第九章 汽车自动变速器 (2).ppt

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1、第九章汽车自动变速器第一节自动变速器的组成与工作原理第二节自动变速器行星齿轮系统第三节自动变速器的液压控制系统第四节自动变速器的电子控制系统第五节自动变速器的使用、故障自诊断与试验第一节自动变速器的组成与工作原理一、概述二、自动变速器的分类1.有级式自动变速器图9-1电控机械式自动变速器AMT的基本控制原理第一节自动变速器的组成与工作原理2.无级式自动变速器图9-2CVT传动原理1主动轴2主动轮3V形钢带4从动轮第一节自动变速器的组成与工作原理3.综合式自动变速器三、自动变速器的组成与工作原理图9-3自动换挡系统工作流程简图1.控制参数信号发生系统2.换挡执行机构第一节自动变速器的组成与工作原

2、理3.换挡控制系统图9-4液控液压式自动换挡系统工作简图1节气门阀2换挡阀3液力变矩器4变速机构5速控阀第一节自动变速器的组成与工作原理图9-5电控液压式自动换挡系统工作简图1自动变速器ECU2节气门位置传感器3换挡电磁阀A4液力变矩器5变速机构6车速传感器7换挡阀8换挡电磁阀B第一节自动变速器的组成与工作原理1)计算机能够存储与处理多种换挡规律以及其他多种数据，可以按车辆的行驶需要，对自动换挡过程实现更合理、更复杂、更精确、更快速的控制，从而使车辆获得更理想的燃料经济性和动力性。2)可大大简化液压系统，从而使结构紧凑、重量轻。3)与整车其他电子控制系统(如发动机控制、巡航控制等)比较，该系统

3、兼容性好，并具有自我故障诊断、失效保护等功能。第一节自动变速器的组成与工作原理4)自动换挡系统变更换挡规律或参数时，只需改变控制程序和某些电子元件的型号规格就能达到要求，所以适应性强，开发周期短，有利于系列化生产。第二节自动变速器行星齿轮系统1.行星齿轮变速原理图9-6单排行星齿轮机构及作用力示意图1太阳轮2齿圈3行星架4行星轮第二节自动变速器行星齿轮系统表9-1单排行星齿轮机构传动情况序号太阳轮行星齿轮架齿圈传动比i挡 位 说 明1主动件从动件固定件=1+2固定件从动件主动件=3主动件固定件从动件=-减速增矩，倒挡4固定件主动件从动件=超速传动，前进挡5从动件主动件固定件=超速传动，前进挡6

4、从动件固定件主动件=增速减矩，倒挡第二节自动变速器行星齿轮系统表9-1单排行星齿轮机构传动情况7三元件任何两个连成一体第三元件与前两个转速相等直接传动直接挡8三元件都不受约束自由转动无法传递动力第二节自动变速器行星齿轮系统2.行星齿轮机构的执行机构(1)离合器在自动变速器换挡执行机构中，换挡离合器一方面能将行星齿轮机构中某一元件与主动部分相连，使该元件成为主动部件；另一方面能将行星齿轮机构中任两个元件连锁为一个刚性整体，实现直接传动。(2)制动器在自动变速器中起制动约束作用，它通过将行星齿轮机构中某一元件与变速器壳体相连，使该元件约束制动而固定。(3)单向离合器在液力自动变速器中，单向离合器的

5、功能是控制一些元件只能作单一方向的转动，而不能反转，即它是根据相对运动情况而自动起作用的一种换挡执行机构。3.典型行星齿轮式自动变速器第二节自动变速器行星齿轮系统图9-7丰田A341E自动变速器行星齿轮变速系统1输入轴2超速排太阳轮3超速排齿圈4前传动轴5后传动轴6太阳轮7前排齿圈8后排齿圈9输出轴10后排行星架11前排行星架12超速排行星架超速制动器1号制动器2号制动器3号制动器超速离合器1号离合器2号离合器超速单向离合器1号单向离合器2号单向离合器第二节自动变速器行星齿轮系统表9-2A341E型自动变速器各挡位与换挡执行元件的工作情况对照表第二节自动变速器行星齿轮系统表9-2A341E型自

6、动变速器各挡位与换挡执行元件的工作情况对照表手柄位置挡位发动机制动P驻车挡R倒挡N空挡D1挡2挡3挡O/D挡第二节自动变速器行星齿轮系统表9-2A341E型自动变速器各挡位与换挡执行元件的工作情况对照表21挡2挡L1挡第二节自动变速器行星齿轮系统图9-8丰田A341E自动变速器D位1挡传动路线第三节自动变速器的液压控制系统一、液压控制系统的组成图9-9红旗CA770自动变速器液控液压式自动换挡系统(前进位低速挡)1液力变矩器2油液冷却器3油液细滤器4主油路调压阀5变矩器压力调节阀6换挡阀7节气门阀8强制低挡阀9低挡阀片10缓冲阀11手控制阀12液压泵13油液集滤器14变速器第二轴15离心调速阀

7、16低挡限流阀17低挡单向阀18直接挡离合器19低挡制动器20倒挡制动器第三节自动变速器的液压控制系统二、液压控制系统的主要工作元件1.供油和调压部分(1)自动变速器油泵其作用是使液压油产生一定的压力，向变矩器、控制机构、齿轮系统、油液冷却器等部件提供足够的油液，以实现传递转矩、控制油路的压力和流向、润滑和降温等目的。(2)主油路调压阀主要用于稳定主油路油压。图9-10典型主油路调压阀结构示意图1阀心2弹簧3柱塞第三节自动变速器的液压控制系统2.控制参数信号转换装置(1)节气门阀受发动机加速踏板所控制，它是随节气门开度大小(即发动机负荷大小)而改变其输出油压力的液压阀，输出油压的高低即为自动换

8、挡的一个信号。图9-11节气门阀结构简图1弹簧A2节气门阀3反向阀4弹簧B5降挡柱塞6凸轮第三节自动变速器的液压控制系统(2)调速阀又称速控阀、速度调压阀、调速器等，它通常安装在自动变速器的输出轴上，与输出轴一起转动。3.换挡控制系统(1)手控制阀供驾驶员手动选择挡位。图9-12复锤式调速阀简图1离心重块2调速阀轴3滑阀4弹簧5壳体6变速器输出轴第三节自动变速器的液压控制系统图9-13手控制阀结构示意图第三节自动变速器的液压控制系统(2)换挡控制阀是自动换挡操纵系统中的核心构件。第三节自动变速器的液压控制系统图9-14丰田A341E自动变速器1-2挡换挡阀结构与工作原理a)换挡阀结构示意图b)

9、D位1挡油路c)D位2挡油路d)L位1挡油路1低、倒挡柱塞2弹簧3阀心4柱塞第三节自动变速器的液压控制系统4.换挡品质控制装置图9-15弹簧式缓冲阀工作原理a)慢速充油b)快速回油1节流孔2阀心3弹簧(1)缓冲阀安装在换挡阀至换挡执行元件之间的油路中，其工作原理是：当换挡执行元件接合时，第三节自动变速器的液压控制系统通过对流入换挡元件的压力油进行节流，来延缓换挡元件接合时油压上升的速度，从而减小换挡冲击；当换挡元件分离时，增大换挡元件中压力油的泄流量，加速泄流过程，使换挡元件迅速分离。图9-16蓄能器工作原理1活塞A2活塞B3弹簧第三节自动变速器的液压控制系统(2)蓄能器又称为蓄能减振器。三、

10、自动换挡规律图9-17两参数换挡规律示意图第三节自动变速器的液压控制系统1)保证自动换挡系统的稳定性。2)使驾驶员可以对自动换挡进行干预，可以提前升挡或强制降挡。3)变化换挡延迟，改变换挡规律，以适应动力性、经济性、使用性等方面的要求。第四节自动变速器的电子控制系统一、电子控制系统的基本组成图9-18液力自动变速器电子系统的基本组成第四节自动变速器的电子控制系统二、电子控制系统的主要工作元件1.传感器(1)节气门位置传感器安装在发动机节气门体上并与节气门联动，其作用是测量发动机节气门的开度，使电脑适时了解发动机负荷，以此作为换挡的一个主要依据。(2)车速传感器用于检测自动变速器输出轴转速，检测

11、到的输出轴转速信号被送往微机，处理后成为车速信号，作为控制换挡的另一个主要依据。图9-19电磁感应式车速传感器a)车速传感器的结构与安装位置b)传感器发生至ECU的电信号1电插座2O形体3磁电传感器4变速器输出轴齿轮第四节自动变速器的电子控制系统(3)自动变速器控制开关自动变速器控制开关中常用的有：超速挡开关、模式选择开关、挡位开关、空挡起动开关、强制降挡开关等。图9-20自动变速器电控系统传感元件的一般线路图1信号线2变阻器3电位器4开关5电压发生器6磁电传感器7处理器第四节自动变速器的电子控制系统2.电磁阀图9-21开关式电磁阀1液压油入口2泄压口3接线插座4衔铁及阀心5骨架6电磁线圈7限

12、流钢球第四节自动变速器的电子控制系统(1)开关式电磁阀的作用开启和关闭变速器油路，主要用于控制换挡阀。图9-22脉冲式电磁阀1液压油出口2液压油入口3接线插座4泄压口5电磁线圈6衔铁及阀心7限流钢球第四节自动变速器的电子控制系统(2)脉冲式电磁阀其结构与开关式电磁阀基本相似，也是由电磁线圈、衔铁及阀心等组成，如图9-22所示，其作用是控制油路中油压的大小。3.自动变速器电子控制单元ECU图9-23选挡手柄在D位时的换挡规律a)普通型换挡规律b)经济型换挡规律c)动力型换挡规律第四节自动变速器的电子控制系统(1)自动变速器换挡时刻控制这是电子控制单元ECU最重要的控制内容之一。表9-3本田雅阁换

13、挡电磁阀工作状况与挡位对照第四节自动变速器的电子控制系统表9-3本田雅阁换挡电磁阀工作状况与挡位对照本田雅阁1挡2挡3挡4挡电磁阀A关（系统供油）开开关电磁阀B开（系统泄油）开关关第四节自动变速器的电子控制系统(2)电控液压式与液控液压式自动换挡系统它们对于主油路压力控制的目的是一致的，即满足主油路油压应能随发动机的变化而变化，特别是满足自动变速器在传递大功率、大转矩时对换挡离合器、制动器等执行元件液压缸工作压力较大的要求。(3)锁止电磁阀采用脉冲式电磁阀，微电脑可以利用脉冲电信号占空比大小来调节锁止电磁阀的开度，以控制作用在闭锁离合器控制阀右端的油压，由此调节闭锁离合器控制阀左移时排油孔的开

14、度，从而控制闭锁离合器活塞右侧油压的大小(图9-24)。图9-24变矩器锁止控制示意图1变矩器2锁止离合器3脉冲式锁止电磁阀4锁止离合器控制阀第四节自动变速器的电子控制系统(4)其他控制除了前述的部分控制内容有助于改善换挡品质外，当电控元件ECU判断需要换挡时，ECU会使点火时间暂时延迟少许，用以控制发动机输出转矩，从而可使换挡的动作更加平稳。(5)自诊断当自动变速器控制系统中各传感器、电磁阀或有关开关发生故障时，ECU通过指示灯的闪烁输出故障码，以指示故障所发生的部位，并将之存储在存储器中。三、典型自动变速器电液式控制系统图9-25本田雅阁自动变速驱动桥的电子控制系统电路图1蓄电池2点火开关

15、3常火线4BK灯5制动开关6减光自诊电路7S灯8仪表板9挡位开关10自诊接头11巡航ECU12各种传感器信号第四节自动变速器的电子控制系统图9-26本田雅阁自动变速驱动桥电控液压系统D位1挡工作油路示意图1电磁阀A234挡换挡阀323挡换挡阀44挡离合器53挡离合器612挡换挡阀72挡离合器8电磁阀B91挡离合器101挡固定离合器11手动阀12倒挡拨叉13滤油器14油泵15主油路调压阀第五节自动变速器的使用、故障自诊断与试验一、自动变速器的使用1.自动变速器换挡手柄的使用(1)P位驻车挡，在驻车或起动发动机时选用。(2)R位倒车挡，在汽车倒车时选用。(3)N位空挡，在发动机起动时选用。(4)D

16、位前进挡，在汽车一般道路行驶时选用。(5)2和L位(或S和L位)前进低挡，在坡道或雨雪天路面较滑时使用；在下坡时，可同时使发动机制动。2.自动变速器控制开关的使用(1)O/D开关超速挡开关用来控制自动变速器的超速挡。(2)模式选择开关用来选择自动变速器的控制模式，即换挡规律，以满足汽车在不同条件下的使用要求。第五节自动变速器的使用、故障自诊断与试验1)经济模式这是以汽车行驶时获得最佳燃油经济性为目标设计的换挡规律。2)动力模式这是以使汽车获得最大动力为目标而设计的换挡规律。3)标准模式该模式可使自动变速器在经济模式和动力模式之间工作。3.停车时装有自动变速器的汽车使用注意事项1)因此时油泵不泵

17、油，变速器无法工作，所以不能用反拖法起动发动机。2)因系统无压力油供应，长距离牵引时，齿轮系统润滑不良，磨损严重。第五节自动变速器的使用、故障自诊断与试验3)如变速器齿轮系统有故障或严重漏油时，牵引车辆时应将传动轴脱开(前轮驱动汽车，可使前轮悬空牵引)。二、自动变速器的故障自诊断图9-27丰田汽车自动变速器故障码读取a)TDCL接头b)正常代码c)故障码“42”表9-4丰田A341E自动变速器部分故障码示例第五节自动变速器的使用、故障自诊断与试验表9-4丰田A341E自动变速器部分故障码示例故障码诊断故 障 部 位421号速度传感器信号故障1号车速传感器、配线或接头，ECU464号电磁阀短路或

18、断路4号电磁阀、配线或接头，ECU612号速度传感器信号故障2号车速传感器、配线或接头，ECU621号电磁阀短路或断路1号或2号电磁阀、配线或接头，ECU632号电磁阀短路或断路643号电磁阀短路或断路3号电磁阀、配线或接头，ECU67O/D直接挡转速传感器信号故障直接挡离合器转速传感器、配线或接头，ECU第五节自动变速器的使用、故障自诊断与试验表9-4丰田A341E自动变速器部分故障码示例68自动跳合开关短路自动跳合开关、配线或接头，ECU第五节自动变速器的使用、故障自诊断与试验三、自动变速系统的常规试验方法1.手动换挡试验1)拔下自动变速器电控单元ECU线束插头或脱开电磁阀线束插头，这样电

19、磁阀都处于关闭状态。2)手动操纵选挡手柄换挡，检查车辆行驶速度的变化。3)试验结束应插好ECU线束插头和电磁阀线束插头，并清除故障码。表9-5丰田A341E手动换挡工作表第五节自动变速器的使用、故障自诊断与试验表9-5丰田A341E手动换挡工作表换挡杆位置D位2位L位R位P位挡位O/D挡3挡1挡倒挡驻车锁定第五节自动变速器的使用、故障自诊断与试验2.失速试验1)固定前后轮，拉紧停车制动器，将制动踏板踩到底，起动发动机并预热。2)换到D位，将加速踏板迅速踩到底，迅速读出稳定时发动机转速(即失速转速)，立即松开加速踏板。3)换到R位，做同样的试验3.延时试验1)进行停车制动(拉紧驻车制动器或踏停车

20、制动)。2)起动发动机，在N位(空挡)和关空调时检查和调整发动机至正常怠速。3)将变速杆从N位换到D位，同时按下秒表记时，当感到振动时，停住秒表记录时刻。第五节自动变速器的使用、故障自诊断与试验4)间隔1min以后再测，共进行3次，取3次平均值，延时时间不应大于1.2s。5)将变速杆推入R位，做同样试验，延时时间不应大于1.5s。4.油压测试1)首先检查加速踏板拉线的调整情况，必要时重新调整。2)拆下变速器壳体上的油路压力测试螺塞，装上油压表。3)用三角木塞住前、后轮，将驻车制动器拉到底，起动发动机预热。4)在怠速情况下，将变速杆拨入D位，读出压力值。5)将制动踏板踩到底，然后同时将加速踏板也

21、踩到底，即在失速情况读出压力值。第五节自动变速器的使用、故障自诊断与试验6)变速杆再拨入S、L、R位，分别测试怠速和失速工况下的主油路油压。5.道路试验(1)D位试验1)检查升挡及降挡动作换挡点。2)检查换挡的平顺性和有无打齿。3)检查是否有异常噪声和振动。4)检查变矩器的锁止。5)按下模式选择开关，分别在不同换挡模式下进行上述试验。(2)2位试验将换挡杆拨入2位，保持节气门全开，进行2位试验。1)12挡是否顺利升挡，升挡点是否正确。2)在2-2挡行驶时，松开节气门，检查发动机是否起制动作用。第五节自动变速器的使用、故障自诊断与试验3)检查加速和减速时是否有不正常噪声，升挡和降挡时是否冲击过大。(3)L位试验1)检查是否不能升入2挡。2)行驶中松开节气门，检查发动机是否起制动作用。3)检查加速和减速时是否有不正常噪声，升挡和降挡时是否冲击过大等。(4)R位试验R位试验时，将节气门踩到底，检查是否打滑。(5)P位试验将汽车停在坡度大于5的坡道上，选挡手柄拨入P位，松开驻车制动器，自动变速器中的停车锁止机构应将汽车停在原地。思考题与习题