第5章 电子控制自动换挡系统结构和工作原理
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5.2.4 执行装置（电磁阀）
作用：接受来自ECU的控制信号并完成档 位切换、油压调节和变速器的锁止和切 离等 按作用分类：换挡电磁阀、油压调节电磁 阀、锁止控制电磁阀 按结构形式分类：开关型、脉冲型
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1、开关型电磁阀
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③叶片泵
④变量叶片泵
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1、内啮合渐开线齿轮泵结构与工作原理
大（内） 齿轮 小（外） 齿轮
月牙形 隔板
自动变速器 中应用最多 的一种油泵， 丰田轿车自 动变速器基 本上都采用 这种油泵
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齿轮式油泵
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结构组成：
内啮合式齿轮泵由泵盖、泵壳、小齿轮和内齿轮等组 成。泵盖上的花键用于固定液力变矩器单向离合器的内座圈。 小齿轮上有两个凸起，液力变矩器泵轮的两个凹槽插到小齿 轮的两个凸起上，带动小齿轮转动，小齿轮带动内齿轮转动， 泵体上有一个月牙形隔板，将工作腔分成吸油腔和压油腔。
第5章 电子控制自动换挡系统的结构 与工作原理
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学习目标：
了解电子控制式与液压控制式自动变速器
的不同
了解电液式自动变速器的电子控制系统功
能及作用
掌握电子控制式自动变速器的控制原理
学会分析各档位的换挡控制回路及锁定控
制
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5.1 电子控制自动变速器与液压控 制自动变速器的比较
信号、节气门开度信号、制动信号、巡 航信号
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一般在同时具备以下条件时，锁止离合器锁止：
⑴冷却液温度65℃以上，变速器油温20℃以上 ⑵无制动信号
⑶车速在55km/h以上（不同车型车速设定不同）
⑷节气门开启
⑸档位信号是D位
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3、主油路油压控制
利用电磁阀的开关及通断时间控制油路油
用下向外张开，紧靠在定子内表面
上，并随着旋转，叶片在转子叶片 槽内作往复运动，这时在相信两叶 片之间形成密封的工作腔。如果转 子顺时针旋转，在转子与定子中心 连线的左半部工作腔容积逐渐增大 ，形成一定的真空，把自动变速器 油从进油口吸入；而右半部分的工
压和调节压力大小 电磁阀的种类：脉冲型
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4、换挡品质控制
作用：通过控制换挡时管路油压和发动机输出 功率来降低换挡振动、使变速器工作柔和， 提高部件寿命，改善行驶平顺性及乘坐舒适
性
控制内容：
1）换挡油压控制
2）减小转矩控制
3）N～D换挡控制
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5、发动机制动控制 变速器电脑按照设定的控制程序，在变速 杆位置、车速、节气门开度等满足条件 时，控制电磁阀工作，实现发动机制动
1、液压控制系统慨述
液压定律(帕斯卡定理)： 作用在液体上的力平均地 向各个方向传递，并且在 容器内各处的平均压力保 持不变。 液体被封闭并且施加一个 力，则产生液体压力。容 器稍有泄漏将使压力下降
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1、液压控制系统慨述
液压控制系统
一般由机油泵
、控制元件、 执行元件（伺
服系统）、管
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用以检测发动机冷却液的温度，再将冷却 液温度信号由发动机控制晓以大义传给变速器
控制电脑，当冷动液温度低于高定温度时，防
止变速器将档位挂入超速传动及使液力变矩器 的锁定离合器不能作用。
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4、自动变速器油温度传感器
作用：检测自动变速器油温度，以作为电
脑进行换档控制、油压控制、锁止离合
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图5-2 液力控制自动变速器控制原理示意图
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图5-3 电子控制自动变速器控制原理示意图
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电子控制自动变速器的优点： 1、增进驾驶性能 2、降低油耗 3、改善维护性能
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5.2 电液式自动变速器控制系统及 其工作原理
5.2.1 电子控制系统及其组成
图5-14 自动换挡控制原理图宁夏工商职业技术学院
图5-15 换挡时机的控制过程
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动力模式换挡规律
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经济模式的换挡规律
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动力模式的换挡规律
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2、变速器锁止控制 与锁止有关的信号： 档位开关信号、发动机转速信号、车速信
号、冷却液温度信号、自动变速器油温
输入轴和输出轴转速传感器主要用来监控 变速器的机械传动机构的工作状态。 1）根据信号修正变速器的工作压力，并且在信 号超出范围时电脑会执行失效保护模式。 2）变速器电脑根据来自发动机电脑的发动机转 速信号，计算出发动机的输入转矩，并结合变
速器的输入轴转速信号，计算出转矩的传动比
。
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内啮合渐开线齿轮泵的优点：
结构紧凑、尺寸小、质量轻、自吸能力强
，流量波动小、噪声低
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2、摆线转子泵结构与工作原理
组成：内转子、外转子、泵壳和泵盖
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工作原理
发动机运转时，带动油 泵内外转子以相同的方 向旋转。内转子为主动 齿，外转子的转速比内 转子每圈慢一个齿。当 转子朝顺时针方向旋转 时，内外转子中心线的 右侧各个工作腔的容积 由小变大，形成局部真 空，这时自动变速器油 从进油口被吸入，而在 内外转子中心线的左侧 的各个工作腔的容积由 大变小，自动变速器油 从出油口被排出。
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6、故障自诊断和失效保护
在电子控制装置中电子控制单元能不 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，它立即采取以
下几种保护措施：
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①在汽车行驶时，仪表盘上的自动变速器故障
警告灯亮起
②将检测到的故障内容以故障代码的形式贮存 在电子控制单元的存储器中 ③电子控制单元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(表5-1）
作用：
①使自动变速器油产生一定的压力
和流量，并作为动力供给液力变矩器液
力操纵系统所需要的压力油，驱动液压
执行元件工作。 ②使行星齿轮等运动元件得到润滑 安装位置：变矩器后方
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动力源：变矩器壳后端的轴套，只要发动机 转 动，油泵就运转
形式：
①内啮合渐开线齿轮泵(齿轮泵)
②摆线转子泵
2、脉冲型电磁阀
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5.3 电子控制系统的工作原理及回 路分析
1、换挡控制原理
ECU控制A、B电 磁阀来调节换挡阀 左右端油压实现换 挡操作
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2、电液式自动变速器控制阀及其工作原理
⑴换挡阀 控制方式：加压控制、泄压控制
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工作原理
液力变矩器的泵轮带动小齿轮转动，小 动齿轮又带动内齿轮转动，齿轮脱离啮合， 容积变大产生吸力，将油吸入。当齿轮进入 啮合，容积变小，将油泵出。
齿轮泵工作原理
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变矩器轴套上的凹 口与油泵小齿轮上 的凸齿结合，变矩 器旋转带动油泵小 齿轮转动
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作用：检测输入轴和输出轴转速，根据
输入轴与输出轴转速控制变速器油压、
执行失效保护等
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负 温 度 系 数 电 阻 的 电 阻 特 性
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输入轴转速传感器安装位置：
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输出轴转速传感器安装位置： 变速器输出轴或与输出轴连接的离合器鼓
附近的壳体上。
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9、模式开关 作用：供驾驶者根据情况选择不同的换挡
规律
常见控制模式：
1）经济模式
2）动力模式 安装在变 速杆箱上
3）普通模式
4）手动模式
5）雪地模式
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5.2.3 控制装置及内容
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1、换挡时机控制
换挡时机：变速器换挡时刻与车速、节气
门开度及其他参数的关系
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学习目标：
● 了解自动变速器常用液压元件的结构及工作 原理 ● 了解自动变速器常用阀组的结构及工作原理
● 了解全液压控制自动变速器组成及工作原理
● 了解全液压控制自动变速器各部件相互作用 关系
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4.1 自动变速器常用液压元件及其工作 原理
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图5-5 电子控制自动变速器组成部件宁夏工商职业技术学院
5.2.2 输入装置及功能
1、节气门位置传感器
1）概念
节气门位置传感器（TPS）是取代液控液压式 自动变速器中的节流阀，电脑通过节气门位置传感 器，可以获得对应于节气门由全开的所有开启角度 成连续变化的模拟信号，及节气门开度的变化速率， 以此作为在不同行驶条件下控制换档的主要依据之 一。 2）安装位置 在节气门体
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摆线转子泵的排油量 由转子的齿数、齿形、 齿宽和内外转子的偏心
距决定。齿数越多，齿
形、齿宽和偏心距越大
，排量就越大。
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3、叶片泵结构与工作原理
组成：定子、 转子、叶片 和壳体、泵 盖
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当转子旋转时，叶片在离心 力或叶片底部自动变速器油压力作
此时如果机油泵的转速升
高，输出的工作液的流量 和压力随之增大，活塞得 到的压力就越大。
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1、液压控制系统慨述
为使活塞得到的压力 保持在所需的范围内 ，必须在回油管路上
加装一个调节阀，使
机油泵输出的工作液 有一部分回流至油底
壳，使管路的液压在
目标范围内。
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4.1.1 油泵
图5-20 电液控制系统换挡阀的工作原理
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⑵锁止离合器控制阀
图5-21 电控系统锁止离合器控制阀工作原理（开关式电磁阀）
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3、双行星排辛普森式自动变速器各档位油路
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输入装置 （传感器）
控制装置 （ECU）
执行装置 （电磁阀）
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输入装置 各种开关、传感器，感知车辆速度、节气门开度和其他情况 ，并将这些信号送至ECU判读。
控制装置
自动变速器的电子控制单元。ECU接受传感器的信号，决定 换档时机及液力变矩器锁定时间，并控制液压控制组件电磁阀的 动作。 执行装置 主要是电磁阀，电磁阀根据电子控制单元所发出的指令开启 或闭合，相应接通或切断回油通道，从而控制换档和锁止时间
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图5-6 线性可变电阻型节气门位置传感器的结构 宁夏工商职业技术学院
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2、车速传感器 车速传感器是用来取代液控液压式自动变速 器中的速控阀。 车速传感器配合节气门位置传感器 （TPS）可以精密地使ECU操作，来决定换档 时机。车速传感器与节气门位置传感器的信号 是电子控制自动变速器最主要的输入信号。
使油路压力控制过程和锁止离合器的控制过程
得到进一步优化，以改善换档感觉，提高汽车
的行驶速度。
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7、档位开关（空档起动开关）
作用：⑴控制起动继电器线圈电路
⑵将变速器档位信息传送给计算机
⑶防止非空挡（P或N）起动发动机
图5-11 档位开关
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8、制动灯开关 作用：检测制动信号，开关接通时解除锁 定信号 安装位置：制动踏板支架上 当踩下制动踏板时开关接通，开关通知 自动变速器电脑制动已经使用，即解除锁止 信号，松开变矩器锁止离合器，同时停车灯 亮。这种功能还可防止当后轮制动鼓被抱死 时，发动机突然熄火。
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图5-7车速传感器工作原理示意图
车速越高，输出轴转速就越高，感应电压的脉 冲频率也就越高。电脑则按照单位负责人时间内感 应出的电压脉冲频率数，计算出输出轴的转速，然 宁夏工商职业技术学院 后换算成转速。
车速传感器安装位置
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3、冷却液温度传感器
热敏电阻式冷却液温度传感器
器控制的依据。合理控制换挡时刻，避
免油温过高 型式：热敏电阻式 安装位置：油底壳内的液压阀阀体上
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自动变速器冷却液温度传感器安装位置
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5、发动机转速传感器 作用：测量发动机转速及曲轴转角位置
图5-9 发动机转速传感器
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6、输入轴、输出轴转速传感器
路、油底壳等 组成。
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1、液压控制系统慨述
机油泵从油底壳抽 出工作液并将其压
缩，再将它输送到 液压管路中，如果 机油泵排出的工作 液经回油管路回到 油底壳，则管路内 的压力保持恒定， 无作用于活塞的压 力。
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1、液压控制系统慨述
当需要升高管路内的液压 以供操纵活塞时回油管路 必须守全关闭。 活塞上得到的压力等于机 油泵输出的压力×活塞的 受压面积。
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5.2.4 执行装置（电磁阀）
作用：接受来自ECU的控制信号并完成档 位切换、油压调节和变速器的锁止和切 离等 按作用分类：换挡电磁阀、油压调节电磁 阀、锁止控制电磁阀 按结构形式分类：开关型、脉冲型
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1、开关型电磁阀
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③叶片泵
④变量叶片泵
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1、内啮合渐开线齿轮泵结构与工作原理
大（内） 齿轮 小（外） 齿轮
月牙形 隔板
自动变速器 中应用最多 的一种油泵， 丰田轿车自 动变速器基 本上都采用 这种油泵
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齿轮式油泵
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结构组成：
内啮合式齿轮泵由泵盖、泵壳、小齿轮和内齿轮等组 成。泵盖上的花键用于固定液力变矩器单向离合器的内座圈。 小齿轮上有两个凸起，液力变矩器泵轮的两个凹槽插到小齿 轮的两个凸起上，带动小齿轮转动，小齿轮带动内齿轮转动， 泵体上有一个月牙形隔板，将工作腔分成吸油腔和压油腔。
第5章 电子控制自动换挡系统的结构 与工作原理
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学习目标：
了解电子控制式与液压控制式自动变速器
的不同
了解电液式自动变速器的电子控制系统功
能及作用
掌握电子控制式自动变速器的控制原理
学会分析各档位的换挡控制回路及锁定控
制
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5.1 电子控制自动变速器与液压控 制自动变速器的比较
信号、节气门开度信号、制动信号、巡 航信号
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一般在同时具备以下条件时，锁止离合器锁止：
⑴冷却液温度65℃以上，变速器油温20℃以上 ⑵无制动信号
⑶车速在55km/h以上（不同车型车速设定不同）
⑷节气门开启
⑸档位信号是D位
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3、主油路油压控制
利用电磁阀的开关及通断时间控制油路油
用下向外张开，紧靠在定子内表面
上，并随着旋转，叶片在转子叶片 槽内作往复运动，这时在相信两叶 片之间形成密封的工作腔。如果转 子顺时针旋转，在转子与定子中心 连线的左半部工作腔容积逐渐增大 ，形成一定的真空，把自动变速器 油从进油口吸入；而右半部分的工
压和调节压力大小 电磁阀的种类：脉冲型
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4、换挡品质控制
作用：通过控制换挡时管路油压和发动机输出 功率来降低换挡振动、使变速器工作柔和， 提高部件寿命，改善行驶平顺性及乘坐舒适
性
控制内容：
1）换挡油压控制
2）减小转矩控制
3）N～D换挡控制
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5、发动机制动控制 变速器电脑按照设定的控制程序，在变速 杆位置、车速、节气门开度等满足条件 时，控制电磁阀工作，实现发动机制动
1、液压控制系统慨述
液压定律(帕斯卡定理)： 作用在液体上的力平均地 向各个方向传递，并且在 容器内各处的平均压力保 持不变。 液体被封闭并且施加一个 力，则产生液体压力。容 器稍有泄漏将使压力下降
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1、液压控制系统慨述
液压控制系统
一般由机油泵
、控制元件、 执行元件（伺
服系统）、管
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用以检测发动机冷却液的温度，再将冷却 液温度信号由发动机控制晓以大义传给变速器
控制电脑，当冷动液温度低于高定温度时，防
止变速器将档位挂入超速传动及使液力变矩器 的锁定离合器不能作用。
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4、自动变速器油温度传感器
作用：检测自动变速器油温度，以作为电
脑进行换档控制、油压控制、锁止离合
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图5-2 液力控制自动变速器控制原理示意图
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图5-3 电子控制自动变速器控制原理示意图
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电子控制自动变速器的优点： 1、增进驾驶性能 2、降低油耗 3、改善维护性能
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5.2 电液式自动变速器控制系统及 其工作原理
5.2.1 电子控制系统及其组成
图5-14 自动换挡控制原理图宁夏工商职业技术学院
图5-15 换挡时机的控制过程
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动力模式换挡规律
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经济模式的换挡规律
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动力模式的换挡规律
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2、变速器锁止控制 与锁止有关的信号： 档位开关信号、发动机转速信号、车速信
号、冷却液温度信号、自动变速器油温
输入轴和输出轴转速传感器主要用来监控 变速器的机械传动机构的工作状态。 1）根据信号修正变速器的工作压力，并且在信 号超出范围时电脑会执行失效保护模式。 2）变速器电脑根据来自发动机电脑的发动机转 速信号，计算出发动机的输入转矩，并结合变
速器的输入轴转速信号，计算出转矩的传动比
。
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内啮合渐开线齿轮泵的优点：
结构紧凑、尺寸小、质量轻、自吸能力强
，流量波动小、噪声低
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2、摆线转子泵结构与工作原理
组成：内转子、外转子、泵壳和泵盖
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工作原理
发动机运转时，带动油 泵内外转子以相同的方 向旋转。内转子为主动 齿，外转子的转速比内 转子每圈慢一个齿。当 转子朝顺时针方向旋转 时，内外转子中心线的 右侧各个工作腔的容积 由小变大，形成局部真 空，这时自动变速器油 从进油口被吸入，而在 内外转子中心线的左侧 的各个工作腔的容积由 大变小，自动变速器油 从出油口被排出。
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6、故障自诊断和失效保护
在电子控制装置中电子控制单元能不 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，它立即采取以
下几种保护措施：
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①在汽车行驶时，仪表盘上的自动变速器故障
警告灯亮起
②将检测到的故障内容以故障代码的形式贮存 在电子控制单元的存储器中 ③电子控制单元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(表5-1）
作用：
①使自动变速器油产生一定的压力
和流量，并作为动力供给液力变矩器液
力操纵系统所需要的压力油，驱动液压
执行元件工作。 ②使行星齿轮等运动元件得到润滑 安装位置：变矩器后方
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动力源：变矩器壳后端的轴套，只要发动机 转 动，油泵就运转
形式：
①内啮合渐开线齿轮泵(齿轮泵)
②摆线转子泵
2、脉冲型电磁阀
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5.3 电子控制系统的工作原理及回 路分析
1、换挡控制原理
ECU控制A、B电 磁阀来调节换挡阀 左右端油压实现换 挡操作
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2、电液式自动变速器控制阀及其工作原理
⑴换挡阀 控制方式：加压控制、泄压控制
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工作原理
液力变矩器的泵轮带动小齿轮转动，小 动齿轮又带动内齿轮转动，齿轮脱离啮合， 容积变大产生吸力，将油吸入。当齿轮进入 啮合，容积变小，将油泵出。
齿轮泵工作原理
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变矩器轴套上的凹 口与油泵小齿轮上 的凸齿结合，变矩 器旋转带动油泵小 齿轮转动
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作用：检测输入轴和输出轴转速，根据
输入轴与输出轴转速控制变速器油压、
执行失效保护等
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负 温 度 系 数 电 阻 的 电 阻 特 性
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输入轴转速传感器安装位置：
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输出轴转速传感器安装位置： 变速器输出轴或与输出轴连接的离合器鼓
附近的壳体上。
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9、模式开关 作用：供驾驶者根据情况选择不同的换挡
规律
常见控制模式：
1）经济模式
2）动力模式 安装在变 速杆箱上
3）普通模式
4）手动模式
5）雪地模式
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5.2.3 控制装置及内容
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1、换挡时机控制
换挡时机：变速器换挡时刻与车速、节气
门开度及其他参数的关系
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学习目标：
● 了解自动变速器常用液压元件的结构及工作 原理 ● 了解自动变速器常用阀组的结构及工作原理
● 了解全液压控制自动变速器组成及工作原理
● 了解全液压控制自动变速器各部件相互作用 关系
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4.1 自动变速器常用液压元件及其工作 原理
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图5-5 电子控制自动变速器组成部件宁夏工商职业技术学院
5.2.2 输入装置及功能
1、节气门位置传感器
1）概念
节气门位置传感器（TPS）是取代液控液压式 自动变速器中的节流阀，电脑通过节气门位置传感 器，可以获得对应于节气门由全开的所有开启角度 成连续变化的模拟信号，及节气门开度的变化速率， 以此作为在不同行驶条件下控制换档的主要依据之 一。 2）安装位置 在节气门体
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摆线转子泵的排油量 由转子的齿数、齿形、 齿宽和内外转子的偏心
距决定。齿数越多，齿
形、齿宽和偏心距越大
，排量就越大。
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3、叶片泵结构与工作原理
组成：定子、 转子、叶片 和壳体、泵 盖
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当转子旋转时，叶片在离心 力或叶片底部自动变速器油压力作
此时如果机油泵的转速升
高，输出的工作液的流量 和压力随之增大，活塞得 到的压力就越大。
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1、液压控制系统慨述
为使活塞得到的压力 保持在所需的范围内 ，必须在回油管路上
加装一个调节阀，使
机油泵输出的工作液 有一部分回流至油底
壳，使管路的液压在
目标范围内。
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4.1.1 油泵
图5-20 电液控制系统换挡阀的工作原理
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⑵锁止离合器控制阀
图5-21 电控系统锁止离合器控制阀工作原理（开关式电磁阀）
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3、双行星排辛普森式自动变速器各档位油路
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输入装置 （传感器）
控制装置 （ECU）
执行装置 （电磁阀）
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输入装置 各种开关、传感器，感知车辆速度、节气门开度和其他情况 ，并将这些信号送至ECU判读。
控制装置
自动变速器的电子控制单元。ECU接受传感器的信号，决定 换档时机及液力变矩器锁定时间，并控制液压控制组件电磁阀的 动作。 执行装置 主要是电磁阀，电磁阀根据电子控制单元所发出的指令开启 或闭合，相应接通或切断回油通道，从而控制换档和锁止时间
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图5-6 线性可变电阻型节气门位置传感器的结构 宁夏工商职业技术学院
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2、车速传感器 车速传感器是用来取代液控液压式自动变速 器中的速控阀。 车速传感器配合节气门位置传感器 （TPS）可以精密地使ECU操作，来决定换档 时机。车速传感器与节气门位置传感器的信号 是电子控制自动变速器最主要的输入信号。
使油路压力控制过程和锁止离合器的控制过程
得到进一步优化，以改善换档感觉，提高汽车
的行驶速度。
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7、档位开关（空档起动开关）
作用：⑴控制起动继电器线圈电路
⑵将变速器档位信息传送给计算机
⑶防止非空挡（P或N）起动发动机
图5-11 档位开关
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8、制动灯开关 作用：检测制动信号，开关接通时解除锁 定信号 安装位置：制动踏板支架上 当踩下制动踏板时开关接通，开关通知 自动变速器电脑制动已经使用，即解除锁止 信号，松开变矩器锁止离合器，同时停车灯 亮。这种功能还可防止当后轮制动鼓被抱死 时，发动机突然熄火。
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图5-7车速传感器工作原理示意图
车速越高，输出轴转速就越高，感应电压的脉 冲频率也就越高。电脑则按照单位负责人时间内感 应出的电压脉冲频率数，计算出输出轴的转速，然 宁夏工商职业技术学院 后换算成转速。
车速传感器安装位置
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3、冷却液温度传感器
热敏电阻式冷却液温度传感器
器控制的依据。合理控制换挡时刻，避
免油温过高 型式：热敏电阻式 安装位置：油底壳内的液压阀阀体上
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自动变速器冷却液温度传感器安装位置
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5、发动机转速传感器 作用：测量发动机转速及曲轴转角位置
图5-9 发动机转速传感器
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6、输入轴、输出轴转速传感器
路、油底壳等 组成。
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1、液压控制系统慨述
机油泵从油底壳抽 出工作液并将其压
缩，再将它输送到 液压管路中，如果 机油泵排出的工作 液经回油管路回到 油底壳，则管路内 的压力保持恒定， 无作用于活塞的压 力。
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1、液压控制系统慨述
当需要升高管路内的液压 以供操纵活塞时回油管路 必须守全关闭。 活塞上得到的压力等于机 油泵输出的压力×活塞的 受压面积。