自动变速器模块五.pptx
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1、模块模块5 5 电控自动变速器的结构、工作原理及检修电控自动变速器的结构、工作原理及检修第1页/共104页【学习目标】【学习目标】掌握电控自动变速器的结构、工作原理以及检修方法。第2页/共104页5.1 5.1 电控自动变速器的结构和工作原理电控自动变速器的结构和工作原理第3页/共104页【基本理论知识】【基本理论知识】5.1.1电液式控制系统特点 电控自动变速器主要由变速系统、液压控制系统和电子控制系统组成,由于机械部分与普通变速器几乎相同,在这里不在叙述,本模块着重讲述与普通变速器不同的控制系统的特点、原理及功用。第4页/共104页 1969年,法国雷诺(Renault)R16TA轿车首先
2、装用了电子控制的液压换挡系统。20世纪80年代,计算机技术的飞速发展,微处理机、电子计算机应用于汽车液力自动变速器的控制系统也迅速推广。目前,电子控制液压换挡系统(简称电控液压换挡系统)已广泛用于液力自动变速器,而且越来越多地取代全液压控制系统。它与全液压式的不同之处是自动换挡的控制系统(换挡点的选择及发生换挡信号等)是由电子计算机或微处理机来完成。此时,控制换挡的信号(如车速、加速度、节气门开度、选挡范围、换挡规律选择等)亦相应地变为电信号。但是,系统中的换挡执行机构仍然是液压的,故称为电控液压换挡系统,与全液压控制系统相比,它最主要的优点是:第5页/共104页1)由于计算机能够存储与处理多
3、种换挡规律,所以它可以按车辆的行驶需要对相应规律进行选择,可以实现更合理、更复杂的控制,突破液压阀结构的限制,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、质量轻。3)控制精度高、反应快而且动作准确。4)与整车的其他系统的电子控制,如发动机控制、巡航控制、牵引力控制、制动系统、四轮驱动控制等兼容性好。5)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,而无需对变速器结构零件作任何变动,所以适应性强,开发周期短,在系列产品中更能显示其优越性。第6页/共104页 显然,电控液压换挡系统大幅度改善了车辆的性能。它不仅简化了自动变速器的
4、液压系统,而且使自动变速器更完善,进一步提高了车辆的动力性和燃油经济性。5.1.2电控液压自动换挡基本原理 传统自动变速器的自动控制,是利用节气门阀产生的油压pz和调速阀产生的油压pv共同控制来实现自动换挡的。电子控制自动变速器的各项控制由电子控制系统和液压控制系统共同完成,是利用传感器、控制器(ECU)及执行器来完成换挡任务,主要组成如图5-1所示,其基本原理可通过控制流程图5-2来加以说明。第7页/共104页第8页/共104页1.信号的产生节气门信号、车速信号、输入轴信号、输出轴信号、油温信号、油压信号等都是利用传感器反馈给电脑(ECU)。2.信号的处理电脑(ECU)接受信号,处理后传给执
5、行器,发出换挡的指令。第9页/共104页第10页/共104页3.指令的执行 各种电磁阀接受到指令后执行换挡的任务,换挡电磁阀A和B通过通、断电,完成油路的转换,实现挡位的改变,其线圈阻值一般在11左右。调压电磁阀根据电脑的指令来调节控制油压,通过电磁阀开闭脉冲频率的变化或改变通道截面的大小来节流调压,满足各种转速工况下的需要,其线圈的电阻值在4左右。液力变矩器锁止电磁阀用于控制锁止离合器,锁止离合器工作的时候,把泵轮和涡轮锁为一体,提高了传动效率。强制降挡电磁阀是为了快速换入低挡,增大牵引力。两个换挡电磁阀一般有四种组合方式:A通、B断1挡(D1);A通、B通2挡(D2);A 断、B通3挡(D
6、3);A断、B断4挡(OD)。利用两个换挡电磁阀共同控制三个液压换挡阀两端的油压,使换挡阀处于不同位置,从而打开不同的油路,通过控制离合器和制动器的动作,使行星齿轮传动机构处于不同的挡位,即实现自动升降挡。第11页/共104页 由于是电控系统,故设有故障信号灯,一般通过Power挡灯或“OD”挡指示灯来显示。若在汽车的行驶过程中,故障灯亮,则说明自动变速器存在故障,提醒驾驶员立即送修,并可以通过故障灯的闪烁来提取故障码。5.1.3电子控制系统的组成及各部分的功用 电子控制系统由各种传感器、执行器、控制开关及电脑等组成,安装在发动机、自动变速器及汽车的其他装置上,测得发动机转速、节气门开度、汽车
7、车速、自动变速器油温等运算参数并传给自动变速器的电脑,电脑是整个控制系统的中心,通过分析运算各个控制开关送来的操作指令和电脑内设定的控制程序,向各个执行器发出指令信号,以操纵阀体中各个控制阀的工作,从而最终实现对自动变速器的控制,如图5-3所示。第12页/共104页第13页/共104页5.2 5.2 传感器、执行器的结构、工作原理及检修传感器、执行器的结构、工作原理及检修第14页/共104页【本节目标】【本节目标】掌握各传感器、执行器及控制开关的结构、工作原理及检修。【基本理论知识】第15页/共104页5.2.1传感器的结构、工作原理及检修1.传感器的结构与工作原理(1)节气门位置传感器汽车发
8、动机的节气门是由驾驶员通过加速踏板来操纵的,以便根据不同的行驶条件控制发动机的运转。例如:上坡或加速时节气门开度要大,而下坡或等速行驶时,节气门开度要小,这些不同的行驶条件对汽车自动变速器换挡规律的要求往往有很大的不同。电子控制式自动变速器是利用安装在发动机节气门体上的节气门位置传感器,作为电脑控制自动变速器挡位变换的依据,从而使自动变速器的换挡规律,在任何使用条件下都能满足汽车的使用要求。第16页/共104页 节气门位置传感器有很多种类型,装有自动变速器的汽车通常采用线性可变电阻型的节气门位置传感器。这种节气门位置传感器由一个线性电位计和一个怠速开关组成,如图5-4a所示,节气门轴带动线性电
9、位计及怠速开关的滑动触点,节气门关闭时,怠速开关接通,节气门开启时,怠速开关断开。而当节气门处于不同开度时,电位计的电阻不同。传感器的VC端子上有来自ECU的5V电源电压,VTA端子的电压作为反映节气门开度的电压输入电脑ECU,其输出特性如图5-4b所示。这样,电脑通过节气门位置传感器可以获得表示节气门由全闭到全开连续变化的模拟信号以及节气门开度的变化速率,以作为其控制不同行驶条件下挡位变换的主要依据之一。第17页/共104页第18页/共104页(2)车速传感器车速传感器安装在自动变速器输出轴附近,用于检测自动变速器输出轴的转速。电脑根据车速传感器的信号计算出车速,作为换挡控制的依据。车速传感
10、器主要有舌簧开关式、磁阻元件式、磁电脉冲式、光电式等四种类型。1)磁电脉冲式车速传感器。如图5-5a所示,磁电脉冲式车速传感器由永久磁铁和电磁感应线圈组成,它固定在自动变速器输出轴附近的壳体上,靠近安装在输出轴上的感应转子。当输出轴传动时,感应转子的凸齿不断地靠近或离开车速传感器,使感应线圈内的磁通量发生变化,从而产生交流感应电压,如图5-5b所示。车速越高,输出轴的转速也越高,感应电压的脉冲频率也越大,电脑则根据感应电压脉冲频率的大小计算出车速,如图5-5c所示。第19页/共104页第20页/共104页2)舌簧开关式车速传感器。舌簧开关式车速传感器有的安装在车速表的转子附近,有的安装在输出轴
11、上。如图5-6a所示,舌簧开关式车速传感器由舌簧管和旋转的磁铁组成,在舌簧管内封装有两片簧片构成的触头,触头由铁、镍等易于被磁铁吸引的强磁性材料制成。受舌簧管外磁铁的控制,有时触头互相吸引而闭合,有时触头互相排斥而断开,从而形成了触头的开关作用。如图5-6b所示,当N、S磁极从接近舌簧开关到逐渐离开时,上、下两个触头变为不同极性的磁极,触头互相吸引,舌簧开关变为闭合状态;当N极或S极接近舌簧开关时,上、下两个触头变为同一极性的磁极,触头互相排斥,开关变为断开状态。一般旋转磁铁采用四极的,所以当仪表电缆旋转或输出轴转一圈,就会输出四个通电脉冲信号。第21页/共104页第22页/共104页3)磁阻
12、元件式车速传感器。磁阻元件式车速传感器采用了元件电阻随磁场变化而变化的磁阻(MRE)来检测车速,这种传感器直接装在输出轴上,如图5-7所示。它有两个主要的部件,即磁环与内装磁阻元件,两者组成了集成电路。当齿轮驱动传感器轴旋转时,与轴连在一起的多极磁环也同时旋转,磁环旋转引起了磁通变化,使集成电路内磁阻元件的阻值发生了变化,利用磁阻元件的阻值变化可以检测出磁铁旋转引起的磁通变化。阻值的变化引起电压的变化,并把电压的变化输入到比较器中进行比较,再由比较器输出信号控制晶体管的导通和截止。第23页/共104页第24页/共104页4)光电式车速传感器。光电式车速传感器通常装在组合仪表内,传感器上有发光二
13、极管、光敏晶体管以及车速表驱动的遮光板等,如图5-8所示。当遮光板没有遮光时,发光二极管的光照射到光敏晶体管上,光敏晶体管的集电极中有电流通过,该管导通,这时晶体管VT1也导通,在SO端子上无电压输出。当遮光板遮光时,发光二极管的光不能照射到光敏晶体管上,光敏晶体管不导通,这时晶体管VT1截止,从而在SO端子上就有5V电压输出,遮光板上有20个切槽,即仪表电缆每转一圈,传感器就有20个脉冲输出。第25页/共104页第26页/共104页(3)输入轴转速传感器输入轴转速传感器的结构、工作原理在车速传感器相同。它安装在行星齿轮变速器的输入轴或与输入轴连接的离合器鼓附近的壳体上,如图5-9所示,用于检
14、测输入轴转速,并将信号送入电脑,使电脑更精确地控制换挡过程。此外,电脑还将该信号和来自发动机控制系统的发动机转速信号进行比较,计算出液力变矩器的传动比,使油路压力控制过程和锁止离合器的控制过程得到进一步的优化,以改善换挡品质,提高汽车的行驶性能。第27页/共104页第28页/共104页(4)自动变速器油温度传感器自动变速器油温度传感器安装在自动变速器油底壳内的阀体上,用于检测自动变速器油的温度,以作为电脑进行换挡控制、油压控制和锁止离合器控制的依据。自动变速器油温度传感器内部是一个半导体热敏电阻,它具有负的油温电阻系数,温度越高,电阻越低,电脑根据其阻值的变化测出自动变速器油的温度。除了上述各
15、种传感器之外,自动变速器的控制系统还将发动机控制系统中的一些信号,如发动机转速信号、发动机冷却液温度信号、大气压力信号、进气温度信号等,作为控制自动变速器的参与信号。(5)控制开关的结构与功能不同车型的自动变速器设置有不同的控制开关,如超速挡开关、模式开关、空挡起动开关和强制降挡开关等,超速挡开关和模式开关在前面已经讲述,下面仅分析空挡起动开关和强制降挡开关。第29页/共104页1)空挡起动开关。空挡起动开关位于自动变速器手控阀摇臂轴上或变速杆下方,如图5-10所示,用于检测变速杆的位置。它由几个触点组成当变速杆拨于不同的位置时,接通相应的触点,电脑根据被接通的触点测得变速杆的位置,以便按不同
16、的程序控制自动变速器的工作。第30页/共104页2)强制降挡开关。强制降挡开关位于加速踏板的下方,当踩下加速踏板并使节气门到达全开位置时,强制降挡阀接通并向电脑发送信号,电脑按急加速的程序换挡,使变速器强制降低一个挡位以使车辆的加速性能更好。2.传感器的检修(1)节气门位置传感器的检修节气门位置传感器用于测定节气门开度,并将信号送至发动机和自动变速器的ECU,其电路如图5-11所示。1)节气门位置传感器的检测。第31页/共104页 点火开关OFF。拔去节气门位置传感器的线束插头。用万用表测量怠速开关的导通情况,如图5-12所示。把万用表置于电阻挡,当节气门全闭时,怠速开关应导通,即2和1端子之
17、间的电阻R=0;当节气门开启时,怠速开关应不导通,即2和1端子之间的电阻R=。否则应调整或更换节气门位置传感器。用万用表测量节气门位置传感器中线性电位计的电阻,即1(E2)和3(VTA)之间的电阻,该电阻应能随节气门开度的增大而呈线性增大,其具体标准见表5-1。第32页/共104页第33页/共104页第34页/共104页第35页/共104页2)节气门位置传感器的调整。节气门的检测结果若不符合标准,会影响到自动变速器的正常工作,应对其进行正确的调整。拧松节气门位置传感器的两个固定螺钉。将厚度为0.50mm的塞尺插入节气门摇臂和限位螺钉之间,同时用万用表测量怠速开关的导通情况,如图5-13所示。第
18、36页/共104页 朝节气门开启方向转动节气门位置传感器,使怠速开关断开,然后朝节气门闭合方向慢慢转动节气门位置传感器,直到怠速开关闭合为止。拧紧节气门位置传感器的两个固定螺钉。分别用0.40mm和0.65mm的塞尺插入节气门限位螺钉和节气门摇臂之间,同时测量怠速开关的导通情况。当塞尺为0.40mm,怠速开关应导通;当塞尺为0.65mm时,怠速开关应断开。否则,应重新调整节气门位置传感器。第37页/共104页(2)车速传感器的检修车速传感器可以检测自动变速器输出轴转速,并将信号输送至发动机和变速器的ECU,ECU根据这些信号确定车速,并和节气门位置传感器传来的信号共同控制换挡点和锁定正时,如果
19、车速传感器发生故障,ECU则利用曲轴位置传感器和节气门位置传感器的输入信号作为备用信号。1)车速传感器的阻值检测。点火开关OFF。拔下车速传感器的线束插头。用万用表测量车速传感器两接线柱之间的电阻,如图5-14所示,电阻R12=560680。如果感应线圈短路、断路或电阻值不符合标准,应更换传感器。第38页/共104页2)车速传感器的功能检测。用千斤顶将汽车一侧的驱动轮顶起,把变速杆置于空挡位置,用手转动悬空的驱动轮,同时用万用表测量车速传感器两接线柱之间有无脉冲感应电压。测量时,应将万用表选择开关转至1V以下的直流电压挡,若测量时万用表指针有摆动,说明传感器有输出脉冲,其工作正常,否则应更换传
20、感器。也可以将车速传感器拆下,用一块磁铁靠近车速传感器的前端,然后迅速移开,同时检查传感器两接线柱之间的电压,如图5-15所示,若有脉冲感应电压,则说明传感器良好,若无感应电压或感应电压很微弱,说明传感器有故障,应更换。第39页/共104页第40页/共104页(3)自动变速器油温传感器的检修自动变速器油温传感器将油温转换为电压值,输入发动机和变速器的ECU,其内部是一个半导体的热敏电阻,其电路如图5-16所示。油温传感器的检测按以下步骤进行。点火开关OFF。拔下油温传感器电插头。拆下油温传感器。将油温传感器置于盛有水的烧杯中,加热杯中的水,同时测量在不同温度下传感器两接线端之间的电阻,如图5-
21、17所示。第41页/共104页第42页/共104页 若在10时,R=6.5k,110时,R=0.2m,即说明传感器良好,否则应更换传感器。(4)空挡起动开关的检修空挡起动开关用于测定变速杆位置,将信号传至发动机和自动变速器的ECU。发动机和自动变速器的ECU接收来自空挡起动开关的信号(R、N、2、L)。如果接收不到信号,便会认为变速杆处于D位,其电路如图5-18所示。第43页/共104页1)空挡起动开关的检测。用千斤顶顶起车辆。将点火开关置于ON。变速杆置于以下各个挡位时,测量电脑的NSW、2、L与车身接地之间的电压,应符合表5-2的要求。若不符合要求,须拆下空挡起动开关。第44页/共104页
22、 将点火开关OFF。拆下空挡起动开关。将手控阀拨至各个挡位,同时用万用表测量空挡起动开关各个端子的导通情况,如图5-19所示。第45页/共104页 将测量值与标准值对比,若不相符,应调整或更换空挡起动开关,见表5-3。第46页/共104页2)空挡起动开关的调整。松开空挡起动开关固定螺栓,将变速杆拨到N位。将槽口对准空挡基准线,如图5-20所示。3)空挡起动开关的更换。拆下手控阀摇臂和变速杆之间的连杆。拧松手控阀摇臂轴上的锁紧螺母,拆下手控阀摇臂。第47页/共104页 拆下空挡起动开关固定螺栓,卸下空挡起动开关。按拆卸相反的顺序安装新的空挡起动开关。按规定顺序重新调整空挡起动开关。(5)输入轴转
23、速传感器该传感器检测输入轴的转速,将输入轴转速信号和车速传感器信号进行比较,电脑便可测定各挡的换挡正时,并根据不同的情况准确地控制发动机的转矩和油压,从而使换挡平顺。其结构和车速传感器相同,故检测过程与车速传感器类似,在此不再介绍。第48页/共104页5.2.2执行器的结构、工作原理及检修1.执行器的结构与工作原理电子控制装置中的执行器是各种电磁阀,常见的有开关式电磁阀和脉冲线性式电磁阀两种。(1)开关式电磁阀的结构与工作原理开关式电磁阀的作用是打开或关闭油路,通常用于控制换挡阀及液力变矩器锁止阀的工作。开关式电磁阀由电磁线圈、衔铁、回位弹簧、阀芯和阀球等组成,如图5-21所示。它有两种工作方
24、式,一种是让某一条油路保持油压或泄空,如图5-21a所示,即当电磁线圈不通电时,阀芯被油压推开,打开泄油孔,该油路的自动变速器油经电磁阀泄空,油路压力为零;当电磁线圈通电时,电磁力使阀芯下移,关闭泄油孔,使油路压力上升。另一种是开启或关闭某一条油路,即当电磁线圈不通电时,油压将阀芯推开,阀球在油压作用下关闭泄油孔,打开进油孔,使主油路压力油进入控制油路,如图5-21b所示,当电磁线圈通电时,电磁力使阀芯下移,推动阀球关闭进油孔,打开泄油孔,控制油路内的压力油由泄油孔泄空,如图5-21c所示。第49页/共104页(2)脉冲线性式电磁阀的结构与工作原理脉冲线性式电磁阀的结构与开关式电磁阀相似,也是
25、由电磁线圈、衔铁、阀芯或滑阀等组成,如图5-22a、b所示,它通常用来控制油路中的油压。当电磁线圈通电时,电磁力使阀芯或滑阀开启,自动变速器油经泄油孔排出,油路压力随之下降,当电磁线圈断电时,阀芯或滑阀在弹簧弹力的作用下下降泄油孔关闭,使油路压力上升。脉冲线性式电磁阀和开关式电磁阀的不同之处在于控制它工作的电信号不是恒定不变的电压信号,而是具有固定频率的脉冲电信号,电磁阀在脉冲电信号的作用下不断反复地开启和关闭泄油孔,电脑通过改变每个脉冲周期内电流接通和断开的时间比率,称为占空比,变化范围为0100%,从而改变电磁阀开启和关闭的时间比率,来控制油路的压力。占空比越大,经电磁阀泄出的自动变速器油
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