電子控制液壓換擋系統(tǒng).ppt

第六節(jié) 電控液壓換擋系統(tǒng) 按控制方式分類 自動變速器按控制方式不同，可分為 全液 壓自動變速器 和 電子控制自動變速器 兩種。 全液壓自動變速器是通過機械的手段，將 汽車行駛的車速及節(jié)氣門開度這兩個參數(shù)轉(zhuǎn)變 為液壓控制信號； 閥體中的各個控制閥根據(jù)這些液壓控制信 號的大小，按照設(shè)定的換擋規(guī)律，通過控制換 擋執(zhí)行機構(gòu)的動作，實現(xiàn)自動換擋所示。 液壓控制自動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 機 負(fù) 荷 液 壓 控 制 系 統(tǒng) 換 擋 閥 換 擋 控 制 鎖 止 控 制 電子控制自動變速器是通過各種傳感 器，將發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、車速、發(fā) 動機冷卻液溫度、自動變速器油溫度等參數(shù) 轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并輸入計算機； 計算機根據(jù)這些信號，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，換擋電磁閥和油壓電磁閥再將 計算機的電子控制信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤嚎刂菩盘枺?閥體中的各個控制閥根據(jù)這些液壓控制信號， 控制換擋執(zhí)行機構(gòu)的動作，從而實現(xiàn)自動換 擋。 電子控制自動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 機 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 信號輸入裝置、 ECU、 執(zhí)行機構(gòu) 信號輸入裝置 ECU 車 速 傳 感 器 發(fā)動機轉(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 燈 開 關(guān) 電子控制裝置 執(zhí)行機構(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）信號輸入裝置 傳感器： 節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機轉(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)、空擋起動開關(guān)和制動開關(guān)。 各元件的作用 名稱 作用 節(jié)氣門位置傳感器 用來測得節(jié)氣門的開度，以作為電腦控制自動變速 器檔位變換的依據(jù)，從而使自動變速器的換檔規(guī)律 在任何行駛條件下都能滿足汽車的實際使用要求。 車速傳感器 它安裝在自動變速器輸出軸附近，是一種電磁 感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器，用于檢測自動變速器輸出軸的 轉(zhuǎn)速。電腦根據(jù)車速傳感器的信號計算出車速，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，用于檢測輸入軸轉(zhuǎn) 速，并將信號送入電腦，使電腦更精確地控制換檔 過程。 液壓油溫度傳感器 它安裝在自動變速器油底殼內(nèi)的閥板上，用于 檢測自動變速器液壓油的溫度，以作為電腦進行換 檔控制、油壓控制和鎖止離合器控制的依據(jù)。 名稱 作用 模式開關(guān) 用來選擇自動變速器的控制模式，以滿足不同的使用要求。 檔位開關(guān) 用于檢測操縱手柄的位置。電腦根據(jù)被接觸的觸 點，測得操縱手柄的位置，從而按照不同的程序控制 自動變速器的工作。 空檔起動開關(guān) 用以判斷選檔手柄的位置，防止發(fā)動機在驅(qū)動檔位起動。 制動開關(guān) 用以判斷制動踏板是否踩下。如果踩下，則該開 關(guān)便于工作將信號輸給電控單元，以解除鎖止離合器 的結(jié)合，防止突然制動時發(fā)動機熄火。 強制降檔開關(guān) 用來檢測加帶踏板是否超過節(jié)氣門全開的位置，以使變速自動下降一個檔位。 超速檔開關(guān) 用來控制自動變速的超速檔。 1、節(jié)氣門位置傳感器 與發(fā)動機 ECU共用一個節(jié)氣門位置傳感器，其形 式多為可變電阻式（怠速觸點、電位計）。 結(jié)構(gòu) 滑片 鍍膜電阻 怠速觸點 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 VTA 怠速觸點信號 IDL 搭鐵端子 E 傳感器輸出特性 檢測原理： *怠速觸點信號端子 IDL輸出 U=0； 節(jié)氣門開度信號端子 VTA輸出 Us=0.5V； 節(jié)氣門全閉， ECU則判定為怠速。 *怠速觸點信號端子 IDL輸出 U=+BV； 節(jié)氣門開度信號端子 VTA輸出 Us略 0.5V； 節(jié)氣門部分打開， ECU則判定為部分負(fù)荷。 *怠速觸點信號端子 IDL輸出 U=+BV； 節(jié)氣門開度信號端子 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 由信號輪和傳感器頭組成。信號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。 信號電壓將隨變速器輸出軸轉(zhuǎn)速的變化而變化，從而 檢測汽車車速，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)動的磁極 控制，從而產(chǎn)生隨車速 變化的脈沖信號送給 ECU 用于進行換擋控制。 （ 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。 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)動機轉(zhuǎn)速傳感器 發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器一般為磁感應(yīng)式，由信號輪和傳感器頭組成。 信號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。 信號電壓將隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化而變化，從而檢測發(fā)動機轉(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； 用于檢測輸入軸轉(zhuǎn)速，以便更精確地控制 換擋過程。 5、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， 用于檢測變速器油溫，以作為 ECU進行換擋控制、 油壓控制、鎖止離合器控制的依據(jù)。 6、檔位開關(guān)（空擋起動開關(guān)） 它是一個多功能開關(guān)，即控制起動繼電器，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（高電位有效）， ECU會判斷 變速器處于相應(yīng)的“ N”、 “2”和“ L”位。若這些變速 信號都不輸入， ECU則判斷變速器處于“ D”位。 7、模式選擇開關(guān) （ 1）經(jīng)濟模式 以獲得最佳燃油經(jīng)濟性為 目標(biāo)設(shè)計換擋規(guī)律； （ 2）動力模式 以獲得最大動力性為目標(biāo) 設(shè)計換擋規(guī)律； （ 3）標(biāo)準(zhǔn)模式 介于經(jīng)濟模式和動力模式之 間； （ 4）手動模式 以手動方式選擇合適擋位； 8、超速擋開關(guān) 安裝在變速器操縱 手柄上，用于控制自動 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，控制自動變速器何時進入超速 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 60Km/h； 變速器油溫 70 以上； 9、強制降檔開關(guān)與制動開關(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每隔一定時間取一次輸入信號， 處理這些信息（車速、節(jié)氣門開度等），并從存儲器 中“讀出”預(yù)置的該節(jié)氣門開度下的最佳換擋點速度， 與當(dāng)時采樣的車速比較后，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)控制換擋時刻（換擋正時控制） 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)自動模式選擇控制 6)發(fā)動機制動作用控制 7)自診斷與失效保護功能 1)控制換擋時刻 通常， ECU將汽車在不同使用要求下的最佳 換檔規(guī)律以自動換擋圖的形式儲存在存儲器中。 帶有模式選擇開關(guān)的電控式自動變速器在模式開 關(guān)處于不同位置時，對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、動力等幾 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 通過實驗事先確定好的。 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 (c ) 發(fā)散型 ( 強制抵擋 ) ( 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)濟換擋規(guī)律 普通換擋規(guī)律 動力換擋規(guī)律 2)控制主油路油壓 電控式自動變速器的電液式控制系統(tǒng)以一個油 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 感器測定的節(jié)氣門開度，控制發(fā)往油壓電磁閥的 脈沖信號的占空比，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) 動機負(fù)荷下主油路壓力的最佳值，并將驅(qū)動油泵 的動力減小到最小。 3)控制鎖止離合器 自動變速器在各種工作條件下的最佳鎖止離合器控制 程序被事先儲存在 ECU的存儲器內(nèi)， ECU根據(jù)自動變速器 的擋位、選取的控制模式等工作條件從存儲器內(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 序進行比較。當(dāng)滿足鎖止條件時， ECU即向鎖止電磁閥發(fā) 出電信號，使鎖止離合器接合，液力變矩器按機械傳動工 況工作。 在以下幾種情況下可強制解除鎖止： 當(dāng)汽車采取制動或節(jié)氣門全閉時， ECU切斷通向鎖止 電磁閥的電路強行解除鎖止； 在自動變速器升降擋過程中， ECU暫時解除鎖止，以 減小換擋沖擊； 如果發(fā)動機冷卻液的溫度低于 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： 以下四種情況將會強制解除閉鎖： 制動開關(guān)接通。 IDL觸點接通； 發(fā)動機冷卻水溫低于 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， 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 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 機的點火時間或減少噴油量，暫時減少發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩， 以減小換擋沖擊和汽車加速度出現(xiàn)的波動。 (3)N-D換擋控制：在選擋手柄由停車位或空位（ P 或 N）位置換至前進擋或倒擋（ D或 R）位置，或相反地進 行換擋時， ECU通過調(diào)整發(fā)動機的噴油量，將發(fā)動機的轉(zhuǎn) 速變化減至最小程度，以改善換擋質(zhì)量。 5)自動模式選擇控制 ECU通過各個傳感器測得汽車行駛狀況和駕 駛員的操作方式，經(jīng)過運算分析，自動選擇采用 經(jīng)濟模式、動力模式或普通模式進行換擋控制， 以滿足不同的行駛要求。 ECU在進行自動模式選擇控制時，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，自動選擇控制模式。 6)發(fā)動機制動作用控制 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 柄位于前進低擋位置，且車速大于 10km/h，節(jié) 氣門開度小于 1/8）時，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，從而在汽 車滑行時可以實現(xiàn)發(fā)動機制動。 7)自診斷與失效保護功能 為了及時發(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功能。在汽車行 駛過程中檢測自動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 保護功能： (1)在汽車行駛時，儀表盤上的自動變速器 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)將檢測到的故障內(nèi)容以故障代碼的形式 存在 ECU的存儲器內(nèi)，只要不切斷蓄電池，被測 到的故障代碼就會一直保存在 ECU內(nèi)。 (3) ECU按設(shè)定的失效保護程序控制自動 變速器的工作，保持汽車的基本行駛能力。 電控元件位置圖 （ A341E） 失效安全保護功能 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） 工作情況： 未按下超速 擋 開關(guān)時，超速 擋 控制電磁閥斷電關(guān)閉， 同時 2號電磁閥通電打開，來自手控閥的油壓不能進入 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 2號電磁閥斷電關(guān)閉，來自手控閥的控制油壓進入 3-4擋 換 擋 閥上端，迫使 3-4擋 換 擋 閥下移，接通通往制 動器 B0的油壓通路，變速器才能進入超速 擋 工作。 手控閥的控制油壓進入 3-4擋 換 擋 閥上端，迫使 3-4擋 換 擋 閥下移，接通通往制動器 B0的油壓通路，變速器才 能進入超速 擋 工作。