模块七-自动变速器之控制系统-汽车自动变速器课件.ppt
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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压。主油压
3、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。控制机构包括主油
4、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7-6 内啮合齿轮
5、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,齿廓曲线是圆弧曲线。内外转子的旋
6、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。如果转子向顺时针方向旋
7、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:在油泵运转时,定子的位置有定子侧面
8、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,保持在一个能满足油路压力
9、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。为了使主油路油压能满足自动变速器
10、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。其结构如图7-12所示。图7-12 次调压
11、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。它由柱塞、阀芯、弹簧和阀体等组成。图7-13
12、 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,是一种手动控制的多路换向阀,位于控制系统的阀板总成中。驾驶员通过
13、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
14、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;3-主油路进油口;4-至低挡执行元件;5-至高挡执行元件;6
15、、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
16、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
17、;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。图7-19弹簧式单向节流阀(a)起节流作用时;(b)不起节流作用时1-换挡执行元件;2-节流孔;3-弹簧图7-20球阀式单向节流阀(a)起节流作用
18、时;(b)不起节流作用时图7-20球阀式单向节流阀(a)起节流作用时;(b)不起节流作用时 7.1.8液力变矩器控制装置 变矩器控制装置的作用有两个:一是为变矩器提供具有一定压力的液压油,同时将变矩器内受热后的液压油送至散热器冷却,并让一部分冷却后的液压油流回到齿轮变速器,对齿轮变速器中的轴承和齿轮进行润滑;二是控制变矩器中锁止离合器(如果有的话)的工作。变矩器控制装置由变矩器压力调节阀、泄压阀、回油阀、锁止信号阀、锁止继动阀和相应的油路组成。一、变矩器压力调节阀 变矩器压力调节阀的作用是将主油路压力油减压后送入变矩器,使变矩器内的液压油的压力保持在(196490)kPa。许多车型自动变速器将
19、变矩器压力调节阀和主油路压力调节阀合并为一阀,该阀让调节后的主油路压力油再次减压后进入变矩器。变矩器内受热后的液压油经变矩器出油道被送至自动变速器外部的液压油散热器,冷却后的液压油被送至齿轮变速器中,用于润滑行星齿轮及各部分的轴承。有些变矩器控制装置在变矩器进油道上设置了一个限压阀。当进入变矩器的液压油压过高时,限压阀开启,让部分液压油泄回到油底壳,以防止变矩器中的油压过高而导致油封漏油。另外,在变矩器的出油道上常设有一个回油阀,它只有在变矩器内的油压高于一定值时才打开,让受热后的液压油进入液压油散热器。该阀不但可以防止变矩器内的油压过低而影响动力传递,而且可以降低液压油散热器内的油压,使之低
20、于196kPa,以防止油压过高造成耐压能力较低的散热器及油管漏油或破裂。二、锁止信号阀和锁止继动阀变矩器内锁止离合器的工作是由锁止信号阀和锁止继动阀一同控制的(如图7-21所示)。锁止信号阀上方作用着调速器压力。当车速较低时,调速器压力也较低,锁止信号阀在弹簧的作用下保持在图中上方位置,将通往锁止继动阀主油路切断,从而使锁止继动阀在上方弹簧弹力及主油路油压的作用下保持在图中下方位置,让变矩器中锁止离合器压盘左侧的油腔与来自变矩器压力调节阀的进油道相通。此时锁止离合器处于分离状态,发动机动力完全由液力来传递,见图7-21(a)。当汽车以超速挡行驶,且车速及相应的调速器油压升高到一定数值时,锁止信
21、号阀在调速器压力的作用下被推至下方位置,使来自超速挡油路的主油路压力油进入锁止继动阀下端,锁止继动阀在下方主油路油压的作用下上升,让锁止离合器左侧的油腔与泄油口相通,使锁止离合器结合,发动机动力经锁止离合器直接传至涡轮输出,如图7-21(b)所示。图7-21 锁止信号阀和锁止继动阀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-来自调速器 B、D-来自超速挡油路C-来自变矩器阀 D-来自主油路 E-泄油口 F-至油底壳7.2自动变速器的液压控制系统检修7.2.1油泵的检修 一、损坏形式及原因:油泵齿轮或叶片折断。其原因是有异物进入,疲劳断裂,装配时受伤或材料
22、质量差。泵壳裂纹。其原因与相同。转子的定位套摩损。转子的定位套直接与变矩器壳体连接在一起,如出现滑移,就不能带动转子工作,油泵也就不能工作。其原因一般是使用时间长而摩损。叶片泵回位弹簧折断或弹性不足。其原因是疲劳断裂,装配时受伤或材质太差。油泵传动轴损坏。其损坏原因与相同。叶片泵叶片发卡。其原因是叶片与转子配合间隙过小、油质过脏等。油泵摩损。观察摩损表面是否平整,若不平,则可能是油中有杂质造成的;若摩损表面平整,则其原因是自然磨损。油泵泄漏。其原因是密封垫或密封圈破损造成的。二、检查油泵总成的间隙:从动轮与泵体之间的间隙:0.07-0.15mm,max:0.3mm,在测量时使用侧隙规,检测方法
23、如图7-22所示。图7-22 从动轮与泵体之间的间隙 从动轮齿顶与月牙板之间的间隙:0.11-0.14mm,max:0.3mm,测量方法如图7-23所示。图7-22 从动轮齿顶与月牙板之间的间隙 主动轮与从动轮的侧隙:0.02-0.05mm,max:0.3mm,测量方法如图7-23所示。如果不正常,换总成。图7-23 主动轮与从动轮的侧隙 三、油泵使用注意事项:发动机不工作,油泵不转,自动变速器无油压,即使在D位和R位,也不能靠推车起动发动机。长距离拖车时,由于齿轮系统无润滑油,磨损会加剧,因此要求车速慢、距离短。如丰田,30km/h,80km;奔驰,50km/h,50km.7.2.2自动变速
24、器控制阀的维修 典型自动变速器(01M)阀体分解图如图7-24所示。图7-24 01M阀体分解图图7-24 01M阀体分解图一、常见损坏形式及原因 阀体柱塞卡滞或拉伤。原因是油中有杂质。弹簧长度变化或折断。原因是弹簧疲劳或受伤等。阀体内的单向球阀滚珠与阀座密封不严。原因有滚珠摩损;阀座摩损。可将滚珠放在阀座上,用手电筒座的另一面照射,检查滚珠与阀座的透光性。这种情况是因摩损、油中有杂质等原因造成。滤网堵塞。原因是油中有杂质。泄油孔堵塞。原因是油中有杂质。油路泄漏。原因是螺栓扭矩不足,螺栓滑丝或阀板变形。阀体铸伯有砂眼。原因是配件质量差。油道之间有腐蚀、变形处。原因是腐蚀或维修时将油道损伤。二、
25、阀体的分解自动变速器液压控制系统都安装在阀体上,是自动变速器最精密的部件之一,其性能的好坏直接影响自动变速器的换档规律。在拆解自动变速器时,不一定都要拆解阀体,只有在判断是阀体故障时才对阀体进行拆检,以免无谓拆解造成装配精度的破坏。不论是液控自动变速器还是电控自动变速器,其阀体的检修方法是基本相同的。阀体在分解时应特别小心,不能丢失或分散小的节流阀、溢流阀、伺服阀和有关的小弹簧。按图7-25所示的顺序拆卸阀体上的手动阀阀芯和电磁阀等部件。图7-25 自动变速器阀体的分解注意:松开上下阀体之间的固定螺栓后,将上下阀体分开时,在拿起上阀体时为了防止钢球掉落,应将上下阀体之间的隔板和上阀体一起拿起。
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