汽车底盘电控技术-自动变速器(液压控制系统)

3、阀体和控制阀
阀体内安装各种控制阀，是液压控制系统的主要组成部分； 车型不同，阀体和控制阀也不尽相同。 本田MPYA自动变速器阀体： 下阀体：主阀体、辅助阀体、节流阀体 上阀体：缓冲阀体、油压调节阀体、油泵本体
本 田
MPYA
自 动 变 速 器 阀 体
下 阀 体 ： 主 阀 体 、 辅 助 阀 体 、 节 流 阀 体
1-次级调节阀 2-节气门阀 3-止回阀 4-限压阀 5-初级调节阀 6-降挡柱塞 7-油泵 8-冷却器旁通阀
⑴ 节气门阀与降挡柱塞
与降挡柱塞安装在同一阀孔中，滚轮与一凸轮接触，凸轮与节 气门相连。 节气门阀的作用：将节气门开度变换为液压信号（节气门压力）， 以调节主油路油压、变矩器补偿油压和润滑油压。 降挡柱塞的作用：节气门开度大（﹥86%），输出降挡压力，实现 强制降挡，以获得良好加速性能。
1、换挡规律对汽车性能的影响
⑴ 对动力性的影响 图为一定油门开度下，相邻挡位变速器输出功率与车速的关系
车速在Vc点换挡可利用最大输出 功率; 考虑降挡速差，降挡点选在VA 结论： 降挡速差越大，功率利用越差； 换挡点越靠近功率曲线交点，动 力性越好。
⑵
对换挡次数的影响 图为一定油门开度下，相邻挡位的牵引力与车速的关系 若升挡点为V1；降挡点选在V2。
2、ATF的类型
进口车多采用美国的传动液PTF(Power Transmission Fluid)，其 类型如下：
3、ATF的使用注意事项
① ATF不能错用、混用。不同类型的自动变速器使用的ATF会 不同 ② 散热器工作良好。传动液正常使用温度一般为50~80 ℃，最 高达170 ℃，过高会变质。 ③ 通风塞保持通畅。位于变速器壳体上，若堵塞会使传动液因 压力过高而泄漏。
当节气门开度小时，皮 膜上室真空度大，皮膜 和油道2的作用力使阀上 移，油道3（油泵油道） 的通道减小，而油道1的 通道增大，使节气门阀 油压（油道2）下降；反 之，阀下移，油压升高。
二、速度调压阀—调速器
功能：将车速变换为液压控制信号—调速器输出压力
类型： ① 复锤式调速器 结构：两个大小不同的重锤内外套装于同一调速阀上 原理： 低速时，离心力使重锤和滑阀向外移动较小，调速 器输出油压较小，高速时，外移较多，输出压力较 大。 转速继续升高，当调速阀轴移动被阀壳凸台挡住 时，滑阀只能靠自身的惯性外移。所以，调速器输 出油压与动力输出轴转速关系是两级的。
结论： ① 液压控制系统主油路油压随发动机负荷的增大而增大； ② 变速杆在P、R、N位时，由于节气门阀输出压力增大而使 主油路油压也增大。 ③ 变速杆在D、2、L位时，负荷相同下，车速提高而使节气 门阀输出油压降低，主油路油压也降低。
三、自动变速器传动液(ATF—Automatic Transmission Fluid)
节气门开度较大时， 节气门压力增大， 使调节柱塞上移， 使系统油压提高， 以满足大负荷的要
求。
R挡时，来自手动阀 的压力油使柱塞上
移，使系统油压升
高。
⑶ 次级调节阀
作用：根据节气门开度自 动调节液力变矩器和润滑油路 油压。
原理：当系统油压升高时，阀 下移，使润滑油压增大；系统 油压过高时，阀下移而连通泄 油孔，使油压下降。 节气门油压增大时，阀上移， 油压升高。 停机时，单向阀将变矩器油路 关闭。
第四节 换挡控制阀及各挡油路 一、换挡规律及其对汽车性能的影响
1、换挡规律
即：换挡时油门开度和车速的关系 最佳的换挡车速取决于油门开度，如图所示 AA’曲线决定Ⅰ挡升入Ⅱ挡时刻
BB’曲线决定Ⅱ挡降入Ⅰ挡时刻
升降挡之间有一重叠区 降挡速差：V2-V1即，可减少不 必要的换挡 干预换挡：同一车速下，改变油 门开度，可实现升降挡。
止回阀的作用：根据变速器工况，调节节气门输出压力。
(车速反馈阀) P、R、N挡时，止回阀位于上端，节气门压力增加； D、2、L挡时，止回阀位于下端，节气门压力减少。
原理：
降挡柱塞上移，使节气门阀 上移，开通油泵压力油路， 形成节气门压力。此压力作 用与初、次级调节阀和各换 挡阀，同时作用于节气门阀 上部，当上部压力较大时， 会使节气门阀复位。 车速越高，止回阀越向下移， 作用在节气门阀上端压力越 大，节气门油压降低。
F 2 F21 F22 P 2

4
(D D )
2 1 2 2
结论：液压阀的两端有不同直径的阀环时，液压油合力的大小取决 于两直径的差，合力的方向指向直径大的一端。 当A口作用有P1的液压油时，其作用力为：
F1 P 1
则阀的移动情况：

4
D
2 1
F1＜F2+Fs时，阀左移至左端； F1＞F2+Fs时，阀右移，液压油 从C口流出；
④ 变量泵 排量可变。可减少高速时过多的泵 油量使泵的运转阻力增大，以减少 发动机动力的损失。 多用叶片泵设计成变量泵 组成：定子、转子、销轴等 特点：定子可绕销轴作一定摆动 原理：低速时，调压阀使反馈油压 下降，定子顺转，加大偏心，排量 增大；高速时，使定子逆转，减小 偏心，排量减小。
变量泵泵油量曲线 发动机转速超过一定 时，泵油量不在增加。 从而减少了油泵高速 运转的阻力。 而定量泵的泵油量随 发动机转速成正比增 加。 2—变量泵泵油曲线 1—定量泵泵油曲线
⑴ 保证最佳的换挡规律；以获得良好的动力性、经济性和排放性 ⑵ 换挡平稳、换挡品质好、使用寿命长； ⑶ 换挡准确、及时； ⑷ 驾驶员可干预自动换挡； ⑸ 操纵系统工作稳定、可靠；
二、液压控制系统的原理和组成
1、控制原理
液压控制系统的主要组成：油泵、阀体和控制阀等 自动换挡的控制信息(或参数 )：变速杆位置、油门开度、车速
二、压力调节与控制（以丰田A43D为例）
1、供油系统的功能与组成 功能： 调节各供油系统的压力
常见各供油系统油压：操纵控制系统主油压； 液力变矩器补偿油压； 换挡控制油压； 换挡品质控制油压； 泄油背压等
主要组成：
初级调节阀（主压力阀）、次级调压阀、节气门阀、顺 序阀、减压阀、安全阀等 下图为丰田A43D自动变速器油压调节与控制阀：
⑵ 初级调节阀（主调压阀）
作用：根据发动机转速和节气门开度自动调节整个液压控制系 统油压（主油路油压） ，并保持各系统油压稳定。 组成：调节阀、弹簧、调节柱塞等
原理：油泵不工作 时，在弹簧作用下， 调节阀和调节柱塞 分别处于上、下端； 油泵工作时，作用 在调节阀上端的油 压使其下移，通过 调节出油口和泄油 口的面积，调节系 统油压。
第四章 液压控制自动换档系统 主要内容：
1、概述 2、供油与调压系统 3、自动换挡控制参数信号转换 4、换挡控制阀及各挡油路
5、换挡品质及控制
第一节 概 述 一、自动变速器换挡控制的基本要求
1、换挡控制系统的作用 根据自动变速器换挡杆的位置及汽车行驶状态（车速、 负荷等因素），按照设定的换挡规律，通过控制换挡执行 元件，实现挡位的自动变换。 2、换挡控制的基本要求
F1＝F2+Fs时，处于平衡状态。
第二节 供油与调压系统 一、供油系统
1、供油系统的功能与组成 功能：
⑴ 向变矩器供油，并维持油压； ⑵ 向液压控制系统供油，并维持主油路油压； ⑶ 向换挡执行(或操纵机构)机构供油； ⑷ 向各变速器运动零件提供润滑油； ⑸ 对工作油液进行冷却；
主要组成：
各分支供油系统—变矩器供油系统、冷却和润滑系统 油泵及辅助装置—油泵、油箱、油滤、油管等 调压与控制装置—调压阀、溢流阀、安全阀等
阀、减压阀等
手动阀阀体：手动阀
上阀体
下阀体
三、液压控制基础知识
图为一液压控制阀 当压力为P2的液压油注入B口时，设压力作用在左D1和右D2端面的 力分别为F21和F22，则：
F 21 P 2

F 22 P 2
合力为：

4
(D D )
2 1 2 3
4
(D D )
2 2 2 3
第三节自动换挡控制参数信号转换
一般自动换挡控制信息有3个：变速杆位置、油门开度、车速
一、油门调压阀
功能：将油门开度变换为液压控制信号
类型： 机械式—如：节气门阀（成正比） 特点：简单、灵敏度高、适应性强，但连接轴销易 磨损，需经常调整。 真空式—输入信号装置为泵
作用：使液压油产生一定压力，供给液压控制系统，保证操纵 系统各零件润滑。 类型： 定量泵：排量一定。如：齿轮泵、转子泵、叶片泵 变量泵：排量可变。 ① 齿轮泵 类型：内啮合和外啮合 组成：见图 注： 主动齿轮有两个花键与泵轮轴相连，发动机转油泵就转供油； 油泵输出油路中装有泄压阀，以限制最高输出压力；
⑵ 辅助装置
① 油箱 类型：总体式— 以变速器油底壳为油箱 分离式— 由油管与变速器相通 ② 滤清器 设有三种滤清器： 进油滤清器（粗滤器）— 油泵吸油端。防大颗粒或纤维杂质 油底壳有磁铁吸附金属颗粒 以金属滤网或纺织物为材料 精滤器— 回油管或油泵输出管上。防微小颗粒 阀前专业滤清器— 精密的控制阀前。更精密 用多层金属丝或微孔滤纸
1、ATF的功能与性能要求 功能： ① 传递动力的介质（变矩器）
② 传递压能的介质（液压控制系统） ③ 润滑作用 ④ 冷却作用 要求： ① 适当的粘度和良好的粘度稳定性。 自动变速器的工作温度范围一般为-40 ~+170℃，其粘 度变换范围也较大。 下表为PTF-1类传动液的粘度特性：
② 良好的热氧化稳定性。否则会产生高温氧化沉淀物 ③ 良好的抗磨性。保证齿轮变速器零件不易磨损 ④ 良好的抗泡性。起泡会降低液力传动效率和液压控制的 灵敏度，油压波动，甚至供油中断。 ⑤ 对橡胶密封材料具有良好的适应性。不会使其产生明显 膨胀、收缩和硬化，以导致传动液泄漏。
② 转子泵（摆线泵） 是一种特殊齿形的内啮 合的齿轮泵 组成：内转子和外转子 特点：高速性能好，噪音 小，运转平稳；流 量脉动大 原理：内转子为主动齿， 外转子的转速比内转子每 圈慢一个齿。
③ 叶片泵 组成：定子、转子、叶片等 特点：运转平稳，噪音小， 流量均匀；结构复杂 原理： 转子直径、宽度、偏心越大， 泵的排量越大。
由a点起，牵引力大于行驶 阻力，车速升高，在b点升 挡至c点，此时牵引力小于 行驶阻力，车速降低，到e 点降挡至f点，此时牵引力 又大于行驶阻力，车速又 升高至b点而升挡，出现循 环换挡。 若降挡点选在V3，则可消 除这种现象，车速将稳定 在h点。
3、换挡规律的类型
⑴ 单参数等速差换挡规律 即：只有达到规定车速才换挡，和油门开度无关。
三、手动阀
功能：通过变速杆带动手动阀位置的改变，从而选定不同 的自动换挡范围（如：P、R、N、D、2、L） 下图为丰田A43D自动变速器手动阀：
a,b-到2-3挡换挡阀；c,d-到前进挡油道；e-来自油泵；f-至倒档执行元件； g,h-到1-2挡换挡阀，倒档和低挡制动器；
丰田A43D自动变速器换挡范围手动阀：
2、系统组成 主要组成：油泵、阀体和控制阀等
根据功能包括： ⑴ 供油和调压部分；—油泵和调压阀等 ⑵ 换挡参数信号转换部分；—变速杆位置、油门、车速 ⑶ 换挡控制器；—各种换挡控制阀
⑷ 换挡执行机构；—离合器、制动器、单向离合器
⑸ 换挡品质控制部分；—蓄压器、缓冲阀、定时阀、压力调节阀等 换挡品质即换挡过程的平稳性（或平顺性）
1-调速器轴；2-重锤；3-滑阀；6-动力输出轴
② 双锤式调速器 结构： 由初级调速阀和 次级调速阀组成。 静止时，在弹簧作用下， 初级调速阀靠近输出轴， 而次级调速远离输出轴。
原理：输出轴转动时，来自手动阀的油先进入次级调速阀，面积差 使次级调速阀向输出轴靠近，开通进入初级调速阀的油道。同时， 初级调速阀在离心力的作用下外移，从而输出调速器油压，转速越 快，输出油压越高。 较低转速时，初级调速阀由于离心力不足会使调速器无油压输出。
上阀体：缓冲阀体、油压调节阀体、油泵本体
丰田A540E自动变速器阀体： 上阀体：2挡滑行调节阀、孔板节流阀、节气门阀、节气门油压控 制随动阀、止回阀、1号蓄压器控制阀、锁紧中继控制阀 下阀体：次压调节阀、2号蓄压器控制阀、保险阀、3-4挡换挡阀、 低档滑行调节阀、1-2挡换挡阀、2-3挡换挡阀、次级调压