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汽车自动变速器电子控制系统理论实训设备

发布于2021-01-09 22:27    文章来源:未知

电子控制系统
  20世纪70年代末,电子控制技术开始应用于自动变速器,并随着电子技术发展而普及,现在几乎所有的轿车自动变速器都采用了电子 控制系统。
  电子控制系统能按汽车行驶的需要选择相应的档位,实现更复杂、更合理的控制,获得更理想的经济性和动力性,并可简化液压控制系统。 提高控制精度和反应速度,容易实现整车控制。它由电子控制装置和阀板总成两部分组成。
一、 电子控制装置
  电子控制装置由传感 器、控制开关、执行器及电子控制单元(ECU)等组成。
  电子控制单元(ECU)根据传感器检测所得节气门开度、车速、油温等运转参数,以及各 种控制开关来的当前状态信号,经运算比较和分析后按设定的程序,向各个执行器发出指令,以操纵阀板总成中各种控制阀的工作,从而最终实现对自动变速器的控 制。如图

1、传感器结构与工作原理
  节气门位置传感器 用以检测发动机节气门开度的大小,是自动变速器档位控制的一个重要依据。如图

  为自动变速器通常采用的线性节气门位置传感器。它由一个线性电位计和一个怠速开关组成。 节气门轴带动线性电位计和怠速开关的滑动开关的滑动触点。节气门关闭时,怠速开关接通:节气门开启时,怠速开关断开。当节气门开度不同时。电位计电阻不 同,这样节气门开度的变化被转变为电阻或电压信号输入电子控制单元(ECU),电子控制单元(ECU)就可获的节气门变化的信号和变化的速率,以此作为其 控制不同行驶条件下的档位变换的重要依据。
  (1)车速传感器 用于检测自动变速器输出轴的转速,并换算成汽车行驶的速度,它也是自动变速器换档控制的一个重要依据,

  图中是一种电磁感应式的车速传感器,它固定于自动变速器输出轴附近的壳体上,靠近安装在 输出轴上的停车锁止齿轮或感应转子。当磁通连、输出轴转动时,停车锁止齿轮或感应转子的凸齿不断靠近或离开车速传感器,感应线圈内的磁通量发生变化,从而 产生交流感应电压。如下图

  电子控制单元(ECU)根据感应电压脉冲频率的大小计算出车速。
  (2) 输入轴转速传感器
  用以测自动变速信号,该信号使电子控制单元(ECU)对换档过程的控制更为精确,同时该信号与发动机转素信号比较可计算出 液力变矩器的传动比,使油路压力控制过程和锁止离合器的控制过程优化,改善换档质量,提高汽车的行驶性能。其结构、工作原理与车速传感器相同。如图:

(3) 油温传感器
  用以检测液压油的温度,作为电子控制单元(ECU)进行换档控制、油压控制和琐 止离合器的依据,它位于油底壳内阀板上,内部结构为一热敏电阻,其阻值随温度发生变化,通常温度越高,阻值越小,电子控制单元(ECU)根据其阻值的变化 计算出油温如图所示:

  除上述传感器的信号之外,自动变速器控制系统还将发动机转速信号、发动机水温信号、大气 压力信号、进气纬度信号等作为控制的参考信号。
  2、控制开关
  电子控制装置的空子开关有:超速档开关 、模式开关、档位开关等。
   (1) 超速档开关 (如前面操纵手柄图)
  通常位于操纵手柄的上方,用于控制自动变速器的超速档。当开关打开时超速档电磁阀通电,将使作用 与3,4档换档阀高档端的液力传动油泄空,车速足够高时可换入4挡,当开关关闭时电磁阀不通电,压力油使3—4换档阀琐止在3档位置,车速再高也无法升入 4档。在驾驶室仪表盘上,有“O/D OFF”指示灯显示超速大拿感开关的工作状态。开关打开,“O/D OFF”灯灭;开关关闭,则“O/D OFF指示灯亮。
  (2) 模式开关 (如前面操纵手柄图)
  用于选择自动变速器的换档控制模式,不同的模式,换档规律不同,常 用的模式有动力模式(power)、经济模式(Economy)、普通模式(Normal)。动力模式以获得自大动力性为目标设计换档规律,升档迟/经济 模式以获得最佳燃油经济为目标设计换档规律,升档早/普通模式则介于两者之间。
  (3) 档位开关 如图:

  档位开关位于手动摇臂轴上或操纵手柄下方,用以检测操纵手柄的位置,它由几个触点组成。 当操纵手柄位于不同的位置时,相应的触点被接通。电子控制单元(ECU)依据被接通的触点,测得操纵手柄的位置,从而按照不同的程序控制自动变速器的工 作。
  3、执行器
  电子控制装置的执行器是各种电磁阀。常见得到电磁阀有开关式和脉冲线性式两种。
  (1) 开关式电磁阀
  开关式电磁阀的作用是开启或关闭自动变速器油路,可用于换档及液力变矩器的锁止离合器的控制。
开关式电磁阀由电磁线圈、衔铁、阀芯和回位弹簧等组成。如图:

  它只有两种工作状态:全开或全关。图中当线圈不通电时,阀芯被油压推开,打开泄油孔,该油路压力泄为0;当线圈通电时,电磁力将阀芯左移,关闭泄油孔、油 压上升。
  (2) 脉冲线性式电磁阀
  脉冲线性式电磁阀的结构与开关式电磁阀相似,也是由电磁线圈衔铁、阀芯或滑阀等组成。如图:

  它用来控制油路中的油压。通电,电磁阀使阀芯或滑阀开启泄油孔, 压力下降;不通电,在弹簧力作用下阀芯或滑阀关闭泄油孔,压力上升。其控制电信号为一个频率固定的脉冲电信号,脉冲电信号使电磁阀不断反复地开启或关闭泄 油孔,电子控制单元(ECU)通过改变每个脉冲周期内电流接通和断开的时间比例即所谓的占空比来控制油路压力。占空比与油路压力成反比关系如图:

  4、电子控制单元(ECU)及其控制内容
  自动变速器电子控制单元(ECU)是电子控制系统的控制核心, 它根据各传感器及控制开关的信号和设定控制程序,通过运算分析,向各个执行器输出控制信号,从而实现对自动变速器的控制,其基本结构与汽车其他系统电子控 制单元(ECU)相似,它的控制内容主要有如下方面:
  (1) 换档控制
  自动变速器操纵手柄位于前进档位时自动换档控制是自动变 速器电子控制单元(ECU)的最基本的控制内容。
  自动换档控制就是在汽车的行驶过程中,选择最佳时刻换档,即选择最佳的换档车速,以使汽车的 动力性和经济性最佳。
  最佳的换档车速与节气门开度、操纵手柄的位置、模式开关的位置有关,最佳的换档车速与节气门开度的关系可用自动换档图来 表示:

  由图中可知,节气门开度越大,升档和降档车速越高;节气门开度越小,升档和降档车速越低,这种规律十分符合汽车的实际使用要求,操纵手柄的位置和模式开关 的位置不同,对汽车的使用要求也有所不同,因此其换档规律应作相应的调整。电子控制单元(ECU)自动换档的控制是由2个或3个开关式换档电磁阀来完成 的.
(2)主油路油压控制
  主油路油压由主油路调压阀调节,早期的电子控制系统中由节气门阀输出油压和倒档油路油压对其进行 反馈控制。新型电子控制自动变速器由电子控制单元(ECU)主要根据节气门的开度、档位、油温及换档等信号,计算得到相应的主油压力值,并通过输出相应的 占空比脉冲信号来控制油压电磁阀的开、关比率,实现对主油路的控制 。
  节气门开度越大,主油路油压越高;节气门开度越小,主油路油压越低;倒 档时主油路油压较前进档高(如下图所示)。

  换档时,为减小冲击,应减小换档执行元件中液力传动油油压。如下图:

  在液力传动油温度低于正常工作温度时(60℃)时,因粘度较大而产生换档冲击,就应适当降低主油路油压。如下图:

  而液力传动油温读过低时(低于-30℃)时,其粘度过大,流动性差,容易造成液压换档执行元件动作迟缓,影响换档质量,电子控制单元(ECU)使主油路升 到最大值。 如图:

在海拔较高时,空气密度减小,发动机充气效率下降而使输出功率降低,电子控制单元(ECU)将主油路油压控制为低于正常值,以防止换档时产生冲击。如下 图:

(3) 自动模式控制
  新型自动变速器取消了手动选择的模式开关,采用了电子控制单元(ECU)自动模式变换控制,电子控制单元(ECU) 根据各个传感器的信号测得汽车的行驶状况,根据操纵手柄的位置和加速踏板踩下来判断驾驶员的操作方式,经运算分析,自动选择采用经济模式、普通模式、动力 模式来进行换档控制,以满足不同的操作要求。
  ①S、L(或2、1)位时,电子控制单元(ECU)只选动力模式。
  ②D位时,电子控制单元(ECU)根据加速踏板踩下的速率来确定换档模式,但在不同的车速和节气门开度下,换档模式转换的加速踏板踩下的速率是不同的,为 此,将车速和节气门开度划分成若干小区。如图:

  每个区域有不同的加速踏板踩下的程序值,当驾驶员踩下加速踏板的速率大于对应区域的程序值时,电子控制单元(ECU)选择动力模式;反之,当踩下加速踏板 的速率小于对应区域的程序值时,电子控制单元(ECU)选择经济模式。这些区域中节气门开启速率程序值的分布规律是:车速越低或节气门开度越大,其程序值 越小,即越容易选择动力模式。
  ③D位,电子控制单元(ECU)选择模式后,一旦节气门开度低于1/8,电子控制单元(ECU)将转为选择经济模式。
(4) 锁止离合器控制
  最理想的锁止离合器控制四既能保证汽车的行驶要求,又能最大限度的提高变矩器的传动效率,以降低油耗。电子控制单元 (ECU)中储存有不同工作条件下的最佳锁止离合器控制程序。工作中,电子控制单元(ECU)根据档位、模式等工作条件从存储器内选择相应的最佳控制程 序,并与当车速、节气门开度等进行比较,当车速及其他因素满足锁止条件时,电子控制单元(ECU)向锁止离合器的锁止电磁阀输出控制信号,使锁止离合器接 合如图:

   为了保证汽车的行驶性能,在液压油温低于60℃、车速低于60 km/、怠速开关接通、制动灯亮时电子控制单元(ECU)将禁止锁止离合器接合。
   (5)发动机制动控制
  目前一些新型电子控制自动变速器的强制离合器或强制制动器的工作是由电子控制单元(ECU)通过电磁阀来控制。电子 控制单元(ECU)按照设定的发动机制动控制程序,在操纵手柄位置、车速、节气门开度等因素满足一定条件(操纵手柄位于前进低档位置,且车速大于 10km/h、节气门开度小于1/8)时,向强制离合器电磁阀或强制制动器电磁阀发出电信号,打开强制离合器或强制制动器的控制油路,使之接合工作,使自 动变速器具有反向传递动力的能力,从而在汽车滑行时实现发动机制动。
  (6)改善换档质量的控制
  电子控制单元(ECU)采用多种 方法来控制变速器的换档过程,以改善换档质量,提高汽车的乘做舒适性。目前常见的改善换档质量的特殊控制功能有以下几种:
  ①换档油压控制 在档位更换的瞬间,电子控制单元(ECU)通过油压电磁阀适当降低主油路油压,以减小换档冲击,改善换档质量。也有的是在换档时通过电磁饭减小减振器活塞 的背压,以减缓离合器或制动器液压缸内油压的增长速度,达到减小换档冲击的目的。
  ②减扭矩控制 在换档瞬间,通过延迟发动机的点火时刻或减小喷油量,暂时减小发动机的输出扭矩,以减小换档冲击和输出轴的扭矩波动。其控制过程是:自动变速器电子控制单 元(ECU)在换档的瞬间,向发动机电子控制单元(ECU)发出减扭矩控制信号,发动机电子控制单元(ECU)接收到这一信号后,立即延迟发动机的点火时 刻或减小喷油量,执行减扭控制。
  ③N—D换控制 这种控制是在操纵手柄由P位换至D位或R位时,通过调整发动机的喷油量,将发动机的转速波动减至最小程度,以改善换档质量。若无这种控制时,在操纵手柄由 P位与D位或R位之间相互变化时,因负荷的变化导致发动机转速出现大的波动。如图:

  (7)输入轴转速传感器的控制
  目前一些新型电子控制自动变速器设有输入轴 转速传感器,电子控制单元(ECU)通过这一传感器输入轴自动变速器输入轴的转速,并由此计算出变矩器的传动比以及发动机曲轴和自动变速器输入轴的转速 差,从而使电子控制单元(ECU)更精确地控制自动变速器的工作。特别是在电子控制单元(ECU)进行换档油路压力控制、锁止离合器控制时,利用这一参数 进行计算,可使这些控制的持续时间更加准确,从而获得最佳的换档质量和乘坐舒适性。
  (8)故障自诊和失效保护
  电子控制装置能不 停地监测所有传感器和部分执行器的工作,一旦发现某个传感器或执行器有故障,工作不正常,它将立即采取以下几种保护措施:
  ①在汽车行驶时,仪 表盘上的自动变速器故障警告灯亮起,以提醒驾驶员立即将汽车送至修理厂检修。
  ②将检测到的故障内容以故障代码的形式储存在电在控制单元 (ECU)的存储器中。
  ③电子控制单元(ECU)按设定的失效保护程序控制自动变速器的工作,以保证汽车的基本行驶能力。
产品简介
示教板采用丰田A340E自动变速器电控系统实物制作,充分展示自动变速器电控系统的组成结构和工作过程.适用于学校对自动变速器电控系统理论和维修实训的教学需要.
1.示教板采用真实可运行的自动变速器电控系统,充分展示自动变速器电控系统的组成结构和工作过程.操作控制各类开关,可演示动变速器电控系统(换档/电磁阀等)工作过程.
2.示教板面板采用耐创击,耐污染,防火,防潮的高级铝塑板,表面经特殊工艺喷涂底漆处理;面板打印有永不褪色的彩色电路图与工作原理示意图;学员可直观对照电路图和实物,认识和分析动变速器电控系统的工作原理.
3.示教板面板上安装有检测端子,可直接在面板上检测变速器电控系统电路元件的电信号,如电阻,电压,电流,频率信号等.
4.示教板安装有诊断座,可连接专用或通用型汽车解码器,对变速器电控系统进行读取故障码,清除故障码,读取数据流等自诊断功能.

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