液力自动变速器的控制原理

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1、第四节第四节 液压操控系统液压操控系统 一、液力自动变速器的控制原理液力自动变速器的控制原理 采用液力的工作方式。除了变矩器的工作需要液力之外，变速执齿轮机构的变速原理已经知道，所谓自动变速器的档位变换，实际上就是对和处理和处理 执行档位变化之前，它都要获得下列几个重要的信号（见图10 杆的位置信号杆的位置信号 也、2。1的位置信号。该信号是由驾驶员根据自己意愿选择的。驾驶员操纵迄今为止几乎所有的自动变速器都行元件多片离合器和制动带的伺服油缸在作用或释放时也需要液力。另外自动变速器中的液体压力润滑也离不开液力。 根据前面所介绍的行星行星齿轮机构中的变速执行元件实行控制，也就是多片离合器作用或释

2、放、制动带的作用或释放以及单向离合器和超越式离合器的锁止和释放。其中单向离合器和超越式离合器的锁上和释放不需要用液力来操纵，其两种状态的变化，仅仅取决于旋转方向或者是内外圈的相对速度。另外变矩器的锁止离合器也同样存在锁止和释放的两种状态。液力自动变速器中的多片离合器、制动带和变矩器锁止离合器的状态改变都依赖于液压系统中的控制阀（换向间），通过改变控制阀滑阀的位置，从而改变液压系统中的液体通道，实现对执行元件的控制。液力自动变速器的控制方式主要有两种方式：一种完全采用液压控制方式，称之为液控自动变速器；另一种采用电子控制方式，称之为电控自动变速器。两种不同控制方式，对于变速器换档信号的采集、处理

3、方法不同，对于改变控制阀滑阀位置的方法也不同。 （一）（一） 换档信号的采集换档信号的采集无论是液控或电控自动变速器在1）。 1预选预选就是P、R、N、OD、D预选杆，实际上是选择手动问和档位开关的位置，对于具有七个位置的预选杆，手动阀就有七个位置与其对应，手动闹中的每个位置，其内部的液体通道都是不同的。手动阀是自动变速器的控制阀之一。 282发动机负荷信号发动机负荷信号 该信号变速器执行换档的重要信号之一。在液控自动变速中，该信号来自节气门开度阀（TV）， 或来自真空压力调制器。通过这些装置，使发动机的节气门开度或进气管内的真空度转换成相应的油 压大小，直接对控制阀的滑阀位置进行控制。在电控

4、自动变速中，发动机负荷信号主要通过节气门位 置传感器和进气歧管绝对压力传感器来获取，并且把这些获取信号以电压大小的方式传送给电脑，经 处理后由电脑给电磁阀发出通断电的指令，从而改变控制阀滑阀的位置。 3汽车车速信号汽车车速信号 该信号是变速器执行换档的另一个重要信号。在液控自动变速中，该信号来自与变速器输出轴连 接的调速阀，使输出轴转速通过调速阀转换成相应的油压大小，直接对控制阀的滑阀位置进行控制。 在电控自动变器中，汽车的车速信号则通过车速传感器获取，并且把车速信号以电压大小的方式传送 给电脑，经处理后由电脑给电磁阀发出通断电的指令，从而改变控制阀滑阀的位置。 4强制降档信号强制降档信号 该

5、信号来自油门踏板。当驾驶员将油门踏板接近踩到底时，即节气门全开状态时，该信号发生， 强制控制阀（换档阀）的滑阀处于打开位置，高压液体使液控换档阀中的滑阀强制变换位置，则变速 器由高档换入低档。在液控自动变速中，油门踏板和强制降档阀是通过钢索联动的。在电控自动变速 器中，强制降档信号则通过油门踏板上的强制降档（电）开关触点的闭合或断开，把该信号传给电脑， 然后由电脑经处理之后给换档阀发出通断电的指令，实现强制降档的动作。 5其他电子传感的信号其他电子传感的信号 在电控自动变速器中，除了变速器换档的主要信号发动机负荷和汽车车速之外，还有其他的一 些信号通过各种传感器传给电脑，这些附加的信号主要为了

6、改善换档品质或者是为了提供报警的信 号。图102示出了自动变速器的12个输人电信号。 图图10.2自动变速器的电子控制装置自动变速器的电子控制装置 输入信号传感器 电子控制器 输出 l一变速器压力开关总成（PSA） 动力控制模块（PCM） 由电子控制的变速器的元件 2一变速器输入速度传感器 （TISS） A压力控制电磁阀 （PCS） 3一变速器汽车速度传感器（VSS） 故障诊断连接器（DLC） 4一变速器液体温度传感器 （TFT） B12换档电磁阀 （ “A” ） 5一变速器预选档位开关 6节气门位置传感器 （TPS） C23换档电磁阀 （ “B” ） 7一发动机水温传感器（ECT） 8一发动

7、机转速（点火模块） D一变矩器锁止离合器占空 9一变矩器锁止离合器（TCC）制动开关 比控制电磁阀（PWM） 10空调（AC）开关 11一巡航控制信号 12一进气歧管空气绝对压力传感器 在图10l左侧并用虚线箭头表示的信号，称为外部的控制信号，这些信号主要执行对控制阀的滑阀位置控制。图右侧的循环框图主要反映变速器内部的控制关系，控制阀主要对变矩器、多片离29合器和制动带执行接合或释放的控制。从变矩器进入体外循环的液体还必须连接到散热器上的油冷却器，然后再返回变速器的油盘。由于自动变速器内部结构十分紧凑，因此无法靠飞溅的方法实现润滑，必须采用压力润滑的方法，同时通过液体带走内部的摩擦热量。 （二

8、）（二） 换档控制过程换档控制过程 图103显示了液控自动变速器换档控制过程。在方向盘下面的操纵杆称为预选杆，分别有P、R、N、OD、D、2、1共Q七个档位。当驾驶员在操纵预选杆的同时，通过拉杆分别和棘轮。手动阀联动，当选择了预选杆位置也就确定了手动阀位置，手动阀位置不同，其内部通道也相应发生变化，手动阀的进油口和来自主回路的油压相接。汽车在行驶过程中，驾驶员脚踩油门踏板，通过一根钢索带动发动机进气管上的节气门，使其产生开度变化，与此同时通过另一根和节气门联动的钢索拉动一摇臂，使其产生角度变化。在有些结构中，摇臂被一个旋转的径向凸轮替代，摇臂角度变化实际上是推动强制降档间向左移动， 同时压缩介

9、于降档阀和节气门开度间之间的弹簧， 随着角度变大，弹簧的预压缩量也增大，则从节气门的开度阀进入换档阀左侧控制口的油压也随之加大。在有些液控变速器中，进人换档阀一侧的油压不是来自节气门开度阀，而是来自真空压力调制器的油压，真空压力调制器中真空腔直接通过一根软管和发动机进气管连接。当换档阀左边节气门开度阀油压大于右边调速阀油压时，滑阀右移使来自油泵的主回路进人伺服油缸活塞下腔，活塞克服回位弹簧预紧力使制动带收紧，完成轮毂的固定。在图104上，变速执行元件是制动带和伺服油缸，根据同样的作用原理，这套装置可用于控制多片离合器。一个伺服油缸或一个多片离合器就应该配置一套两位三通换档阀，实现变速执行元件的

10、作用或释放。但实际上，在自动变速器液压系统中，仅出现两至三个换档阀，通常一个换档阀就包含了几个两位三通问，其内部的通道也复杂得多，它可以同时控制几个变速执行元件的工作。 30换档阀两侧的控制油压相互间始终是对抗的，来自调速阀的油压坚持变速器的档位往上升，而来自 节气门开度阀的油压坚持变速器的档位往下降，最终滑阀位置取决于油压大的一侧。因此变速器换 档点正确与否和调速阀、节气门开度阀自身的输出特性有很大关系，这些装置都有中间调节环节， 应该根据要求检查和调节这些装置的输出特性（即速度一油压和节气门开度一油压曲线），否则会 出现换档点延迟或提前的现象。注意进入换档间两侧的是控制油压，是随汽车工况变

11、化的低压，而 进人滑阀中间使制动带起作用的是来自主回路的高压。真空压力调制器和进气歧管相连，当节气门 开度变化，实际影响迸气歧管的真空度；当真空压力调制器的真空腔压力变化时，就引起换档阀油 压变化。尽管真空压力调制器没有和油门踏板有联动的装置，但它是从进气歧管真空度的变化来获 取发动机负荷变化的信号，并把信号转换成对应的油压。换档阀另一侧控制口的油压来自调速阀， 该油压随调速阀转速的增加而增加。这样换档阀的两侧控制口分别作用了来自两处的油压，左侧来 自节气门开度阀油压或者真空压力调制器油压，它反映的是发动机负荷的大小；右侧来自调速阀油 压，它反映的是汽车车速的大小。当左侧油压大于右侧，换档阀滑

12、阀右移，变速器就执行降档动作； 反之，换档阀滑阀左移，变速器就执行升档动作。当驾驶员踩油门踏板时，节气门开度阀右侧的强 制降档阀和它处于联动状态，在油门踏板行程接近踩到底时，强制降档阀把来自主回路的油压和换 档阀左侧控制口油路接通，使换档阀左侧出现高压，迫使换档阀滑阀右移，实施强制降档。 图104显示了液控自动变速器换档阀控制变速执行元件的过程。在该图中，变速执行元件是制 动带和伺服油缸。当右边来自调速阀的油压大于左边节气门开度阀油压时，洲滑阀左移，此时伺服 油缸活塞下腔的油压经换档阀的回油孔流回油盘，使制动带释放。 二液压系统的油压和调压装置 （一） 液压系统的油压 所有液控自动变速器都存在

13、三种基本控制油压：主回路油压、节气门开度油压和速度油压。这些油压都是由调压阀、节气门开度阀和速度阀（调速阀）调节的。主回路油压是经调压阀调节后的油泵输出压力，变速器中的所有其他油压都是由主回路油压调节后形成的，主回路油压是液压系统设置的最高油压，该油压又称为主回路油压或工作油压（见图105）。主回路油压主要用于驱动制动带和31多片离合器，经过减压装置或节流通道之后的油压则用于变矩器、润滑变速器以及作为控制滑阀的移位。速度油压是根据车速变化调节的油压。节气门开度油压是根据发动机负荷或节气门开度变化调节的油压。节气门开度油压和速度油压的综合作用控制变速器换档。 在某些工况下，主回路油压必须升高。例

14、如在发动机大负荷的工况下，为了使制动带箍紧和多片 离合器接合更可靠以及延迟升档，必须提高主回路油压。当主回路油压升高到超过一般工况下的油压 时，才可能使汽车克服重载，实现拖挂或爬坡。 当汽车重载行驶时，节气门开度油压（或真空压力调制器油压）作为发动机负荷的信号，以信 号油压的方式作用于调压阀上的升压阀。作用在升压阀上的节气门开度油压与调压阀弹簧一起作用 在调压阀的一侧，直至主回路油压升高到与调压阀弹簧力与节气门开度油压作用力之和相等为止。 主回路油压的升高增强了变速执行元件的抗滑转能力，并自动升高了换档点。有些自动变速器的调 压阀上装有两个升压阀，另外一个升压阀则用于改善倒档和低档的换人以及进

15、一步增大倒档和低档 工作时变速执行元件接合和固定的能力。 在电控自动变速中， 由于采用电磁阀换档的方式， 通常就不出现调速阀油压和节气门开度阀油压。 但是在有些半电控的自动变速器上， 为了使主回路油压能随发动机负荷的变化而变化， 因此保留了节 气门开度阀或真空压力调制器，把发动机的负荷变化通过其中一个装置转换成对应的控制油压信号， 并施加在调压阀的升压阀上，使主回路油压发生相应的变化。 自动变速器的主回路压力调节系统采取随发动机负荷变化和预选杆档位变化的控制方式， 其最大的优点是可以减少发动机燃油消耗， 降低油温， 改善换档冲击和在发动机小负荷工况下实现提前换档。 在变矩器正常工作时，其内部的油压通常是一种低压，主回路油压经过第二调压阀（减压阀）或 者限压阀的降压，然后进人变矩器。但是当变矩器的锁止离合器处于锁止状态时，则进入变矩器的油 压是来自主回路的油压。 自动变速器的润滑油压，一般都是经过第二调压阀调节后的低压，或者是主回路油压经过油道 上的节流孔产生比较大的油压降，然后再执行润滑作用。 （二）（二） 调压阀调压阀 当油泵把油液输送到液压系统时，油泵的输出油压随着发动机的转速增加而升高，过高