了解电子控制自动变速器

任务一　了解电子控制自动变速器

任务描述

本任务主要了解电子控制自动变速器的组成、特点和基本工作原理，教学现场应提供电子控制自动变速器的示教板及实物。

任务实施

一、电子控制自动变速器的组成

1．认识电子控制自动变速器

从1939年美国通用汽车公司首次在轿车上使用自动变速器开始，自动变速技术就成为人们长期追求的目标，在引入电子技术和微机处理控制后，进入了一个新的发展时期。从1981年起，美国、日本一些汽车公司相继开发出各种微机控制的自动变速系统，诸如电子控制液力变矩式自动变速器，电子控制多级齿轮变速器等。汽车自动变速器常见的有4种形式：分别是液力自动变速器（AT）、机械无级自动变速器（CVT）、电控机械自动变速器（AMT）、双离合器自动变速器（Dual Clutch Transmission—DCT）。目前轿车普遍使用的是AT，AT几乎成为自动变速器的代名词。

电子控制自动变速技术的优、缺点见表3-1。

表3-1　电子控制自动变速技术的优、缺点

做一做

请同学们通过网络去查阅一些车型的自动变速系统，比较、总结和归纳一下各车型自动变速系统的特点。常见的汽车网站有新浪汽车、汽车之家、易车网等。

如图3-1所示为某车型的自动变速箱实物图。

图3-1　某车型的自动变速箱实物图

2．电子控制自动变速器的组成

电子控制自动变速器通常由机械操作系统（液力变矩器、行星齿轮变速系统、换挡执行器）、液压控制系统、电子控制系统3部分组成。

（1）机械操作系统

机械操作系统的组成及功能见表3-2。

表3-2　机械操作系统的组成及功能

想一想

观察如图3-5所示的行星齿轮系统，思考行星齿轮系统与自然界太阳系的运动方式有何异同。

图3-2　液力变矩器

1—锁止离合器；2—涡轮；3—泵轮；4—导轮

图3-3　行星齿轮变速系统

1—太阳轮；2—齿圈；3—行星轮；4—行星架

图3-4　换挡执行器

1—输入轴；2—活塞；3—密封圈；4—钢片；5—摩擦片；6—卡环；7—输出轴；8—回位弹簧；9—单向阀；10—密封圈

图3-5　行星齿轮系统

1—太阳齿轮；2—行星齿轮托架；3—环齿轮；4—行星齿轮

图3-6　自动变速器实物图

一般来说，自动变速器的挡位分为P、R、N、D、2、1或L等，如图3-6所示。挡位字母的含义见表3-3。

表3-3　挡位字母的含义

（2）液压控制系统

液压控制系统由液压油泵、阀体和若干控制阀等部件组成。实物如图3-7所示。

图3-7　液压控制系统组件实物图

工作时，发动机驱动液压油泵将液压油以一定的压力输送到控制阀体，通过其中的若干控制阀，控制某些油路的通断，从而使离合器结合或分离，制动器制动或释放，以达到换挡变速的目的。控制液压系统的车辆行驶信息主要有3个：手动变速杆的位置、油门的开度和车速的快慢，当驾驶员选定了手动变速杆的位置之后，自动变速器将根据油门的开度和车速自动换挡变速。如图3-8所示为两种液压油泵的示意图。

（3）电子控制系统

电子控制系统由信号采集系统（传感器）、电子控制单元（ECU）和执行机构（电磁阀）3大部分组成，组成方框图如图3-9所示。

①信号采集系统及功能。信号采集系统通过一系列的传感设备将车辆行驶的相关信息、路况和驾驶员的驾驶意图等信息转换成电信号，并送入电控单元中，由电控单元对车辆自动地进行换挡、离合等操作的控制。其组成及功能见表3-4。

图3-8　液压油泵示意图

图3-9　电子控制系统组成方框图

表3-4　信号采集系统的组成及功能

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各种传感设备如图3-10、图3-11所示。

图3-10　各种各样的节气门位置传感器

图3-11　某车型的车速传感器

②电控单元。电控单元主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备（I/O）等组件构成，电控单元主要有4大功能，见表3-5。

表3-5　电控单元的功能

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③执行机构。执行机构一般由3～4个电磁阀组成，他们都封装在控制阀体内，由电控单元控制。 1、2号电磁阀控制各换挡阀，用来变换挡位；3号电磁阀用来控制锁止离合器的结合和分离；4号电磁阀是某些变速器增设的电磁阀，它的作用是使离合器和制动器的结合更加平稳、换挡更加平顺。换挡电磁阀实物如图3-12所示，内部结构示意图如图3-13所示。

图3-12　换挡电磁阀实物图

图3-13　换挡电磁阀内部结构示意图

1—连接器；2—柱塞；3—弹簧；4—球阀；5—O型密封圈；6—信号油路；7—滤清器；8—泄油口；9—线圈；10—壳体

二、电子控制变速器系统的工作过程

1．电子控制变速器系统的工作过程框图

电子控制变速器系统的工作过程框图如图3-14所示。

2．电子控制自动变速器的工作过程

电子控制自动变速器的工作过程：采用速度传感器和节气门位置传感器将车速和节气门开度转换成电信号，输入电子控制器（ECU），由ECU根据预先编制并存入只读存储器（ROM）的换挡程序进行比较计算，确定换挡点和变矩器闭锁离合器闭锁时间，向电磁阀发出控制信号，以控制电磁阀线圈电流的通断，再由电磁阀控制液动的换挡阀，换挡阀移动，切换换挡执行器（换挡离合器和制动器）的油路，实现自动换挡。换言之，各换挡阀的移动方向由电磁阀控制，而电磁阀线圈通电与否由电子控制系统控制，电子控制系统又是根据反映发动机负荷的节气门位置传感器和反映车速的速度传感器输入电子控制系统的电信号，向电磁阀发出控制指令的。

图3-14　电子控制变速器系统的工作过程框图

三、电子控制自动变速器与液压控制自动变速器的比较

电子控制自动变速器与液压控制自动变速器的异同见表3-6。

表3-6　电子控制自动变速器与液压控制自动变速器的异同

四、电子控制自动变速器的故障诊断

自动变速器的电子传感器主要用作收集换挡信息和改善换挡品质，同时监控报警信息，如果这些变速器的电子传感器发生损坏，则ECU无法执行正确的程序、处理正确信息。自动变速器电控系统的执行元件主要是各种电磁阀控制阀内部的电磁线圈，线圈的开路、短路及电阻值发生变化是经常出现的故障现象，它直接影响电磁阀控制阀的工作。在诊断过程中可以采用比较法和筛选法，逐一加以判断。

1．自动变速器的典型故障及形成原因

自动变速器的典型故障及形成原因见表3-7。

表3-7　自动变速器的典型故障及形成原因

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2．电控系统故障诊断

电控系统是电子控制自动变速器的主要组成部分，也是最复杂的部分。具有零件多、安装位置分散、故障发生率大，难以诊断等特点，在确定故障是电控系统引起的后，采用下面的方法去判断故障发生的具体部位。

①读取自诊断故障代码。电子控制自动变速器都有故障自诊断功能，电控单元将故障代码存在存储器中，每一种故障代码表示一种故障的发生部位，不同公司的故障代码读取方式不同。

②根据故障代码，用仪器仪表检查具体的电路回路，确定故障的具体位置。

采用电子控制自动变速器可以更加准确地测定汽车行驶状态，对换挡进行精细的控制，使汽车适应复杂的交通环境和不同的路况条件。当电控系统出现故障时，检修人员可以利用专用检测仪器读出故障代码，从而快速方便地找出故障元件。同时，电控系统还具有实效安全保护功能，在电控系统出现故障时汽车能以较低的速度行驶。基于以上优点，目前，越来越多的汽车采用了电子控制自动变速器。

五、任务评价表

自我测试

1．电子控制自动变速器主要由机械系统、液压控制系统以及_____________等部分组成。

2．在车辆实际行进过程中，控制液压系统的车辆行驶信息主要有3个：_____________、_____________和_____________。

3．节气门位置传感器检测_____________信号。

4．行星齿轮机构中的运动3元件是指_____________、行星架和齿圈。

5．电子控制系统由_____________、_____________和_____________3大部分组成。

6．电控单元主要由_____________、存储器、输入输出设备（I/O）等组件构成。

7．简述电控单元的4大功能。

8．简述在车辆行驶过程中，影响车辆液压系统的因素。

9．简述自动变速器电子控制系统的检修方法。

知识拓展

自动变速器的发展过程

汽车变速箱发展至今已有100多年的历史，在其发展过程中经历了从手动到自动的转换。

1908年，福特T型车最早采用一种2个速比的自动变速器，美国在第二次世界大战之前就生产过一种3个速比的自动变速器。

1999年德国ZF公司推出了首台6个速比的变速器。

1997年标致206与雷诺Clio率先采用了最先进的电脑控制技术，被称为“模糊逻辑控制”。这样的汽车可以依据驾车者的性情、路面的状况、车身的负荷乃至周边环境等多种因素，在9种程式中挑选最适合的功能，实现智能化驾驶。自动变速器的发展使汽车有了人的智慧，甚至比人更善于思索。它能根据外界路面的变化，经过计算，替人作出准确聪明的决断。

目前，汽车自动变速器主要流行以下4种——MT手动式变速箱、AT液力自动变速器、AMT电子控制机械式自动变速器、CVT金属带式无级自动变速器，见表3-8。

表3-8　4种汽车自动变速器

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