《汽车电子控制技术(第2版)第3章电子控制自动变速器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车电子控制技术(第2版)第3章电子控制自动变速器（100页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、汽车电子控制技术,沈阳大学 凌永成,配 套 教 材 信 息,教材名称：汽车电子控制技术（第2版） 教材主编：凌永成 于京诺 教材定价：40RMB 出版社：北京大学出版社 出版时间/版次：2011年7月第2版 国际标准书号（ISBN ）： 978-7-301-19225-2 教材所属系列： 21世纪全国高等院校汽车类 创新型应用人才培养规划教材,第3章 电子控制自动变速器,教学提示：汽车自动变速器有行星齿轮式电控液力自动变速器、平行轴式电控机械自动变速器和金属带式无级自动变速器三种类型，目前应用最多的是行星齿轮式电控液力自动变速器。,教学要求：本章主要介绍电控自动变速器及其在汽车上的应用情况。要
2、求学生了解自动变速器的类别，熟悉其结构组成和工作原理，掌握行星齿轮式电控液力自动变速器的使用和检验方法。,3.1 自动变速器概述,3.1.1 什么是自动变速器,与手动变速器（Manual Transmission，MT）不同，自动变速器（Automatic Transmission，AT）是指汽车驾驶中离合器和变速器的操纵都实现了自动化，即可以实现自动换挡的变速器。,目前自动变速器的自动换挡过程都是由自动变速器的电子控制单元控制的，因此自动变速器又可简称为EAT、ECT、ECAT等。,3.1.2 自动变速器的优点,(1) 汽车起步平稳，能吸收、衰减振动与冲击；提高乘坐舒适性。,(2) 自动适应
3、行驶阻力和发动机工况的变化，实现自动换挡，有利于提高汽车的动力性和平均车速。,(3) 液力变矩器使传动系的动载荷小，提高了汽车的使用寿命。,(4) 驾驶操纵简单，实现换挡自动化，有利于行车安全。,(5) 能以较低的车速稳定行驶，提高车辆在坏路上的通过性。,(6) 降低了尾气污染，提高了排放性能。,3.1.3 自动变速器的发展趋势,1.向多挡位方向发展,2.向手动/自动一体化方向发展,3.向高智能、模糊逻辑控制方向发展,4.向无级变速方向发展,3.1.4 自动变速器类型,在自动变速器的发展过程中出现了多种结构形式。自动变速器的驱动方式、挡位数、变速齿轮的结构形式、变矩器的结构类型及换挡控制形式等
4、都有不同之处。下面从不同角度对自动变速器进行分类。,1. 按汽车驱动方式分类,自动变速器按照汽车驱动方式的不同，可分为前轮驱动自动变速器和后轮驱动自变速器两种。后轮驱动自动变速器的变矩器和行星齿轮机构的输入轴及输出轴在同一轴线上，因此轴向尺寸较大，阀体总成则布置在行星齿轮机构下方的油底壳内。,前轮驱动自动变速器（又叫自动变速驱动桥，Automatic Transaxle）除了具有与后轮驱动自动变速器相同的组成外，在自动变速器的壳体内还装有差速器和主减速器。,图3-1 前轮驱动自动变速器 1-液力变矩器；2-油泵；3-行星齿轮机构；4-输入轴；5-输出轴；6-差速器,图3-2 后轮驱动自动变速器
5、 1液力变矩器；2油泵；3输入轴； 4行星齿轮机构；5阀体总成；6输出轴；7油底壳,2. 按自动变速器前进挡位数分类,自动变速器按前进挡的挡数的不同，可分为2(前进)挡自动变速器、3挡自动变速器、4挡自动变速器等。早期的自动变速器通常为2个前进挡或3个前进挡。这两种自动变速器都没有超速挡，其最高挡为直接挡。,现代轿车装用的自动变速器基本上都是4个前进挡，即设有超速挡。这种设计虽然使自动变速器的构造更加复杂，但由于设有超速挡，大大改善了汽车的燃油经济性。在商用车上，大多采用5挡和6挡自动变速器，一些新型轿车上也开始采用5挡和6挡自动变速器。,3. 按变矩器的类型分类,按液力变矩器的类型不同，自动
6、变速器大致可分为普通液力变矩器式、综合液力变矩器式和带闭锁离合器的液力变矩器式自动变速器三种。,4. 按齿轮传动机构的类型分类,可分为普通齿轮式和行星齿轮式两种。,5. 按控制方式分类,可分为全液压自动变速器和电子控制自动变速器两种。,全液压自动变速器是通过机械的手段，将汽车行驶的车速及节气门开度这两个参数转变为液压控制信号；阀体中的各个控制阀根据这些液压控制信号的大小，按照设定的换挡规律，通过控制换挡执行机构的动作，实现自动换挡。,电控自动变速器是通过各种传感器，将发动机转速、节气门开度、车速、发动机冷却液温度、自动变速器油温度等参数转变为电信号，并输入计算机；计算机根据这些信号，按照设定的
7、换挡规律，向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出电子控制信号，换挡电磁阀和油压电磁阀再将计算机的电子控制信号转变为液压控制信号，阀体中的各个控制阀根据这些液压控制信号，控制换挡执行机构的动作，从而实现自动换。,液力控制自动变速器控制过程原理图,电子控制自动变速器控制过程原理图,6. 按工作原理分类,按工作原理不同，自动变速器分为液力自动变速器（AT）、机械自动变速器（Automatic Mechanical Transmission，AMT）和无级自动变速器（CVT）三种。,3.1.5 电子控制自动变速器组成,电子控制自动变速器主要由液力变矩器、辅助变速器、电液控制系统等几个部分组成。,1. 液力变矩
8、器,2. 辅助变速器,3. 控制系统,液力自动变速器的控制系统有液压式和电液式两种。新型液力自动变速器均采用了电液式控制系统，简称电子控制自动变速器(ECT)。,自动换挡控制系统构成图,1) 系统能源,2) 控制参数信号发生器,3) 换挡控制器,4) 换挡执行机构,5) 换挡品质控制机构,3.2 行星齿轮式电控自动变速器,行星齿轮式电控自动变速器由液力变矩器、辅助变速器与电液换挡控制系统三大部分组成。液力变矩器多采用带闭锁（锁止）离合器的三元件综合式结构，可以自动调节传递转矩的大小。,辅助变速器采用行星齿轮传动，用来扩大液力变矩器的传动范围并实现倒挡传动。,电液换挡控制系统是电控自动变速器的核
9、心，电子控制装置通过传感器采集变速器及整车的相关信息，通过电磁阀来控制液压执行机构，使整个自动变速器协调工作。,3.2.1液力传动装置,1.液力偶合器,液力偶合器的结构主要由泵轮、涡轮和壳体组成。,液力偶合器的结构和液流的流动,液力偶合器效率特性,2.液力变矩器,1）功用,液力变矩器(Hydraulic Torque Converter，HTC)位于发动机和机械变速器之间，是一种液力传动装置，以自动变速器油（ATF油）为工作介质，主要完成下功用：,（1）传递转矩。,（2）无级变速。,（3）自动离合。,（4）驱动油泵。,（5）防止传动系统过载。,2）组成和工作原理,图3-8 液力变矩器的组成 B
10、-泵轮；W-涡轮；D-导轮；1-输入轴；2-输出轴；3-导轮轴；4-变矩器壳,图3-9 ATF油在液力变矩器中的循环流动,3）液力变矩器的传动特性,（1） 较小时， 1，即 。 （2）随着 的增加， 下降，当 =1时，即 = 。 （3）当 接近于1时， 1， 。 （4）在 1时， 下降很快，也就是说液力变矩器只是在一定的传动比范围内有较高的效率。,液力变矩器的传动特性曲线,3.综合式液力变矩器,液力变矩器和液力偶合器的传动特性比较,综合式液力变矩器的传动特性,1）单向自由轮,楔块式单向自由轮 1-楔块；2-内圈（轮毂）；3-外圈（鼓轮）,2）锁止离合器,锁止离合器,3.2.2行星齿轮变速机构,
11、虽然液力变矩器能在一定范围内自动、无级地改变转矩比，以适应汽车行驶阻力的变化。然而，由于它的变矩能力与传动效率之间存在矛盾，且变矩系数一般在13范围内，难以满足汽车实际使用的需要，故在汽车上液力变矩器仍需与机械变速系统配合使用。,自动变速器的机械变速机构一般采用内啮合的行星齿轮机构。与普通手动变速器相比，在传递同样功率的条件下，内啮合行星齿轮机构可以大大减小变速机构的尺寸和重 量，并可以实现同向、同轴减速传动。此外，变速过程中动力不间断，加速性好，工作可靠。,1.基本结构和工作原理,行星齿轮机构按照齿轮排数不同，可以分为单排和多排行星齿轮机构。多排行星齿轮机构一般由几个单排行星齿轮机构组成。,
12、图3-15 单排行星齿轮机构的基本结构 1太阳轮； 2行星轮和行星架；3内齿圈,行星齿轮机构三元件间的传动关系,2.换挡执行机构,将行星齿轮机构改组换挡的执行机构有：离合器、制动器和单向离合器三种。,1）离合器,图3-17 离合器的结构分解 1、11-卡环；2-弹簧座；3-活塞；4-O形密封圈；5-离合器鼓；6-回位弹簧；7-蝶形弹簧；8-从动钢片；9-主动摩擦片；10-压盘,图3-18 离合器的工作原理 （a）分离状态； （b）接合状态 1控制油道；2回位弹簧；3活塞；4离合器鼓； 5主动片；6卡环；7压盘；8从动片；9花键毂；10弹簧座,2）制动器,自动变速器中的制动器用于固定行星排中的元
13、件。通过制动器的接合，把行星排中的某个元件和变速器壳体连接起来，使之不能转动。自动变速器中的制动器有两种：种是片式制动器；一种是带式制动器。,图3-19 带式制动器的结构 1卡环；2活塞定位架；3活塞；4止推垫圈；5垫圈；6锁紧螺母；7调整螺钉；8制动带；9活塞杆；10回位弹簧；11O形圈,图3-20 带式制动器的结构 1调整螺钉；2壳体；3制动带；4油缸；5活塞；6回位弹簧；7推杆,3）单向离合器,在行星排中，它用来锁止某个元件的某种转向。它同时还具有固定作用，当与之相连元件的受力方向与锁止方向相同时，该元件立即被固定；当受力方向与锁止方向相反时，该元件即被释放。,滚柱式单向离合器 1-叠片
14、弹簧；2-外座圈；3-滚柱；4-内座圈,楔块式单向自由轮 1-楔块；2-内圈（轮毂）；3-外圈（鼓轮）,3.复合式行星齿轮机构的结构和工作原理,由于单排行星齿轮机构不能满足汽车行驶中变速变矩的需要。为了增加传动比的数目，可以通过增加行星齿轮机构来实现。,在自动变速器中，两排或多排行星齿轮机构组合在一起，用以满足汽车行驶需要的多种传动比。,目前，复合式行星齿轮机构有辛普森式行星齿轮机构、拉威那式行星齿轮机构和在辛普森式行星齿轮机构的基础上再加上一套单排行星齿轮机构三种。,1）辛普森式行星齿轮机构,辛普森（Simpson）式行星齿轮机构是由公用一个太阳轮的两组行星齿轮、两个齿圈和两个行星架组成的，
15、是目前应用最为广泛的一种复合式行星齿轮机构。,图3-22 辛普森式行星齿轮结构 1输入轴；2前太阳轮；3前行星齿轮；4前行星架；5前齿圈；6后行星架；7后齿圈；8后行星齿轮；9后太阳轮；10输出轴；C1倒挡离合器；C2高速挡离合器；C3前进离合器；C4前进强制离合器；B12挡、4挡离合器；B2低挡、倒挡离合器；F1前进单向离合器；F2低挡单向离合器,2）拉威那（Ravigneaux）式行星齿轮结构,1输入轴； 2大太阳轮； 3小太阳轮； 4齿圈； 5输出轴； 6短行星齿轮； 7长行星齿轮； C1前进离合器； C2倒挡离合器； C3前进强制离合器；C4高速挡离合器； B12挡、4挡离合器；B2低
16、挡、倒挡离合器；F1低挡单向离合器；F2前进单向离合器,拉威那式行星齿轮结构,4.四挡辛普森行星齿轮变速器,图3-24 四挡辛普森行星齿轮变速器的结构 1超速（OD）行星排行星架；2超速（OD）行星排行星轮；3超速（OD）行星排齿圈；4前行星排行星架；5前行星排行星轮；6后行星排行星架；7后行星排行星轮；8输出轴；9后行星排齿圈；10前后行星排太阳轮；11前行星排齿圈；12中间轴；13超速（OD）行星排太阳轮；14输入轴；C0超速（OD）挡离合器；C1前进挡离合器；C2直接挡、倒挡离合器；B0超速（OD）挡制动器；B1二挡滑行制动器；B2二挡制动器；B3低、倒挡制动器；F0超速（OD）挡单向离合器；F1二挡（1号）单向离合器；
