自动变速器分析

自动变速器

（一）自动变速器具有以下特点：

1、操作简单。

2、机件磨损减少，使用寿命延长。

3、汽车行驶平顺性好。

4、结构复杂，造价高，成本高。

5、燃油消耗高，经济性差。

由于自动变速器操作简单，行驶平顺性好，驾驶员可以把更多的精力转移到处理交通状况上来，以使汽车行驶更安全。为此自动变速器被大量应用到高档轿车和城市公共汽车上。并已开始向一般轿车和载重车发展推广。

虽然目前的自动变速器仍存在结构复杂、制造困难、造价高、传动效率低、油耗高等不足，但随着机械制造技术和计算机控制精度的不断提高，自动变速器的制造成本将会越来越低，价格将逐步下降。其传动效率也将逐步得到改善，有望接近手动变速器。

（二）自动变速器类型

自动变速器的结构类型虽然较多，各汽车制造公司生产的自动变速器结构各具差异。但从所采用的传力元件——齿轮结构形式的不同，车用自动变速器可分为如下两大类：

自动变速器

（三）行星齿轮自动变速器的基本组成

行星齿轮自动变速器的结构通常由以下五大部分组成：

变矩器

行星齿轮机构

行星齿轮自动变速器换档执行元件

液压控制系统

电子控制系统

（四）自动变速器电控系统简介

目前，汽车上装用的自动变速器，大多采用电液控制。它是在原液压控制系统的基础上，将部分液控阀和液压信号改换成电磁阀和电信号，输入电脑，电脑结合其它一些信号（如液压油温、发动机工作温度等），经运算、分析，输出控制信号，以确定自动变速器的挡位，锁止离合器的工作及调节液压系统的油压高低等。由于电脑功能的不断加强，能在极短的时间里处理大量信息并作出正确判断，故电控自动变速器较全液压控制的自动变速器的工作更合理、可靠，功能更齐全。有许多方面是液控式无法做到的。在此仅就电控式的传感器、执行器、控制开关及电脑控制方式等内容作一些介绍。

1、自动变速器中所采用的传感器的结构与原理

（1）节气门位置传感器

不论是液控式还是电控式自动变速器，其换挡的基本原理是相同的。即根据节气门的开度大小、车速的高低等条件来确定具体的挡位。在液控式中，节气门的开度是通过一节气门阀直接将其开度大小转变为液压高低去进行控制。而在电控式中则是采用节气门位置传感器，将其开度大小转变为一变化的电压信号，输入ECU，ECU再结合其它信号，通过控制换挡电磁阀来确定挡位。

节气门位置传感器的结构和电路如图1-4-27所示。该传感器信号不仅是自动变速器的换挡依据，而且也是EFI系统、TRC系统、CCS系统等电控装置的主要控制信号之一。

图1-4-27 节气门位置传感器

a）结构 b）电路

1 线性电位计滑动触点

2 怠速开关滑动触点 A 基准电压 B 节气门开度信号 C 怠速信号 D 接地

（2）车速传感器

安装在自动变速器输出轴附近。用于检测输出轴的转速，并输入ECU，ECU 根据此信号计算车速，作为换挡控制的依据之一。

车速传感器的结构、工作原理与ABS的轮速传感器相类似。目前汽车上使用的主要有电磁式和霍尔式两种。相关结构原理可参见发动机转速传感器或ABS系统中的车轮转速传感器。

（3）输入轴转速传感器

其结构、工作原理和车速传感器相同。安装在变速器输入轴或与输入轴连接的离合器鼓附近的壳体上。作用是检测输入轴转速，并将信号送入电脑，使电脑更精确地控制换挡过程。同时，此信号与发动机转速信号比较，以得到变矩器的传动比，使电脑更合理地控制主油路压力和锁止离合器的工作。其结构、工作原理与车速传感器相类似。

（4）ATF温度传感器

安装在自动变速器油底壳内的阀体上。用以检测ATF的温度，作为电脑控制管路油压、换挡时刻及锁止离合器的依据之一。

ATF温度传感器的结构、工作原理与水温传感器相同。

（5）挡位开关

安装在手动阀摇臂轴或换挡手柄下方。用于检测换挡手柄的位置。由几个触点组成。当换挡手柄在不同位置时，相应触点被接通，电脑根据被接通的触点，测得换挡手柄位置，从而以不同的程序控制变速器工作。

（6）锁止离合器的控制

由前述的变矩器可知，当涡轮转速达到一定值时，为了提高变矩器的传递效率，常用锁止离合器将涡轮和泵轮连接在一起。在电控系统中，该离合器的工作由电脑通过锁止电磁阀和锁止离合器控制阀进行控制。当车速、节气门开度、ATF温度等因素来实现。

（7）发动机制动控制

在液控自动变速器中，要使1、2挡有反拖功能，须将换挡手柄置于2（S）

或L位，使B

1和B

3

工作方可利用发动机制动。在有些电控自动变速器中，电脑

根据换挡手柄位置、车速、节气门开度等信号，通过电磁阀控制制动器或离合

器，以实现发动机制动的自动控制。

（8）故障自诊断功能

电脑中设置有故障诊断电路。在电脑工作的同时不断监测各传感器、部分执行元件和电脑本身的工作，一旦发现故障，电脑会自动作出判断，并点亮故障警告灯，同时把故障以代码的形式贮存在电脑的随机存储器中，以便检修。只要不断电，代码一直存在。

（9）失效保护功能

当电控自动变速器中的传感器或电磁阀出现故障时，电脑将启用失效保护程序来控制自动变速器，以使汽车能继续行驶。此时的控制方式常有以下这些：

①节气门位置传感器出现故障时

电脑根据怠速开关的状态进行控制：开关断开时（加速踏板被踩下），按节气门的1/2开度进行控制，同时节气门油压为最大值；开关闭合时，按节气门全闭状态进行控制，同时节气门油压为最小值。

②车速传感器出现故障时

电脑不能进行自动换挡控制，此时由操纵手柄位置来确定挡位：在D位和2（S）位固定为四挡或三挡；在L位固定为二挡或一挡；或在任何前进挡都固定为一挡。

有些车型的自动变速器上有两个车速传感器。一个提供给车速表；另一个提供给ECU，ECU结合节气门开度、发动机温度等信号，来确定挡位及换挡时刻。如果用于换挡控制的车速传感器出现故障，电脑会利用另一个的信号来进行换挡控制。

③输入轴转速传感器出现故障

电脑停止对发动机输出扭矩大小的控制，此时换挡冲击会有所增大。

④ ATF温度传感器出现故障

电脑按800C的油温进行控制。

⑤换挡电磁阀出现故障

有两种不同的控制功能：一种是不论有几个电磁阀损坏，电脑将停止全部换挡电磁阀的工作，此时变速器的挡位由换挡手柄来确定（见上述）；另一种是如果一个电磁阀损坏，电脑能控制其余电磁阀工作，但此时会失去某些挡位。

⑥锁止离合器电磁阀出现故障

电脑停止锁止离合器工作，使锁止离合器始终处于分离状态。