 2 3 (a ) 等延尺型 (b ) 發(fā)散型

14、 (c ) 發(fā)散型 ( 強(qiáng)制抵擋 ) ( d ) 收斂型 雙參數(shù)換擋規(guī)律 n (r/min) 組合型換擋規(guī)律 經(jīng)濟(jì)換擋規(guī)律 普通換擋規(guī)律 動(dòng)力換擋規(guī)律 2)控制主油路油壓 電控式自動(dòng)變速器的電液式控制系統(tǒng)以一個(gè)油 壓電磁閥產(chǎn)生節(jié)氣門油壓。油壓電磁閥是脈沖式 電磁閥， ECU根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器測(cè)定的節(jié)氣 門開度是脈沖式電磁閥， ECU根據(jù)節(jié)氣門位置傳 感器測(cè)定的節(jié)氣門開度，控制發(fā)往油壓電磁閥的 脈沖信號(hào)的占空比，使主油路油壓隨節(jié)氣門開度 而變化。節(jié)氣門開度越大，脈沖電信號(hào)的占空比 越小，油壓電磁閥排油孔開度越小，節(jié)氣門油壓 也就越大。節(jié)氣門控制油壓

15、被作為控制油壓反饋 到主油路調(diào)壓閥，使主油路調(diào)壓閥隨著節(jié)氣門開 度的變化調(diào)節(jié)主油路油壓的高低，以獲得不同發(fā) 動(dòng)機(jī)負(fù)荷下主油路壓力的最佳值，并將驅(qū)動(dòng)油泵 的動(dòng)力減小到最小。 3)控制鎖止離合器 自動(dòng)變速器在各種工作條件下的最佳鎖止離合器控制 程序被事先儲(chǔ)存在 ECU的存儲(chǔ)器內(nèi)， ECU根據(jù)自動(dòng)變速器 的擋位、選取的控制模式等工作條件從存儲(chǔ)器內(nèi)選擇出相 應(yīng)的鎖止控制程序，再將車速、節(jié)氣門開度與鎖止控制程 序進(jìn)行比較。當(dāng)滿足鎖止條件時(shí)， ECU即向鎖止電磁閥發(fā) 出電信號(hào)，使鎖止離合器接合，液力變矩器按機(jī)械傳動(dòng)工 況工作。 在以下幾種情況下可強(qiáng)制解除鎖止： 當(dāng)汽車采取制動(dòng)或

16、節(jié)氣門全閉時(shí)， ECU切斷通向鎖止 電磁閥的電路強(qiáng)行解除鎖止； 在自動(dòng)變速器升降擋過程中， ECU暫時(shí)解除鎖止，以 減小換擋沖擊； 如果發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度低于 60 ，鎖止離合器應(yīng) 處于分離狀態(tài)，加速預(yù)熱，提高總體駕駛性能。 注： 以下四種情況將會(huì)強(qiáng)制解除閉鎖： 制動(dòng)開關(guān)接通。 IDL觸點(diǎn)接通； 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫低于 60 ； CCS工作，車速低于預(yù)置車速，但高于 10km/h； 閉鎖控制圖 4)控制換擋品質(zhì) 為改善換擋質(zhì)量，提高汽車的乘坐舒適性，目前常 見的特殊控制功能有以下幾種： (1)換擋油壓控制：在升擋成降擋的瞬間

17、， ECU通 過油壓電磁閥適當(dāng)降低主油路油壓，以減小換擋沖擊，達(dá) 到改善換擋質(zhì)量的目的。 (2)減小轉(zhuǎn)矩控制：在換擋的瞬間，通過延遲發(fā)動(dòng) 機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間或減少噴油量，暫時(shí)減少發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩， 以減小換擋沖擊和汽車加速度出現(xiàn)的波動(dòng)。 (3)N-D換擋控制：在選擋手柄由停車位或空位（ P 或 N）位置換至前進(jìn)擋或倒擋（ D或 R）位置，或相反地進(jìn) 行換擋時(shí)， ECU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) 速變化減至最小程度，以改善換擋質(zhì)量。 5)自動(dòng)模式選擇控制 ECU通過各個(gè)傳感器測(cè)得汽車行駛狀況和駕 駛員的操作方式，經(jīng)過運(yùn)算分析，自動(dòng)選擇采用 經(jīng)濟(jì)模式、

18、動(dòng)力模式或普通模式進(jìn)行換擋控制， 以滿足不同的行駛要求。 ECU在進(jìn)行自動(dòng)模式選擇控制時(shí)，主要參考 換擋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，自動(dòng)選擇控制模式。 6)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用控制 ECU按照設(shè)定的控制程序，在操縱手柄位置、 車速、節(jié)氣門開度等滿足一定條件（如：選擋手 柄位于前進(jìn)低擋位置，且車速大于 10km/h，節(jié) 氣門開度小于 1/8）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(hào)，打開強(qiáng)制離合器 或強(qiáng)制制動(dòng)器的控制油路，使之接合或制動(dòng)，讓 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)可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。 7)自

19、診斷與失效保護(hù)功能 為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)電子控制裝置中的故障， ECU具有故障自診斷和失效保護(hù)功能。在汽車行 駛過程中檢測(cè)自動(dòng)變速器控制裝置中傳感器和執(zhí) 行器的工作情況，一旦發(fā)現(xiàn)故障， ECU具有以下 保護(hù)功能： (1)在汽車行駛時(shí)，儀表盤上的自動(dòng)變速器 故障警告燈閃亮，以提醒駕駛員立即將汽車送至 修理廠維修。 (2)將檢測(cè)到的故障內(nèi)容以故障代碼的形式 存在 ECU的存儲(chǔ)器內(nèi)，只要不切斷蓄電池，被測(cè) 到的故障代碼就會(huì)一直保存在 ECU內(nèi)。 (3) ECU按設(shè)定的失效保護(hù)程序控制自動(dòng) 變速器的工作，保持汽車的基本行駛能力。 電控元件位置圖 （ A341

20、E） 失效安全保護(hù)功能 電磁閥 1#失效 D位 “ 3擋 ” 或 “ OD”擋 2位 “ 3擋 ” L位 “ 1擋 ” 或 “ 2擋 ” 電磁閥 2#失效 D位 “ 1擋 ” 或 “ OD”擋 2位 “ 1擋 ” 或 “ 3擋 ” L位 “ 1擋 ” 或 “ 2擋 ” 1#、 2#均失效 D位 “ OD”擋 2位 “ 3擋 ” L位 “ 1擋 ” 主車速傳感器失效，啟用輔助車速傳感器。 失效控制（電磁閥）

21、 工作情況： 未按下超速 擋 開關(guān)時(shí)，超速 擋 控制電磁閥斷電關(guān)閉， 同時(shí) 2號(hào)電磁閥通電打開，來自手控閥的油壓不能進(jìn)入 3-4擋 換 擋 閥上端， 3-4檔換 擋 閥將始終處于上位，變速 器只能工作在 3擋 。 按下超速 擋 開關(guān)后，超速 擋 控制電磁閥通電打開， 同時(shí) 2號(hào)電磁閥斷電關(guān)閉，來自手控閥的控制油壓進(jìn)入 3-4擋 換 擋 閥上端，迫使 3-4擋 換 擋 閥下移，接通通往制 動(dòng)器 B0的油壓通路，變速器才能進(jìn)入超速 擋 工作。 手控閥的控制油壓進(jìn)入 3-4擋 換 擋 閥上端，迫使 3-4擋 換 擋 閥下移，接通通往制動(dòng)器 B0的油壓通路，變速器才 能進(jìn)入超速 擋 工作。