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1、模块七 自动变速器之控制系统,自动变速器液压控制系统有两种操纵方式一种是全液压操纵方式，另一种是电子控制液压操纵方式。两种不同操纵方式的液压控制系统框图如图7-1、7-2所示。在全液压操纵方式的液压控制系统中，车速和节气门开度信号被转换为液压信号。这个液压信号在液压控制系统中，经过处理后被直接执行。而电子控制液压操纵方式的液压控制系统中，车速和节气门开度信号先被转换为电信号。这个电信号在电子控制系统中经过处理后，再传递给液压控制系统去执行。这就是两者的差别。,图7-1 全液压操纵方式,图7-2 电子控制液压操纵方式,7.1液压控制系统 7.1.1液压控制系统的基本组成1. 动力源：油泵（液压泵
2、）2. 执行机构：离合器、制动器、单向离合器3. 控制机构：阀体、各种阀（调压阀、手控阀、换档阀、速控阀、节气门阀、强制降档阀、蓄能器）自动变速器液压式控制系统组成如图7-3所示。,图7-3 自动变速器液压式控制系统组成,7.1.2液压式控制系统的工作原理 油泵将ATF从自动变速器油底壳中泵出来、加压，并经过主调压阀的调压，形成具有一定压力的ATF，一般称为主油压（或管道压力）。主油压作用在节气门阀和速控阀上，分别产生与节气门开度和车速成正比的节气门油压和速控油压。节气门油压和速控油压作用在换挡阀的上，以控制换挡阀的动作。节气门油压和速控油压还要反馈给主调压阀，以根据节气门的开度和车速调节主油
3、压。主油压经过手动阀后作用在各换挡阀上，换挡阀的动作切换油道，使经过手动阀的主油压作用到不同的换档执行元件（离合器、制动器）以得到不同的档位。主油压还作用到副调压阀上，并把ATF油分别送到油冷却器进行冷却、送到机械变速器相应元件处进行润滑和送到液力变矩器作为液力变矩器的工作介质。液压控制系统的基本原理简化如图7-4所示。,图7-4 液压控制系统的基本原理,液控系统由动力源、执行机构和控制机构三部分组成。动力源是被液力变矩器泵轮驱动的油泵，它除了向控制机构、执行机构供给压力油以实现换挡外，还给液力变矩器提供油液进行冷却补偿，向行星齿轮机构提供油液进行润滑。执行机构包括离合器、制动器及液压缸。控制
4、机构包括主油路调压装置、换挡信号装置、换挡阀和缓冲安全装置、变矩器控制装置。,7.1.3油泵 油泵通常安装在变矩器的后方，由变矩器壳后端的轴套驱动。油泵的作用是将液压油送至液力变矩器，润滑行星齿轮机构，并为液压控制系统提供运作压力。常见的自动变速器油泵有：内啮合齿轮泵、摆线转子泵、叶片泵三种，如图7-5所示。,图7-5 自动变速器常见油泵结构,一、内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵是自动变速器中应用最多的一种油泵。内啮合齿轮泵主要由外齿齿轮、内齿齿轮、月牙形隔板，泵壳、泵盖等组成 。月牙隔板的作用是将小齿轮和内齿轮之间的工作腔分隔为吸油腔和压油腔，使彼此不通；泵壳上有进油口和出油口。如图7-6所示。,图
5、7-6 内啮合齿轮泵,工作原理：如图7-7所示。发动机运转时，变矩器壳体后端的轴套带动主动齿轮和从动齿轮一起朝顺时针方向旋转。此时在吸油腔，由于主动齿轮和从动齿轮不断退出啮合，容积不断增加，以至于形成局部真空，将液压油从进油口吸入，且随着齿轮的旋转，齿间的液压油将带到压油腔；在压油腔，由于主动齿轮和从动齿轮不断进入啮合，容积不断减少，将液压油从出油口排出，这就是内啮合齿轮泵的泵油过程。,图7-7 内啮合齿轮泵的结构、原理,二、摆线转子泵摆线转子泵是一种特殊齿形的内啮合齿轮泵，由驱动轴、内转子、外转子、泵壳等组成。 如图7-8所示。内转子为外齿轮，其齿廓曲线是外摆线；外转子为内齿轮，齿廓曲线是圆
6、弧曲线。内外转子的旋转中心不同，两者之间具有偏心距。通常自动变速器上所用的摆线转子泵内转子都是10个齿，而外转子比内转子多1个齿。,图7-8 摆线转子泵的结构,三、叶片泵叶片泵由定子、转子、叶片及壳体等组成，叶片泵有定量叶片泵和变量叶片泵两种。定量叶片泵如图7-9所示。定量叶片泵的转子由变矩器壳体后端的轴套带动，绕其中心旋转；定子是固定不动的，转子与定子不同心，两者之间有一定的偏心距。,图7-9 定量叶片泵的结构,工作原理：当转子旋转时，叶片在离心力或叶片底部的液压油压力的作用下向外张开，紧靠在定子内表面上，并随着转子转动，在转子叶片槽内作往复运动。这样在每两个相邻叶片之间便形成密封的工作腔。
7、如果转子向顺时针方向旋转，在转子与定子中心连线的右半部的工作腔容积逐渐增大，以至于产生一定的真空，将液压油从进油口吸入；在中心连线左半部的工作腔容积逐渐减小，将液压油从出油口压出。定量叶片泵的排量不变。为保证发动机低速时的正常泵油，以满足自动变速器的工作需要，要求油泵的排量应足够大。但发动机高速时，因泵油量增多，此时的泵油还必须排泄掉，从而造成发动机的动力损失。,变量叶片泵如图7-10所示。,图7-10 变量叶片泵的结构,变量泵的排量可变，以减少高速运转时的发动机动力损失。其结构特点是:定子不固定，而是绕一个销轴作一定的摆动，以改变定子和转子之间的偏心距，从而改变油泵的排量。工作原理：在油泵运
8、转时，定子的位置有定子侧面控制腔内来自油压调节阀的反馈油压来控制。当油泵转速较低时，泵油量较小，油压调节阀将反馈油压来控制。当油泵转速较低时，泵油量较小，油压调节阀将反馈油路关小，使反馈压力下降，定子在回位弹簧的作用下绕销轴向顺时针方向摆动一个角度，加大了定子与转子的偏心距，油泵的排量随之增大；当油泵转速升高时，泵油量增大，出油压力随着上升，推动油压调节阀将反馈油路开大，使控制腔内的反馈油压上升，在油压作用下，使定子在反馈油压的推动下绕销轴朝逆时针方向摆动，定子与转子的偏心距减小，油泵的排量也随之减小，使泵油量减少。直到出油压力降至原来的数值。变量泵的泵油量在发动机转速超过某一数值后就不再增加
9、，保持在一个能满足油路压力的水平上，从而减少了油泵在高速时的运转阻力，提高了汽车的燃油经济性。,7.1.4主油路系统自动变速器供油系统的油压调节装置是由主调压阀、副调压阀和安全阀等组成。 主调压阀又称一次调节阀，由阀芯、阀体和调压弹簧组成，它的作用是根据车速和节气门开度的变化，自动调节各液压系统的油压，保证各液压系统工作稳定。其结构简图如图7-11所示。,图7-11 主调压阀的结构简图,图7-11 主调压阀的结构简图,其基本原理是根据车速（反比变化）、节气门开度（正比变化）及档位的变化（倒档油压最高）自动调节主油路油压，其主要依靠通过节流孔流到阀芯上端的油压与调压弹簧力相平衡来调节主油路油压。
10、,为了使主油路油压能满足自动变速器不同工况的需要，主调压阀还具备下列功能：（1）发动机节气门开度较小时，自动变速器所传递的转矩较小，执行机构中的离合器、制动器不易打滑，主油路压力可以降低。而当发动机节气门开度较大时，因传递的转矩增大，为防止离合器、制动器打滑，主油路压力要升高。（2）汽车在低速挡行驶时，所传递的转矩较大，主油路压力要高。而在高速挡行驶时，自动变速器传递的转矩较小，可降低主油路油压，以减小油泵运转阻力。（3）倒挡的使用时间较少，为减小自动变速器尺寸，倒挡执行机构被做得较小，为避免出现打滑，在倒挡时需提高操纵油压。,次调压阀又称二次调压阀，作用是调节液力变矩器油压和润滑油压。其结构
11、如图7-12所示。,图7-12 次调压阀,图7-12 次调压阀 二次油压与节气门油压的变化成正比。,7.1.5换挡信号装置现在自动变速器上常用的控制参数是车速和发动机节气门开度。以车速和节气门开度作为控制参数的系统称为双参数控制系统。 车速和节气门开度的变化要转换成油液压力变化的信号，输入到控制系统，这种转换装置，称为信号发生器或传感器。液压信号装置就是将车速和节气门开度的变化转换成液压信号的装置。常见的有节气门调压阀（简称节气门阀）和速度调压阀（简称速度阀或调速阀）两种。,一、节气门阀节气门阀由节气门拉线控制，用来产生与节气门开度相对应的节气门油压。图7-13是一种机械式节气门阀的结构简图。
12、它由柱塞、阀芯、弹簧和阀体等组成。,图7-13 机械作用式节气门调压阀结构简图,图7-13 机械作用式节气门调压阀结构简图,其基本道理是依靠节气门阀的移动位置变化，改变进油口的大小，保证节气门油压与节气门的开度成正比。,二、速控阀速控阀主要由调速滑阀、重块、速控阀轴、弹簧等组成。其结构如图7-14所示。 速控阀一般安装在自动变速器的输出轴上，与输出轴一起旋转，利用离心力来控制阀芯的位置，所以又称离心速控阀，其作用是输出一个与车速成正比的油压（速控油压），传给换挡阀，以便控制换挡,图7-14,其基本道理是根据离心力来改变进油口的大小。,7.1.6换挡阀组一、手动阀手动阀又称选挡阀，是一种手动控制
13、的多路换向阀，位于控制系统的阀板总成中。驾驶员通过选挡手柄，经机械传动机构移动阀芯，使自动变速器处于不同的挡位。 其结构原理如图7-15所示。,图7-15 手动阀的结构及工作原理图,图7-15 手动阀的结构及工作原理,图中可以看出在阀体上有多条油道，一条进油道与主管路相通，其余为出油道，分别通往P/R/D/2和L位相应的滑阀或直接通往换挡执行元件。驾驶员通过操纵手柄拨动手动阀，当操纵手柄的位置不同，手动阀也随之移动至相应的位置，手动阀只改变液压油的路线，而不改变液压油的压力。,二、换挡阀自动变速器的升挡和降挡完全由节气门阀产生的节气门油压和调速器产生的调速器油压的大小来控制。节气门阀由发动机油
14、门拉索操纵，因此节气门油压取决于发动机油门的开度；调速器油压取决于车速。有些自动变速器用主油路油压代替节气门油压，来控制换挡阀的工作，由于主油路油压在一定程度上也是随节气门开度增大而升高的，因此其控制原理是相同的。由于每个换挡阀只有两个位置，因此它只能控制相邻两个挡位的升挡和降挡过程。这样3挡自动变速器就应有两个换挡阀，分别用于控制1-2挡的升降挡和2-3挡的升降挡。4挡自动变速器则应有3个换挡阀，分别控制1-2挡、2-3挡、3-4挡的升降挡。换挡阀是弹簧液压作用式的方向控制阀，它有两个工作位置，可以实现升挡或降挡的自动变换。如图7-16所示。,图7-16换挡阀工作原理图 1-换挡阀；2-弹簧
15、；3-主油路进油口；4-至低挡执行元件；5-至高挡执行元件； 6、7-泄油孔；P1-调速器油压；P-弹簧力,7.1.7缓冲安全装置为防止自动变速器在换挡时出现冲击，装有许多起缓冲和安全作用的液压阀和减振器。这类装置统称为缓冲安全系统。自动变速器的换挡品质取决于执行机构各元件的工作性能。为了控制换挡品质，液压系统的控制机构设置了缓冲安全系统，较常见的有缓冲阀、蓄能器、单向节流阀等。一、缓冲阀缓冲阀主要由滑阀、阀体和弹簧组成，如图7-17所示。经调速阀节流后的压力油流经油道c作用在滑阀左端面上，经节气门阀节流后的压力油作用在滑阀右端面上。在换挡时，主压力油经油道a进入滑阀的中间，同时也经节流孔4进
16、入左端，并克服节气门调节油压的作用力和弹簧力使滑阀右移，使出油孔b开度减小，节制和缓冲了换挡执行机构油压的升高。,图7-17缓冲阀结构示意图1-滑阀；2-阀体；3-弹簧；4-节流孔；a、c-主油压输入油道；b-执行机构油压输出油道； d-节气门调节压力输入油道,图7-17缓冲阀结构示意图 1-滑阀；2-阀体；3-弹簧；4-节流孔；a、c-主油压输入油道；b-执行机构油压输出油道；,二、蓄能器蓄能器也称为蓄压器或储能器，一般由活塞和弹簧组成。它与离合器或制动器并联安装。压力油进入离合器或制动器活塞工作腔的同时也进入蓄能器，将蓄能器活塞压下，减缓了工作腔压力的迅速增长，防止离合器片或制动器片快速接合时引起的冲击。如图7-18所示。,图7-18蓄能器工作原理 1-进油口；2-弹簧；3-活塞B；4-活塞A,图7-18蓄能器工作原理1-进油口；2-弹簧；3-活塞B；4-活塞A,三、单向节流阀单向节流阀安装在换挡阀与执行元件之间，它只对流向换挡执行元件的液压油起节流作用。其作用是：在换挡执行元件接合时，通过节流减缓油压增大的速率，以减少换挡冲击；在换挡执行元件分离时，单向节流阀对换挡执行元件的泄油不起节流作用，以加快泄油过程，是换挡执行元件迅速分离。单向节流阀有弹簧式，如图7-19所示。和球阀节流孔式，如图7-20所示。,
