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自動變速器電控系統(tǒng)的分析與診斷

發(fā)布時間:2008年01月28日 00:00 來源:

  自動變速器由變扭器、齒輪傳動機構、液壓控制系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)及冷卻潤滑系統(tǒng)組成。其中,電控系統(tǒng)采用微機控制,提高了自動變速器的技術性能,同時,在進行自動變速器故障診斷與分析過程中,電控系統(tǒng)的檢測成為一個重要因素。

  自動變速器電控系統(tǒng)的功能主要包括:換檔控制,主油壓控制,強制離合器控制,變扭器鎖止離合器控制,緩沖控制等。

  1、電控系統(tǒng)的組成

  自動變速器電控系統(tǒng)由有關的傳感器、執(zhí)行器和控制器組成。

  1.1 電控系統(tǒng)的傳感器

  自動變速器電控系統(tǒng)的傳感器將車速、發(fā)動機負荷、油溫、檔位等與檔位控制相關的工況信息轉換為電信號,輸入自動變速器的控制器。電控系統(tǒng)常用的傳感器如表1所示。

 

  在采用局域網(wǎng)控制技術的車型上,一些與發(fā)動機控制系統(tǒng)、ABS控制系統(tǒng)等公用的傳感器信號(如車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、水溫傳感器等),通過局域網(wǎng)數(shù)據(jù)通道輸入自動變速器控制器。

  例如,克萊斯勒(CHRYSLER)41TE自動變速器電控系統(tǒng),通過CCD總線傳送的信號有:水溫、環(huán)境溫度、發(fā)動機轉速、怠速設定值、制動信號、巡航信號、進氣壓力;采用獨立傳感器的信號有蓄電池電壓、點火開關、節(jié)氣門位置、曲軸位置、渦輪轉速(輸入軸)轉速、檔位位置、L/R檔壓力開關、2/4檔壓力開關、超速檔壓力開關等。

  1.2 電控系統(tǒng)的執(zhí)行器

  電控系統(tǒng)的執(zhí)行器有速比電磁閥、鎖止電磁閥、調(diào)壓電磁閥、蓄壓器調(diào)節(jié)電磁閥、強制離合器電磁閥、緩沖電磁閥等。

  1.2.1 液壓電磁閥的類型

  自動變速器液壓系統(tǒng)的電磁閥按其控制信號有開關型、比例型和占空比型。開關型電磁閥由微機輸出的開關信號控制,電磁閥的狀態(tài)有通、斷兩種位置。比例型電磁閥有比例電磁鐵控制節(jié)流閥,節(jié)流閥的輸出壓力與電磁鐵的輸入電流成線性比例關系。占空比型電磁閥由微機輸出的占空比信號控制,電磁閥的閥心伸縮有無數(shù)個位置。開關型電磁閥用于換檔油路控制、鎖止離合器控制,比例型或占空比型電磁閥用于換檔油路、主油壓、蓄壓器背壓等液壓控制。

  電磁閥按其控制液壓油路的流向分為二通型和三通型。二通型電磁閥可控制某一油路保壓或排空,所謂常保壓式二通型電磁閥,是指當該電磁閥斷電時,將其所控制的油路與給壓油路導通,使其壓力升高;當該電磁閥通電時,將其所控制的油路與泄壓油路導通,使其排空。所謂常排空式二通型電磁閥,是指當該電磁閥通電時,將其所控制的油路與給壓油路導通,使其壓力升高;當該電磁閥斷電時,將其所控制的油路與泄壓油路導通,使其排空。

  三通型電磁閥可控制某一油路換向。當電磁閥通、斷電時,閥心打開一個油孔,同時關閉另一個油孔,使控制油路與打開的油孔相通。

  1.2.2 電磁閥的應用方式

  自動變速器電磁閥的應用有2種方式,一種方式是在微機程序控制下適時通斷液壓油路,使作用在液壓閥一端的壓力發(fā)生變化,推動滑閥移位,控制有關的液壓油路轉換。這種類型的電磁閥為開關型二通電磁閥。這種應用方式稱為液壓閥作用式,可以概括為:自動變速器微機→電磁閥→液壓閥→執(zhí)行器油路→執(zhí)行器。 自動變速器電磁閥應用的另一種方式是在微機程序控制下, 適時調(diào)節(jié)液壓油路轉換和油液壓力變化, 控制有關的液壓執(zhí)行元件充油或排油。

  這種類型的速比電磁閥一般為占空比型三通電磁閥。微機以合適的占空比信號控制速比電磁閥調(diào)節(jié)油液壓力變化, 以實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件的接合、分離動作。這種應用方式為執(zhí)行器作用式,可以概括為:自動變速器微機→電磁閥→執(zhí)行器油路→執(zhí)行器。

  1.2.3電磁閥的基本功能

  速比電磁閥的應用有液壓閥作用式和執(zhí)行器作用式2種方式,液壓閥作用式是速比電磁閥在微機程序控制下適時通斷液壓油路,使作用在自動變速器液壓系統(tǒng)自動換檔閥一端的壓力發(fā)生變化,推動滑閥移位,控制有關的液壓執(zhí)行元件充油或排油,實現(xiàn)速比轉換。這種類型的速比電磁閥一般有2個以上,為開關型二通電磁閥。

  速比電磁閥應用的另一種方式是執(zhí)行器作用式,速比電磁閥在微機程序控制下,適時調(diào)節(jié)液壓油路轉換和油液壓力變化,控制有關的液壓執(zhí)行元件充油或排油,實現(xiàn)速比轉換。這種類型的速比電磁閥一般為占空比型三通電磁閥。微機以合適的占空比信號控制速比電磁閥調(diào)節(jié)油液壓力變化,可實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件的接合、分離動作較為理想。 鎖止電磁閥的功能是控制變扭器的鎖止離合器接合或分離。采用液壓閥作用式或執(zhí)行器作用式。在微機程序控制下, 鎖止電磁閥適時通斷液壓油路,調(diào)節(jié)鎖止離合器繼動閥動作變換油路或直接變換油路,使鎖止離合器動作,實現(xiàn)機械鎖止或柔性鎖止。鎖止電磁閥一般有1個或2個,為開關型、比例型或占空比型電磁閥。

  調(diào)壓電磁閥的功能是根據(jù)自動變速器的工況變化,適時調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的主油壓、蓄壓器背壓、液壓執(zhí)行元件動作油壓等。調(diào)壓電磁閥一般均通過控制相應的調(diào)節(jié)閥動作,實現(xiàn)對應的液壓控制。調(diào)壓電磁閥一般有1個或2個, 為開關型或占空比型電磁閥。

  蓄壓器調(diào)節(jié)電磁閥的功能是在速比變換過程中,調(diào)節(jié)蓄壓器的背壓,使對應液壓執(zhí)行元件的緩沖效果更加理想。蓄壓器調(diào)節(jié)電磁閥采用執(zhí)行器作用式,為占空比型;也可采用液壓閥作用式,為開關型。

  強制離合器電磁閥的功能是在滑行行駛時,根據(jù)自動變速器工況的變化,適時調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)油路轉換,推動強制離合器調(diào)節(jié)閥動作,使強制離合器進油接合,可實現(xiàn)發(fā)動機制動功能;使強制離合器泄油可解除發(fā)動機制動。


  2、速比電磁閥控制原理

  速比變換控制系統(tǒng)的功能是:速比油路變換,液壓執(zhí)行元件動作緩沖。

  電控自動變速器利用速比電磁閥控制速比變換油路。速比電磁閥的應用方式有液壓閥作用式和執(zhí)行器作用式2種。

  液壓執(zhí)行元件的動作緩沖一般通過調(diào)節(jié)蓄壓器背壓或主油壓來實現(xiàn)。

  速比變換控制系統(tǒng)的組成包括:手動控制閥,換檔閥,速比電磁閥,蓄壓器,液壓執(zhí)行元件(離合器,制動器),單向輪等。

  液壓閥作用式速比電磁閥有獨立型和組合型兩類。

  2.1獨立型速比電磁閥

  獨立型速比電磁閥的典型控制原理如圖所示。每個獨立型速比電磁閥通過動作通斷油路,直接控制某個自動換檔閥移位動作。

 

 

  2.2 組合型速比電磁閥

  組合型速比電磁閥的控制原理如圖2所示。一個速比電磁閥通過動作通斷油路,控制2個自動換檔閥移位動作;另一個速比電磁閥控制一個自動換檔閥移位動作。

 

  2.3 執(zhí)行器作用式速比電磁閥

  執(zhí)行器作用式速比電磁閥在微機程序控制下,適時調(diào)節(jié)液壓油路轉換和油液壓力變化, 控制有關的液壓執(zhí)行元件充油或排油, 實現(xiàn)速比轉換。這種類型的速比電磁閥一般為占空比型三通電磁閥。微機以合適的占空比信號控制速比電磁閥調(diào)節(jié)油液壓力變化,以實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件的接合、分離動作。執(zhí)行器作用式速比電磁閥的控制原理如圖所示。

 

 

  2.4 速比變換控制系統(tǒng)的故障特征

  a. 速比電磁閥堵塞、卡滯、不動作。
  b. 換檔閥卡滯、泄漏;換檔閥彈簧異常;換檔閥裝配不當。
  c. 手動閥卡滯、泄漏;彈簧異常、裝配不當。
  d. 單向閥、方向選擇閥等異常。
  e. 油路泄漏。

  3、鎖止電磁閥控制原理

  3.1 鎖止離合器控制的要求

  變扭器內(nèi)部的鎖止離合器接合后,可利用機械摩擦傳遞扭矩,機械效率得以提高,改善了自動變速器車輛的燃油經(jīng)濟性。

  鎖止離合器控制條件包括:自動變速器在較高檔位行駛,如超速檔、直接檔、2檔等;車速和節(jié)氣門開度進入鎖止控制的設定范圍。

  鎖止離合器解除鎖止的工況:發(fā)動機水溫低于60℃;發(fā)動機節(jié)氣門關閉;車輛處于制動狀態(tài);巡航加速工況。

  鎖止離合器的控制有液壓控制和微機控制2種方式。

  變扭器鎖止方式有機械鎖止和柔性鎖止2種。在鎖止控制的范圍內(nèi),車速較低時進入柔性鎖止,利用摩擦元件之間的滑差,得到較高的傳動效率;在車速較高時進入完全鎖止即機械鎖止狀態(tài),傳動效率為100%。

  3.2 鎖止控制電磁閥

  鎖止離合器的動作由鎖止繼動閥控制,鎖止繼動閥由作用在滑閥兩端的鎖止控制液壓信號調(diào)節(jié)。根據(jù)鎖止離合器控制條件,鎖止控制液壓信號綜合車速、檔位、水溫、發(fā)動機工況、行駛狀態(tài)等。

  鎖止控制液壓信號的方案有: 鎖止信號閥控制,鎖止控制電磁閥控制,鎖止信號閥與鎖止控制電磁閥控制3種。

  3.2.1 鎖止電磁閥控制鎖止離合器

  鎖止離合器的動作由鎖止繼動閥調(diào)節(jié),當鎖止繼動閥的滑閥移動時,控制油液進入變扭器內(nèi)部鎖止離合器的背面,而正面的油液經(jīng)由繼動閥控制泄放,在兩面壓差的作用下,鎖止離合器壓緊,實現(xiàn)鎖止。相反,當繼動閥的滑閥相反移動時,控制油液進入鎖止離合器的正面、背面,流出變扭器后經(jīng)由繼動閥進入散熱器,在回位彈簧的作用下,鎖止離合器分離。

  自動變速器微機根據(jù)有關工況信號分析判斷后,控制鎖止電磁閥動作。鎖止電磁閥為二通占空比型。在較高占空比控制信號時,鎖止電磁閥控制泄壓孔開度較大,管路壓力降低,控制鎖止繼動閥移位,節(jié)流孔開度變大,使鎖止離合器接合壓力增大;當占空比控制信號為100%時,鎖止離合器完全接合。相反,在較低占空比控制信號時,鎖止電磁閥控制泄壓孔開度較小,管路壓力升高。控制鎖止繼動閥移位,節(jié)流孔開度減小,使鎖止離合器接合壓力降低。當鎖止電磁閥斷電時,完全關閉泄壓孔,使鎖止離合器完全分離。

  3.2.2 鎖止電磁閥與鎖止信號閥控制鎖止離合器

  當鎖止電磁閥斷電時,油路保壓,鎖止信號閥移位,同時,使鎖止繼動閥移位,油液進入鎖止離合器與變扭器內(nèi)壁之間,鎖止離合器分離。當鎖止控制電磁閥通電時,油路泄壓,鎖止信號閥移位,同時,使鎖止繼動閥移位,鎖止離合器與變扭器內(nèi)壁之間的油液排空,鎖止離合器接合。

  3.3 變扭器故障特征

  a. 變扭器內(nèi)部單向輪不能單向鎖止。通過失速實驗可以分析變扭器內(nèi)部單向輪故障?! . 變扭器內(nèi)部油路堵塞。
  c. 鎖止離合器動作不良:打滑;分離不清或不能分離;粘結。鎖止離合器動作不良多由閥體控制油路或變扭器內(nèi)部油路堵塞引起。 d. 變扭器異響。變扭器異響的原因有2個:一是閥體控制油路或其內(nèi)部油路堵塞,使變扭器內(nèi)部油液異常流動;二是變扭器內(nèi)部的導輪與泵輪、渦輪發(fā)生運動干涉。
  e. 變扭器泄漏。變扭器的焊縫處易發(fā)生泄漏。
  f. 變扭器轂偏擺。

  4、調(diào)壓電磁閥控制原理

  自動變速器微機根據(jù)工況信號分析判斷后,控制調(diào)壓電磁閥動作,實現(xiàn)主油壓的調(diào)節(jié),以適應自動變速器各種工況的要求。調(diào)壓電磁閥為比例型電磁閥或占空比型電磁閥。

  調(diào)壓電磁閥為二通占空比型。在較高占空比控制信號時,調(diào)壓電磁閥控制泄壓孔開度較大,直接控制有關管路壓力降低;或控制一個調(diào)節(jié)閥動作,產(chǎn)生壓力信號驅動液壓調(diào)節(jié)閥移位,使主油路壓力降低。相反,在較低占空比控制信號時,調(diào)壓電磁閥控制泄壓孔開度較小,有關管路壓力或主油路壓力升高。當調(diào)壓電磁閥斷電時,完全關閉泄壓孔,有關管路壓力或主油路壓力可達最大值。

  4.1 主油壓的調(diào)節(jié)

  自動變速器微機控制管路油壓的調(diào)節(jié),有以下模式。

  a. 隨節(jié)氣門開度變大,管路壓力升高。在(檔時,較)檔管路壓力較高。該模式是適應自動變速器大負荷工作時,液壓執(zhí)行元件需要較高的油壓作用。

  b. 在發(fā)動機制動工況下,提高管路壓力,使有關液壓執(zhí)行元件的接合力增大。

  c. 在液壓控制系統(tǒng)的換檔過程中,適當降低管路壓力,使有關液壓執(zhí)行元件的接合較為平順,避免換檔沖擊。

  d. 隨油液溫度變化,自動變速器微機控制調(diào)壓電磁閥工作,調(diào)節(jié)管路壓力。當油液溫度低于-10℃時,粘度較大,流動性較差,自動變速器微機控制管路壓力達最大值,加快油液的流動速度,避免有關液壓執(zhí)行元件動作遲滯。當油液溫度在-10~60℃之間時,適當降低管路壓力,避免有關液壓執(zhí)行元件接合粗暴,減緩換檔沖擊。

  4.2 主油壓控制系統(tǒng)的故障特征

  a. 調(diào)壓電磁閥堵塞、卡滯、不動作。
  b. 油壓調(diào)節(jié)閥卡滯、泄漏,彈簧異常、裝配不當。
  c. 有關油路泄漏。

  5、強制離合器電磁閥控制原理

  自動變速器在速比轉換過程中,利用單向輪的單向鎖止作用對行星齒輪機構的元件進行約束,可以避免換檔沖擊。但是,利用單向輪的單向鎖止作用實現(xiàn)行星齒輪機構的動力傳遞的速比,由于單向輪相反方向的單向自由作用,不能實現(xiàn)行星齒輪機構動力的逆向傳遞,即沒有發(fā)動機制動。在需要發(fā)動機制動的工況下,必須約束單向輪相反方向的單向自由作用,才能實現(xiàn)發(fā)動機制動。 自動變速器微機根據(jù)駕駛員的操作以及工況信號分析判斷后,輸出開關信號控制強制離合器電磁閥動作,產(chǎn)生的油壓信號驅動強制離合器控制閥動作,最終實現(xiàn)強制離合器的動作。

  6、蓄壓器調(diào)節(jié)電磁閥與緩沖電磁閥

  在換檔過程中,由于存在控制油壓的突變以及動摩擦系數(shù)向靜摩擦系數(shù)的轉變,使換檔執(zhí)行元件的摩擦力矩發(fā)生突變,引起換檔沖擊。隨發(fā)動機負荷的變化,換檔執(zhí)行元件的接合沖擊強度亦不同,因此,必須對換檔執(zhí)行元件的動作油壓進行適當控制。

  蓄壓器調(diào)節(jié)電磁閥的作用是控制蓄壓器的背壓,在傳遞較大扭矩工況時,蓄壓器調(diào)節(jié)電磁閥增大蓄壓器的背壓,提高其緩沖作用。發(fā)動機節(jié)氣門開度較大時,蓄壓器背壓亦隨之增大。 蓄壓器調(diào)節(jié)電磁閥為占空比型或比例型。在較高占空比控制信號時,蓄壓器調(diào)節(jié)電磁閥控制泄壓孔開度較大,蓄壓器背壓降低。相反,在較低占空比控制信號時,蓄壓器調(diào)節(jié)電磁閥控制泄壓孔開度較小,蓄壓器背壓升高。當蓄壓器調(diào)節(jié)電磁閥斷電時,完全關閉泄壓孔,蓄壓器背壓可達最大值。

  緩沖電磁閥為占空比型或比例型。在較高占空比控制信號時,緩沖電磁閥控制泄壓孔開度較大,控制管路壓力降低;或控制液壓調(diào)節(jié)閥動作,使管路壓力或主油路壓力降低。相反,在較低占空比控制信號時,緩沖電磁閥控制泄壓孔開度較小,管路壓力或主油路壓力升高。當緩沖電磁閥斷電時,完全關閉泄壓孔,管路壓力或主油路壓力達最大值。 7 電控系統(tǒng)的檢測。

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