自动变速器电子控制新版系统.doc
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1、第三节 自动变速器电子控制系统一、自动变速器电子控制系统构成电子控制系统由传感器、开关、执行器(电磁阀,批示灯)和控制电脑等构成,如图6-66所示。图6-66 自动变速器电子控制系统构成1-车速传感器;2-输入轴转速传感器;3-发动机转速传感器;4-模式开关;5-锁止电磁阀;6-压力调节电磁阀; 7-换挡电磁阀;8-挡位批示灯;9-挡位开关;10-节气门位置传感器;11-油温传感器;12-故障灯;13-诊断插座(一)传感器电子控制装置中惯用传感器有车速传感器、输入轴转速传感器、发动机转速传感器、节气门位置传感器、水温传感器和变速器油温传感器等。1. 车速传感器 车速传感器用于测量汽车行驶速度,
2、车速传感器类型有电磁式、霍尔式、光电式、舌簧开关式等。常用为电磁感应式车速传感器。电磁感应式车速传感器普通安装在自动变速器输出轴附近,如图6-67所示。用于检测自动变速器输出轴转速。电脑依照车速传感器信号计算出车速,作为其换挡控制根据。3图6-67 车速传感器1-输出轴;2-停车锁止齿轮;3-车速传感器车速传感器由永久磁铁和电磁感应线圈构成,如图6-68所示。它固定在自动变速器输出轴附近壳体上,安装在输出轴上停车锁止齿轮或感应转子旁边。当输出轴转动时,停车锁止齿轮或感应转子凸齿不断地接近或离开车速传感器,使感应线圈磁通量发生变化,从而产生交流感应电压,如图6-69所示。车速越高,输出轴转速也越
3、高,感应电压脉冲频率也越大。电脑依照感应电压脉冲频率大小计算出车速。图6-68 车速传感器工作原理1-停车锁止齿轮;2-感应线圈;3-永久磁铁;4-车速传感器图6-69 车速传感器感应电压曲线2输入轴转速传感器输入轴转速传感器构造、工作原理与车速传感器相似。它安装在行星齿轮变速器输入轴或与输入轴连接离合器毂附近壳体上,用于检测输入轴转速,并将信号送入电脑,使电脑更精准地控制换挡过程。此外,电脑还将该信号和来自发动机控制系统发动机转速信号进行比较,计算出变矩器传动比,使油路压力控制过程和锁止离合器控制过程得到进一步优化,以减小换挡冲击,提高汽车行驶性能。图6-70 输入轴转速传感器1-输入轴转速
4、传感器;2-行星齿轮变速器输入轴3. 发动机转速传感器发动机转速测量惯用脉冲信号式转速传感器,除测量转速外,它还可以测量发动机曲轴位置。图6-71所示转速传感器,由装在分电器内信号转子、永久磁铁和线圈构成。信号转子上带有凸起,当转子旋转时,它与线圈铁芯之间气隙是变化,于是通过信号线圈磁通也发生变化。在信号线圈两端产生出感应电压。感应电压频率与发动机转速成正比。将此感应交流电压作为输入信号输至转速表内,经IC电路放大、整形后可使转速表批示出发动机转速。图6-71 脉冲信号式转速传感器信号发生装置1-信号转子;2-信号线圈;3-托架;4-永久磁铁;5-磁通4节气门位置传感器节气门是由驾驶员通过加速
5、踏板来操纵,以便依照不同行驶条件控制发动机负荷。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。不同工况对汽车自动变速器换挡规律规定也不同。电子控制自动变速器是运用安装在发动机节气门体上节气门位置传感器测得节气门开度。电脑根据节气门开度大小来控制自动变速器挡位变换,从而使自动变速器换挡规律在任何行驶条件下都能满足汽车实际行驶规定。节气门位置传感器有诸多类型,自动变速器电子控制系统普通采用线性可变电阻型节气门位置传感器。这种节气门位置传感器由一种线性电位计和一种怠速开关构成,如图6-72所示。节气门轴带动线性电位计及怠速开关滑动触点。节气门关闭时,怠速开关接通;节气门启动时,
6、怠速开关断开。当节气门处在不同位置时,电位计电阻也不同。这样节气门开度变化被转变为电阻或电压信号输送给电脑。电脑通过节气门位置传感器,获得节气门由全闭到全开持续变化模仿信号以及节气门开度变化速率,以作为其控制不同行驶条件下挡位变换重要根据之一。 (a)构造 (b)电路图6-72 节气门位置传感器1-怠速开关滑动触点;2-线性电位计滑动触点A-基准电压;B-节气门开度信号;C-怠速信号;D-接地5自动变速器油(ATF)温度传感器自动变速器油(ATF)温度传感器安装在自动变速器油底壳内阀板上,用于检测ATF油温度,以作为电脑进行换挡控制、油压控制和锁止离合器控制根据,如图6-73所示。图6-73
7、自动变速箱油温度传感器ATF油温度传感器内部是一种半导体热敏电阻,它具备负温度电阻系数。温度越高,电阻越低,电脑依照其电阻变化测出自动变速器ATF油温度。在汽车起步或低速大负荷行驶时,液力变矩器转速比小,效率低,发热严重,导致油温高。因而在超过某一温度界限时,变速器要在较高发动机转速状况下才开始换挡。随着汽车车速提高,变矩器转速比增大,发热减小,油温下降,自动变速器又重新开始正常换挡行驶程序。除了上述各传感器之外,自动变速器控制系统还将发动机控制系统中某些信号,如发动机水温信号、大气压力信号和进气温度信号等,作为控制自动变速器参照信号。(二)控制开关电子控制装置中控制开关有:空挡起动开关、强制
8、降挡开关、制动灯开关、超速挡开关、模式开关和挡位开关等。1空挡起动开关空挡起动开关用以判断选挡手柄位置,防止发动机在驱动挡位时启动,当选挡手柄位于空挡或驻车位置时,起动开关接通。这时启动发动机,起动开关便向电控单元输出起动信号,使发动机得以起动。如果选挡手柄位于任一驱动挡位置,则起动开关断开,发动机不能起动,从而保证车辆使用安全。2强制降挡开关 强制降挡开关是用来检测加速踏板与否超过节气门全开位置。当加速踏板超过节气门全开位置时,强制降挡开关便接通,并向电控单元输送信号。这时电控单元即按其内存设立程序控制换挡,并使变速器自动下降一种挡位,以提高汽车加速性能。如果强制降挡开关短路,则电控单元不计
9、其信号,按选挡手柄位置控制换挡。 3制动灯开关 制动灯开关用以判断制动踏板与否被踩下。如果被踩下,则该开关便将信号输送给电控单元,以解除锁止离合器结合,防止突然制动时发动机熄火。4超速挡开关超速挡开关用来控制自动变速器超速挡,如图6-74所示。当这个开关打开后,超速挡控制电路接通,此时若操纵手柄位于D位,自动变速器随着车速升高而升挡时,最高可升入4挡(即超速挡)。该开关关闭后,超速挡控制电路被断开。仪表板上“O/D OFF”批示灯随之亮起(表达限制超速挡使用),自动变速器随着车速提高而升挡时,最高只能升入3挡,不能升入超速挡。图6-74 超速挡开关5模式开关大某些电子控制变速器均有一种模式开关
10、,如图6-75所示。用来选取自动变速器控制模式,以满足不同使用规定。控制模式重要是指自动变速器换挡规律。常用自动变速器控制模式有如下几种:(1)经济模式(Economy英文缩写E)这种控制模式是以汽车获得最佳燃油经济性为目的来设计换挡规律,使发动机转速相对较低时就会换入高挡,即提前升挡,延迟降挡。图6-75 模式开关(2)动力/运动模式(Power/sport英文缩写P/S)这种控制模式是以汽车获得最大动力性为目来设计换挡规律。在这种控制模式下,自动变速器换挡规律能使发动机在汽车行驶过程中经常处在大功率范畴内运转,即以比较大发动机负荷来控制汽车行驶换挡,从而提高了汽车动力性能和爬坡能力。从图6
11、-76可知,动力模式比经济模式换挡车速高。图6-76 动力模式、经济模式对照(蓝线表达经济模式、红线表达动力模式)(3)原则模式(Normal英文缩写N)原则模式是指换挡规律介于经济模式和动力模式之间一种换挡模式。它兼顾了动力性和经济性,使汽车既保证一定动力性,又有较佳燃油经济性。(4)手动模式(Manual英文缩写M)该模式让驾驶员可在1至4挡之间以手动方式选取适当挡位,使汽车像装用了手动变速器同样行驶,又不必向手动变速器那样换挡时必要踩离合器踏板。 (5)雪地模式(Snow为了与运动模式sport区别,英文缩写成W)这是合用在雨雪地上行驶模式。当选用该模式时,若选挡手柄置于“2”位,自动变
12、速器保持在2挡工作;若选挡手柄置于“1”位,自动变速器保持在1挡工作;如初始位置在2挡,当车速降至1挡后,将不再升挡;当选挡手柄置于“D”位时,自动变速器以(高速挡)3挡起步,这样,虽然起步时驾驶员将油门踩究竟,也能保证驱动轮不会浮现打滑。上述控制模式并不是每一种电控式自动变速器必备,普通自动变速器只具备这些模式中若干项,有些甚至只有一种模式固化于电脑程序中,因而没有模式开关。6挡位开关挡位开关位于自动变速器手动阀摇臂轴上或操纵手柄下方,用于检测操纵手柄位置,如图6-77所示。它由几种触点构成。当操纵手柄位于不同位置时,相应触点被接通。计算机依照被接通触点,测得操纵手柄位置,从而按照不同程序控
13、制自动变速器工作。图6-77 挡位开关挡位开关位置是运用开关几条编码线路将信息传给变速器控制系统。如图6-78所示挡位开关电路,其上开关触点2、3和4分别与变速器控制单元插头50、14和33相连。三个触点通过各种组合(开和关)将换挡位置P、R、N、D、3、2和1传给自动变速器数字控制单元。图6-78 挡位开关位置信号电路7变速器油温开关变速器油温开关是为装有电子制动/牵引控制模块自动变速器提供输入信号。如图6-79所示,当变速器油温过热时,油温开关断开,使制动/牵引控制系统暂时中断工作,此时仪表“牵引停止(TRACTIONOFF)”批示灯点亮,让制动器和变速器冷却。一旦油温低于一定值时,变速器
14、油温开关又重新接通,以防止自动变速器超负荷运转。 图6-79 变速器油温开关(三)执行器1开关式电磁阀开关式电磁阀作用是启动和关闭变速器油路,可用于控制换挡阀及液力变矩器闭锁离合器锁止阀。开关式电磁阀由电磁线圈、衔铁、阀芯和回位弹簧等构成,如图6-80所示。它只有两种工作状态:全开或全关。当线圈不通电时,阀芯被油压推开,打开泄油孔,该油路压力油流经电磁阀泄荷,油路压力约为0;当线圈通电时,电磁力使阀芯下移,关闭泄油孔,油路油压上升。图6-80 开关式电磁阀1-液压油入口;2-泄压口;3-接线插座;4-阀芯;5-骨架;6-电磁线圈;7-限流钢球2脉冲式电磁阀脉冲式电磁阀构造与开关式电磁阀基本相似
15、,也是由电磁线圈、衔铁和阀芯等构成,如图6-81所示,其作用是控制油路中油压大小。与开关式电磁阀不同之处在于,控制脉冲式电磁阀工作电信号不是恒定不变电压信号,而是一种频率固定脉冲信号。电磁阀在脉冲信号作用下,不断重复地启动和关闭泄油孔。电脑通过变化脉冲宽度,或者说是每个脉冲周期内电流接通和断开时间比例,即所谓占空比(其定义是:在一种脉冲周期内,通电时间长为A,断电时长为B,则占空比=A/(A+B)100,故其变化范畴为0%100%)来变化电磁阀启动和关闭时间比例,而达到控制油路压力目。占空比越大,经电磁阀泄出变速器油就越多,油路压力就越低;反之,占空比越小,油路压力就越高,如图6-82所示。图
16、6-81 脉冲式电磁阀1-变速器出口;2-变速器入口;3-接线插座;4-泄压口;5-骨架;6-线圈;7-限流钢球图6-82 脉冲式电磁阀工作原理脉冲式电磁阀普通安装在主油路或减振器背压油路中,通过电脑控制,在变速器自动升挡及降挡瞬间、或者在闭锁及解锁动作开始时使油压下降,以减少换挡、闭锁和解锁冲击,使车辆行驶平稳。3选挡批示器选挡批示器可设立在选挡手柄旁边,也有设立在仪表板上。所选挡位可用指针显示,也可用灯光表达,图6-83为不同类型挡位批示器示例。 挡位批示器上字母和数字所示意义为:“1”、“L1”、“L”等表达手选1挡(First Gear)位置,即低挡位置,也称1区或L1区或L区。选用这
17、一挡位时,汽车只能用1挡行驶,不能升挡。当汽车行驶在坑洼、泥泞路面或结冰路面时选用这个位置。在下陡坡时,也可选取这个位置,以用发动机制动作用控制车速。在这个位置发动机不能起动。图6-83 挡位批示器“2”表达2挡(Second Gear)位置,简称“2”位。和“2”位相称是“L2”(即低2挡)、“I”(中间挡)和“D2”挡(迈进行驶2挡)。选用此挡位时,变速器可在12挡间自动升挡或21挡间自动降挡,但不能升入3挡,在但愿限制变速器在12挡间升挡和21挡间降挡,以使车速不超过某一拟定数值(如50km/h)时,可选用此挡。在“2”位时,不能起动发动机,在有自动变速器上还用“I”表达中间挡。 “3”
18、表达四速变速器3挡(Third Gear)位置。在“3”位时,变速器可以从12、23挡依次自动升挡或从32、21自动降挡,但不能进入超速挡。“D”(Drive)表达向前行驶位置,在三速变速器中,选用“D”位时可以实现12、23挡自动升挡或32、21挡自动降挡。在四速变速器中,“D”位也许表达两种状况:第一种如 “D”字前有“”字,则表达迈进行驶位,相称于“3”位,变速器不能进入超速挡。第二种如“D”字后边有“3”字,则“D”表达超速挡(4挡)位置,变速器可实现12、23、34挡自动升挡或43、32、21挡自动降挡。在“D”位时,不能起动发动机。 在四速变速器挡位批示器中显示“D”时,表达此时是
19、超速挡位置。在“D”位,自动变速器可实现12、23、34挡自动升挡或43、32、21挡自动降挡。在“D”位时,发动机不能起动。在普通道路条件下选用“3”区,在良好道路条件下选用“D”挡,以提高汽车燃料经济性。“N”(Neutral Gear)表达空挡位置。选取此位置时,自动变速器内所有离合器和制动器均处在分离状态,发动机与变速器之间动力已经切断分离,没有动力从变速器输出。如短暂停留可将拨杆置于此挡,并拉出手制动杆,此时,右脚可移离制动踏板稍做休息。发动机在空挡时可以起动。“R”(Reverse Gear)表达倒挡位置。当选取“R”挡位时,自动变速器输出轴旋转方向和发动机曲轴旋转方向相反,汽车倒
20、着行驶。“R”挡位只能在车辆静止时挂入,挂入该挡需按下拨杆上保险按钮。选挡手柄在“R”位时不能起动发动机。注意:当车辆尚未完全停止时,绝对不可以强行转至“R”挡,否则,变速器会受到严重损坏。“P”(parking)表达停车位置。当选挡手柄在“P”位时,变速器没有动力输出。此时选挡手柄通过连接机构操纵停车爪,将变速器输出轴锁止在壳体上,使车辆不能先后移动。在需要移动汽车时,换挡手柄应从“P”位移开,使停车爪分离。在“P”位时,发动机可以起动。当汽车需要在一种固定位置上停留较长时间或在停车之后离开车辆前,应当拉好手制动并将拨杆推动“P”位置上。特别提示:(1)一定要在车辆完全停止后才可使用“P”挡
21、,否则会导致机件损坏。(2)“P”挡只能作为手制动辅助制动器,绝对不可用其代替手制动器。(四)控制电脑控制电脑(ECU)由电源、中央解决器(CPU)与存储器、输入电路与输出电路几某些构成,如图6-84所示。图6-84 电子控制单元(ECU)构成ECU是控制系统核心,它接受各种传感器信号并向执行器发出指令,精准控制换挡时刻;它还具备自我诊断功能,能监测和辨认电子控制元件故障,并通过故障批示灯报警;此外,ECU在车辆浮现某些故障时执行失效保护功能,以保证车辆能继续低速行驶。 二、电子控制系统工作原理 电子控制自动变速器采用电液式控制系统,即电控液压操纵系统。自动换挡过程是由电脑控制完毕,传感器将汽
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