汽车检测诊断与维修

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第一节概述

(二) 按自动变速器前进挡的挡位数不同分类自动变速器按前进挡的挡位数不同，可分为2个前进挡、3个前进挡、4个前进挡、5个前进挡。新型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。目前已经开发出装有5个前进挡自动变速器的轿车。 (三) 按齿轮变速器的类型分类自动变速器按齿轮变速器类型的不同，可分为行星齿轮式自动变速器和平行轴式自动变速器两种。行星齿轮式自动变速器结构紧凑，能获得较大的传动比，为绝大多数轿车采用；平行轴式自动变速器体积较大，最大传动比较小，只有少数几种车型使用（如本田ACCORD轿车）。
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图2-9 三元件液力变矩器
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第二节电控液力自动变速器的结构与工作原理

2 四元件液力变矩器为使液力变矩器工作效率在进入偶合区之前不会显著下降，可采用两个导轮，分别装在各自的单向离合器上，形成双导轮，即四元件液力变矩器，见图2-11所示。四元件液力变矩器虽然可增大变矩器的高效率工作范围，但结构更加复杂，因此，近年来已经很少使用。
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第二节电控液力自动变速器的结构与工作原理

1 由锁止离合器锁止的液力变矩器在带有锁止机构的液力变矩器中，以锁止离合器作为锁止机构最常见，其结构见图2-12所示。锁止离合器的从动盘安装在涡轮轮毂花键上，主动部分压盘（包括传力盘和活塞）与泵轮固连。图2-13是带有锁止离合器的液力变矩器的另一种常见结构。带有摩擦材料的传力盘总成与涡轮相连，随涡轮一起旋转。
第二章电控液力自动变速器

第一节第二节第三节第四节第五节第六节第七节第八节
概述电控液力自动变速器的结构与工作原理大众公司液力自动变速器上海通用液力自动变速器本田雅阁液力自动变速器丰田公司液力自动变速器电控液力自动变速器的使用与检修电控液力自动变速器典型故障分析

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第一节概述

1968年法国雷诺公司率先在自动变速器上使用了电子元件。 1982年丰田公司生产出第一台由微机控制的电控自动变速器，即丰田A140E自动变速器。 1983年德国成功地研制了电控发动机和电控自动变速器共用的电控单元。

二、自动变速器的组成
电控自动变速器主要由液力变矩器、行星齿轮机构、液压控制系统和电控系统四大部分组成
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图2-1 电控液力自动变速器控
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第一节概述

五、自动变速器操纵手柄的使用
自动变速器换挡元件有按钮式和拉杆式两种类型，驾驶员可以通过其进行挡位选择。按钮式一般布置在仪表板上；拉杆式即换挡操纵手柄，可布置在转向柱上或驾驶室地板上，见图2-2所示，通过连杆机构或钢索与液压系统控制元件的手控阀相连接，为液压系统及电控系统提供操纵信号。自动变速器的换挡操纵手柄通常有4～7个位置，丰田轿车系列常见换挡操纵手柄位置见图2-3所示。

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图2-4 液力变矩器
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图2-5 泵轮、涡轮和导轮
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第二节电控液力自动变速器的结构与工作原理

(二) 液力变矩器的工作原理变矩器工作时，壳体内充满液压油，发动机带动外壳旋转，外壳带动泵轮旋转，泵轮叶片间的液压油在离心力的作用下，从内缘流向外缘。当泵轮转速大于涡轮转速时，泵轮叶片外缘的液压大于涡轮外缘的液压，油液在绕着泵轮轴线作圆周运动的同时，在上述压差的作用下由泵轮流向涡轮。泵轮顺时针旋转，油液将带动涡轮同样按顺时针方向旋转。当油液回到泵轮后，泵轮对油液做功，使之在泵轮叶片内缘流向外缘的过程中动能和圆周速度渐次增大，再流向涡轮，
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图2-7 液力变矩器工作原理图
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第二节电控液力自动变速器的结构与工作原理

当液力变矩器输出的转矩，经传动系传到驱动车轮上所产生的牵引力足以克服汽车起步阻力时，汽车即起步并开始加速，与之相连的涡轮转速nW也从零起逐渐增加。设液流沿叶片方向流动的相对速度为ω，沿圆周方向运动的牵连速度为u，设泵轮转速不变，即液流在涡轮出口处的相对速度不变，由图2-7（b）可见，冲向导轮叶片的液流的绝对速度v将随牵连速度u的增大而逐渐向左倾斜，使导轮上所受转矩值逐渐减小，即液力变矩器的转矩放大作用随之减小。
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图2-7 液力变矩器工作原理图
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2 偶合工作特性当涡轮转速增大到泵轮转速的90%时，由涡轮流出的液流正好沿导轮出口方向冲向导轮，由于液体流经导轮时方向不变，故导轮转矩MD为零，即涡轮转矩与泵轮转矩相等， MW=MB，处于偶合工作状态。若涡轮转速继续增大，液流绝对速度方向继续向左倾斜，冲击导轮叶片的反面，导轮转矩方向与泵轮转矩方向相反；若导轮仍然固定不动，则涡轮转矩MW=MB-MD，即变矩器输出转矩反而比输入转矩小。为此绝大多数液力变矩器在导轮机构中增设了单向离合器，也称自由轮机构，见图2-8所示。
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第一节概述

三、自动变速器的分类
(一) 按驱动方式分类自动变速器按照汽车驱动方式的不同，可分为后驱动自动变速器和前驱动自动变速器即自动驱动桥。后驱动自动变速器的变矩器和齿轮变速器的输入轴及输出轴在同一轴线上，发动机的动力经变矩器、变速器、传动轴、后驱动桥的主减速器、差速器和半轴传给左右两个后轮。前驱动自动变速器在自动变速器的壳体内还装有主减速器和差速器。
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图2-12 带锁止离合器的液力变矩器
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图2-13 带锁止离合器的液力变矩器工作原理
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第二节电控液力自动变速器的结构与工作原理

电控自动变速器必须满足五个方面的条件，ECU才能令锁止离合器进入锁止工况。 ①发动机冷却液温度不得低于53～65 ℃（因车型而异）。 ②挡位开关指示变速器处于行驶挡(N位和P位不能锁止)。 ③制动灯开关必须指示没有进行制动。 ④车速必须高于37～65 km/h（因车型而异，大部分自动变速器在三挡进入锁止工况，少数变速器在二挡时进入锁止工况）。 ⑤来自节气门开度的传感器信号，必须高于最低电压，以指示节气门处于开启状态。
见图2-6所示。
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图2-6 液力变矩器工作原理展开示意图
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第二节电控液力自动变速器的结构与工作原理

(三) 液力变矩器的工作特性 1 转矩放大特性将变矩器三个工作轮假想地展开，得到泵轮、涡轮和导轮的环形平面图，见图2-7。为便于说明，设发动机转速及负荷不变，即变矩器泵轮的转速nB及转矩MB为常数。当发动机运转而汽车还未起步时，涡轮转速nW为零，见图 2-7（a）所示。变速器油在泵轮叶片的带动下，以一定的绝对速度沿图中箭头1的方向冲向涡轮叶片，对涡轮有一作用力，产生绕涡轮轴的转矩。因此时涡轮静止不动，液流则沿着叶片流出涡轮并冲向导轮，其方向见图中箭头2所示。该液流对导轮产生作用力矩。然后液流再从固定不动的导轮叶片沿箭头3的方向流回到泵轮中。
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第一节概述

(四) 按控制方式分类按控制方式不同，自动变速器可分为液力控制自动变速器和电子控制自动变速器两种。

四、自动变速原理
传统的液力自动变速器根据汽车的行驶速度和节气门开度的变化，自动变换挡位。其换挡控制方式是通过机械方式将车速和节气门开度信号转换成控制油压，并将该油压加到换挡阀的两端，以控制换挡阀的位置，从而改变换挡执行元件（离合器和制动器）的油路。
第一节概述

一、自动变速器的历史和发展
1892年法国制造出第一部装有变速器的汽车。 1904年卡迪拉克汽车第一次将行星齿轮机构使用在变速器上。 1914年德国奔驰公司生产出第一台自动变速器，但没有成为商品。 1926年别克汽车第一次将液力偶合器和变速器装在一起 1940年美国通用汽车公司在奥兹莫比尔汽车上装上了第一台现代意义上的自动变速器。由液力偶合器和行星齿轮机构组成的全自动变速器，有四个挡位。
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图2-11 四元件液力变矩器示意图
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第二节电控液力自动变速器的结构与工作原理

(五) 液力变矩器的锁止机构由于液力变矩器的泵轮和涡轮之间存在着转速差和液力损失，其效率不如普通机械式变速器高，为提高液力变矩器在高转速比工况下的效率及汽车正常行驶时的燃油经济性，绝大部分液力变矩器增设了锁止机构，使变矩器输入轴与输出轴刚性连接，增大传动效率。其类型主要有由锁止离合器锁止的液力变矩器、由离心式离合器锁止的液力变矩器和由行星齿轮机构锁止的液力变矩器。
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图2-8 液力变矩器的单向离合器
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第二节电控液力自动变速器的结构与工作原理

3 失速特性液力变矩器失速状态是指涡轮因负荷过大而停止转动，但泵轮仍保持旋转的现象，此时液力变矩器只有动力输入而没有输出，全部输入能量都转化成热能，因此变矩器中的油液温度急剧上升，会对变矩器造成严重危害。失速点转速是指涡轮停止转动时的液力变矩器输入转速。该转速大小取决于发动机转矩、变矩器的尺寸和导轮、涡轮的叶片角度。

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第二节电控液力自动变速器的结构与工作原理

电控液力自动变速器由液力变矩器、行星齿轮系统、液压控
制系统和电控系统组成。

一、液力变矩器
(一) 液力变矩器的组成液力变矩器安装在发动机和变速器之间，以液压油（ATF）为工作介质，起传递转矩、变矩、变速及离合的作用。典型的液力变矩器是由泵轮、涡轮和导轮组成，见图2-4所示。它们都是由铝合金精密铸造或用钢板冲压而成，在它们的环状壳体中径向排列着许多叶片，见图2-5所示。

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图2-2 换挡操纵手柄在轿车上的布置
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图2-3 换挡操纵手柄示意图
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第一节概述

六、自动变速器的优缺点
(一) 优点 1.整车具有更好的驾驶性能 2.良好的行驶性能 3.高行车安全性 4.降低废气排放 (二) 缺点 1.结构较复杂 2.传动效率低
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第一节概述

电控液力自动变速器是在液力自动变速器的基础上增设电子控制系统而形成的，通过传感器和开关监测汽车和发动机的运行状态，接受驾驶员的指令，将发动机转速、节气门开度、车速、发动机水温、自动变速器液压油温等参数转变为电信号，并输入电控单元（ECU）； ECU根据这些信号，按照设定的换挡规律，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ECU发出的控制信号转变为液压控制信号，阀板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，从而实现自动换挡，见图2-1所示。
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第二节电控液力自动变速器的结构与工作原理

2 由离心式离合器锁止的液力变矩器由离心式离合器锁止的液力变矩器见图2-14所示。离心式离合器通过单向离合器与涡轮轮毂相连，其外缘通过弹簧与腹板相连，腹板上固定有若干片摩擦片。上述两种锁止机构通常带有减振器总成，由若干减振弹簧组成，其主要作用是衰减发动机的扭转振动，减小噪声和冲击。 3 由行星齿轮机构锁止的液力变矩器此型变矩器在三元件液力变矩器的基础上，增加了一套行星齿轮机构，见图2-15所示。行星架与发动机曲轴相连，为输入元件，太阳轮通过花键与涡轮轴相连，齿圈与泵轮相连，与太阳轮和齿圈同时啮合的行星齿轮安装在行星架上。
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第二节电控液力自动变速器的结构与工作原理

(四) 液力变矩器类型目前自动变速器应用较多的有三元件液力变矩器和四元件液力变矩器两类。 1 三元件液力变矩器三元件是指其工作轮的数目为三个，主要由泵轮、涡轮和导轮组成。其结构见图2-9所示。特点是：工作效率在进入偶合区之前先达到最大值，然后有所下降，进入偶合区之后又继续上升。其工作可靠，性能稳定，在偶合区效率可达96%，变矩比即输出转矩与输入转矩之比最高可达1.9～2.5。此型变矩器主要应用于轿车、大型客车和工程车辆上。