液压控制系统的结构

任务一　液压控制系统的结构

【任务目标】

1．了解液压控制系统的功用。

2．熟悉液压控制系统的组成。

3．掌握液压控制系统各部分的结构和作用。

【任务分析】

自动变速器液压控制系统根据驾驶员的指令进行换挡操作：选择行驶模式，再根据油门的大小和汽车的行驶速度进行自动换挡，教师从“自动挡汽车为什么会自行换挡”这一问题引导出学生对液压控制系统的认识。在教学过程中，采用教师启发式讲解、并与实物相结合的方式，让复杂的理论简洁明了。

图4-1　液控自动变速器液压控制自动换挡操纵简图

1 主油路调压阀；2 倒挡制动器；3 手动换挡阀；4 单向阀；5 排挡杆；6 换挡阀；7 强制降挡阀；8 速控阀；9 低速挡制动器；10 直接挡离合器；11 加速踏板；12 节气门阀；13 节气门； 14 空挡启动开关；15 油泵；16 滤网。

【相关理论】

一、自动变速器液压控制系统的作用

1．泵油并调节系统油压。

2．向换挡执行元件提供压力油以控制挡位变化。

3．控制液力变矩器的锁止及其自动变速器油（ATF）的冷却。

4．保证自动变速器各摩擦表面的润滑。

二、自动变速器液压控制系统的组成

自动变速器按换挡控制方式可分为液控自动变速器和电控自动变速器，前者采用速度控制阀和节气门阀产生的油压分别作用在换挡阀的两端控制换挡操作；后者采用换挡电磁阀分别作用在换挡阀的两端控制换挡操作，电磁阀的动作是由自动变速器电脑（ECT）控制的。

1．液控自动变速器液压控制系统的组成。

图4-1为液控自动变速器液压控制自动换挡操纵简图。液控自动变速器液压控制系统由油泵、阀体总成、散热器、控制管路、ATF油滤清器等组成。其中，阀体由很多液压阀组成，高度集成在一起，形成一个总成，根据阀所起作用的不同，可以将阀分为下列四类：

（1）油压调节类阀：主要有主油路调压阀、第二调压阀（次调压阀）、减压阀、节气门阀、速度控制阀等。

（2）换挡控制类阀：主要有手动换挡阀、换挡阀、强制降挡阀。

（3）换挡品质优化类阀：蓄压器（储能减振器）、单向阀、顺序阀。

（4）变矩器控制类阀：锁止信号阀、锁止中继阀。

图4-2为液控自动变速器液压控制系统的工作流程简图。

图4-2　液控自动变速器液压控制系统工作流程简图

如图4-2中，油泵把自动变速器油泵入主油路调压阀，经调压后进入手动换挡阀，手动控制阀选择行驶模式，速度控制阀根据汽车的车速大小产生相应的速控油压作用在换挡阀的一端；节气门阀根据发动机负荷的大小产生相应的负荷油压作用在换挡阀的另一端。换挡阀的阀芯在速控油压和节气门油压的共同作用下移动改变油路，相应挡位的离合器或制动器参与工作，从而实现换挡。

2．电控自动变速器液压控制系统的组成。

图4-3　电控自动变速器液压控制系统工作流程简图

图4-3为电控自动变速器液压控制系统工作流程简图，电控自动变速器液压控制系统与液控自动变速器液压控制系统相比，主要区别在于换挡阀的动作由换挡电磁阀来控制，而换挡电磁阀又由自动变速器电脑（ECT）来控制，ECT根据车速传感器和节气门位置传感器等传入的信号，控制换挡电磁阀油路的开闭，从而控制换挡阀油路的转换，相应挡位的离合器或制动器参与工作，实现换挡过程。

四、液压控制系统各组成部分的作用、结构

1．油泵。

（1）油泵的作用。

液压油泵主要将自动变速器油（ATF）输送到液力变矩器；润滑行星齿轮装置；并对液压控制系统提供工作压力。只要发动机工作，油泵就工作，油泵的输出油压取决于发动机的转速。

图4-4　液压控制系统的油泵示意图

（2）油泵的分类、结构。

自动变速器的油泵多为内啮合齿轮式油泵。其转速为1 000r/min时，排油量可达10 L／min～20L／min。油泵装在变矩器和机械变速器之间，如图4-4所示，由变矩器直接驱动。它的主要性能指标是泵油量和泵油压力。油泵按结构不同分为： 齿轮泵 、叶片泵、转子泵，其结构分别如图4-5、4-6、4-7所示。

图4-5　齿轮泵的结构

图4-6　叶片泵的结构

1 转子；2 定子；3 叶片；4 配油盘。

图4-7　转子泵的结构

1 主动齿轮；2 从动齿轮；a 吸油口；b 出油口。

2．主油路调压阀。

（1）作用：利用弹簧和滑阀的配合，使主油路油压(P_H)稳定，并控制在一定范围内。

（2）结构：主油路油压(P_H)是控制系统最基本、最重要的压力源。P_H的大小与控制手柄的位置、节气门的开度、车速、弹簧预紧力的大小有关。发动机怠速，前进挡位时：P_M=4 kg/cm²～10kg/cm²，倒挡位时：P_M =6 kg/cm²～15 kg/cm² 。阶梯式滑阀能接收多路油压，使主油路油压调节灵敏、及时、合理，满足各工况的需要。如图4-4，图中P_D为手动控制阀挂入D挡时的外来油压；P_R为手动控制阀挂入R挡时的外来油压。

图4-8　第二调节阀的结构

3．第二调节阀。

（1）作用：将主油路压力P_H调节为液力变矩器的液压P_t ，同时保证齿轮变速器内部各摩擦点的润滑。P_H的大小随车速和节气门开度的变化而改变。当发动机怠速运转，车辆低速行驶时，为防止功率损失， P_t =0.2 kg/cm² ，当高速、大负荷时，油压升高。

（2）结构：第二调节阀主要由阀芯、弹簧、柱塞、柱塞套、节流阀、油道等组成。

4．速度控制阀。

（1）作用：产生与车速成正比的速控油压(Pv)，与节气门阀的油压(Pz)共同控制“换挡阀作为控制换挡和控制液力变矩器锁止的基本信号之一。

（2）构造：速控阀装在输出轴上，利用滑阀的节流作用产生速控油压(Pv)。如图4-9所示，主要包括壳体、滑阀、回位弹簧、导杆、重块、进出油口等组成。

图4-9　速度控制阀结构

5．节气门阀。

（1）作用：产生与节气门开度相对应的油压，即节气门油压P_Z ，这是变速器控制换挡的基本信号之一。

（2）结构：如图4-10所示。主要由驱动凸轮、回位弹簧、节气门阀、阀体、进出油口等组成。

图4-10　节气门阀的结构

节气门阀由加速踏板通过拉线控制该阀的驱动凸轮，使阀移动工作，产生相应的油压。如图4-11所示。

图4-11　节气门阀的工作示意图

1 阀芯；2 弹簧；3 阀杆；4 驱动凸轮；5 节气阀拉索；6 节气门；7 油门踏板；8 发动机。

6．手动换挡阀。

（1）作用：驾驶员操纵手控制阀可实现油路的转换，产生与换挡控制手柄位置相对应的油路，将主油路的变速器油通往其它阀或直接通往换挡执行元件，从而改变自动变速器的工作模。

（2）结构：手动换挡阀主要由阀体、阀芯、主油路、倒挡油路、前进挡油路、前进低挡油路、泄油孔等组成。如图4-12所示。

7．换挡阀。

图4-12　手动换档阀的结构

图4-13　换档阀的结构

P_H 主油路油压；P_Z 节气门油压；P_V 速控油压

1 油门拉索；2 节气门阀凸轮；3 强制降档阀。A 接主油路 B 到换档

（1）作用：产生通往换挡执行元件和其它换挡阀的液压。一般有1-2挡换挡阀、2-3挡换挡阀和3-4挡换挡阀三个。每个换挡阀的两端同时受P_Z与P_v两个液压的作用，当向左的力P_Z大于向右的力P_v时，由高挡降为低挡。

图4-14　强制降档阀的结构

（2）换挡阀的结构：其结构主要由阀芯、阀体、主油路P_H、速控油路P_V、节气门油路P_Z、离挡油路、低挡油路、回位弹簧等组成。

8．强制降挡阀。

（1）作用：产生强制降挡的油路，受节气门阀凸轮的控制，当节气门开度大于85%时，凸轮使换低挡柱塞打开强制降挡的油路，使换挡阀向低挡位移动。

（2）结构：由油门拉索、节气门阀凸轮、强制降挡阀体、阀芯、进出油路、弹簧等组成。

9．蓄压器。

（1）作用：蓄压器主要用于缓冲换挡时油压的冲击。

（2）结构：蓄压器主要由蓄压腔、活塞、弹簧、节气门油压D（背压）、通向各换挡执行元件的油路A、B、C等组成。

图4-15 蓄压器的结构

10．单向节流阀。

图4-16　节流阀的结构、分类

（1）作用：对流向换挡执行元件的液压油产生节流作用，在换挡元件接合时延缓油压增大的速率，以减小换挡冲击；泄油时无节流作用，利于迅速分离。

（2）分类：节流阀分为弹簧节流阀式和球阀节流孔式两种。

（3）结构：球阀节流孔式主要由球阀、阀座、节流孔、油路等组成；弹簧节流孔式主要由节流孔、弹簧、油路等组成。如图4-16所示。

（4）工作过程：充油时，节流阀关，油从孔中经过；回油时，节流阀开，没节流。（c）、（d）同理。

11．锁止信号阀和锁止继动阀。

自动变速器电子控制单元根据车速、节气门开度、发动机转速、液压油温度、操纵手柄位置、控制模式等参数，按设定的锁止程序向锁止电磁阀发出控制信号，操纵锁止控制阀，改变压盘两侧的油压，从而控制锁止离合器的工作。

（1）锁止信号阀的作用：由速控液压P_V驱动，产生锁止信号，将信号传递给锁止继动阀。

（2）锁止继动阀的作用：由锁止液压信号驱动，改变液力变矩器中ATF油的流动方向，使锁止离合器结合。

（3）结构：锁止信号阀由阀体、阀芯、弹簧、速控油路、超速油路、连锁止继动阀的油路等组成，如图4-17所示，其作用接收速控油压信号；锁止继动阀由阀体、阀芯、信号阀油路、主油路、回油路等组成，其作用根据信号阀的油压信号改变油路，从而驱动锁止离合器锁止。

图4-17　锁止离合器不工作时的信2号油路

1 锁止信号阀；2 锁止继动阀；3 变矩器壳；4 锁止离合器；5 涡轮；6 泵轮；A 来自速控阀；B 来自超速档油路；C 来自变矩器阀；D 来自主油路；E 泄油口；F 到油底壳。

（4）工作过程：当车速较低时，P_V小，锁止信号阀滑阀在上，锁止继动阀滑阀在下，油进入离合器压盘左侧，离合器分离，如图4-17所示；当车速较高时，P_V大，锁止信号阀滑阀滑阀在下，来至超速挡的油压作用在锁止继动阀滑阀下端，油进入离合器压盘右侧，离合器接合，如图4-18所示。

自动变速器油

1．自动变速器油的作用：

（1）传递发动机扭矩。

（2）在液压系统中输送工作液，使换挡执行元件在液压作用下正确执行换挡操作。

（3）带走摩擦热,冷却机械零件，防止温度过高，润滑运动零件。

（4）润滑清洁自动变速器内部机件。

图4-18　锁止离合器工作时的信号油路

1 锁止信号阀；2 锁止继动阀；3 变矩器壳；4 锁止2离合器；5 涡轮；6 泵轮；A 来自速控阀；B 来自超速档油路；C 来自变矩器阀；D 来自主油路；E 泄油口；F 到油底壳。

2．自动变速器油的性能要求。

油品呈粉红色，加添加剂提高其减磨性、流动性、抗氧化性、抗腐蚀性等。相容性也是变速器油的一个主要性能。

3．自动变速器油的种类。

PTE1类主要用于承受高负荷的性能要求不高的轿车和轻型货车的自动变速器。其中最具代表性的是通用公司的DEXRONⅡ和福特公司的F型和MERCON型。其特点是低温启动性能好，但对极压性能和抗磨性能的要求不是特别高。

（1）DEXRON系列ATF。该型变速器油含有摩擦改进剂，因此具有较高的动摩擦系数。在较低的工作油压下换挡过程非常柔和，换挡冲击小。但当摩擦片摩擦系数下降时易导致打滑或摩擦片磨损烧蚀。

（2）福特F型ATF。该型变速器油不含摩擦改进剂。能使换挡执行元件更快速地结合，缩短换挡时间，减少变速器内产生的热量。

（3）福特MERCON型ATF。该型自动变速器油含有摩擦改进剂。在选用变速器油时应按规定选用，如果类型选错将会使变速器产生换挡冲击、离合器和制动器加速磨损，寿命缩短。

4．自动变速器油的使用。

世界各主要汽车公司一般都采用DEXRONⅡ型ATF，而福特公司的车型主要使用其自己的F型和MERCON型自动变速器油。

5．自动变速器油的滤清和冷却。

变速器工作时，离合器、制动器以及齿轮等磨损后产生的磨料，会落入油底壳。为防止这些杂质进入油路造成油路堵塞，加剧零件磨损，阻碍控制阀的运动，需要将其滤除掉。

变速器油进入变矩器后在变矩器内高速流动，与泵轮、涡轮和导轮产生剧烈摩擦，另外齿轮的摩擦和离合器、制动器的摩擦产生的热量会使油温升高，粘度下降，工作性能变坏。因此需要及时对变速器油进行冷却。

6．变速器油的更换。

在换挡不频繁，汽车负荷不大的良好行车环境，每行驶16万公里应更换新油。正常情况下每8万公里要更换一次新油。

在行车环境恶劣条件下，比如在交通繁忙的都市、山区等长期行驶时，一般每2万～4万公里就需更换变速器油。

【工作页】

一、机油泵的结构认识

1．机油泵的分类：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

2．丰田A340E自动变速器采用＿＿＿机油泵；通用公司的4T60E采用＿＿＿机油泵。

3．如下左图，月牙形内啮合齿轮泵的结构为：＿＿＿＿＿＿＿＿。

4．如上右图，叶片泵的结构为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

5．简述机油泵的作用。

6．如下图，油泵的拆卸采用的专用工具是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

二、自动变速器阀体的结构认识

1．主调压阀。

（1）主调压阀的作用是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）影响主回路油压的因素有：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）下列油压中自动变速器中的最高油压是（　　）

A．变矩器油压　　　　B．润滑油压

C．主回路油压

（4）在所有的挡位中，挂入R挡时，系统中的油压最高。（　　）（填“对”或“错”）

（5）变矩器的油压是主回路油压节流后得到的，因此是一个恒定不变的值。（　　）

（6）如右图为主调压阀的工作示意图，简述主调压阀的构造。

主油路调压阀

2．速度控制阀。

（1）速度控制阀的作用是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

（2）汽车车速与自动变速器的挡位、系统油压的关系是（　　）

A．汽车车速愈高，自动变速器挡位上升，系统油压升高。

B．汽车车速愈高，自动变速器挡位上升，系统油压下降。

C．汽车车速愈高，自动变速器挡位下降，系统油压升高。

（3）右图为速度控制阀的工作示意图，简述其结构。

3．手动控制阀。

（1）手动控制阀（如右图）的作用是（　　）

A．控制换挡操作

B．选择行驶模式

C．控制主回路油压

（2）简述手动控制阀的结构。

4．换挡阀。

（1）换挡阀的动作是由下列哪两个油压控制动作的（　　）

A．主回路油压　　　　B．速控阀油压

C．变矩器油压

D．速控阀油压和节气门阀油压

（2）简述换挡阀的结构组成及作用。

换挡阀工作原理示意图

1换挡阀；2弹簧；3主油路进油孔；4至抵挡换挡执行原件；5至高挡换挡执行元件；6/7泄油口；P₁速控阀油压；P₂节气门阀油压；F弹簧力。

5．强制降挡阀

（1）强制降挡阀产生油压信号的前提条件是（　　）

A．节气门全开　　　　B．节气门全关

C．节气门部分开启

（2）强制降挡阀通过弹簧与（　　）联接使用。

A．节气门阀　　　　B．速度控制阀

C．第二调节阀

（3）如右图。简述强制降挡阀的组成及作用。

6．第二调节阀。

（1）第二换挡阀的作用是调节＿＿＿油压和＿＿＿油压。

（2）如右图，节气门阀的结构是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）下列哪个油压是由节流阀调节后得到的？（　　）

A．变矩器油压　　　　B．润滑油压

C．主回路油压

7．节气门阀（负荷阀）

（1）发动机负荷与自动变速器挡位、系统油压的关系是（　　）

A．发动机负荷愈大，自动变速器挡位下降，系统油压升高

B．发动机负荷愈大，自动变速器挡位上升，系统油压升高

C．发动机负荷愈大，自动变速器挡位下降，系统油压下降

（2）汽车车速与自动变速器的挡位、系统油压的关系是（　　）

A．汽车车速愈高，自动变速器挡位上升，系统油压升高

B．汽车车速愈高，自动变速器挡位上升，系统油压下降

C．汽车车速愈高，自动变速器挡位下降，系统油压升高

（3）负荷阀的作用是（　　）

A．把车速信号转换为油压信号输送到换挡阀

B．把节气门开度信号转换为油压信号输送到换挡阀

C．把发动机转速信号转换为油压信号输送到换挡阀

（4）如右图，节气门的结构是

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

8．自动变速器油

（1）自动变速器油的作用是

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）对自动变速器的性能要求是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）目前使用的自动变速器油的型号主要有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（4）一般自动变速油的更换里程为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

9．丰田A341E和A342E自动变速器阀体的认识

一、下图是丰田A341E和A342E自动变速器手动控制阀和电磁阀的拆卸示意图，在相应的位置填上零件的名称

二、在丰田A341E和A342E自动变速器阀板上相应序号填写螺栓的长度。

拆卸阀体的注意事项：

三、找出自动变速器的主要阀体，并在上阀体上相应序号处填上名称

自动变速器主要的阀体主要有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

四、找出自动变速器的主要阀体，并在下阀体上相应序号处填上名称

下阀板上主要的阀体有：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

五、在相应序号处填写阀体的名称。

通过对任务一的学习，你能给自已和老师一个评价吗？

1．老师的讲解生动、形象，态度和蔼可亲吗？　　　　　　　（　　　　　　　　　）

2．工作页是独立完成的吗？给自已一个客观的评价。　　　　（　　　　　　　　　）

［成绩等级］___________________