自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理

自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)由各種控制閥板總成、電磁閥、控制開關(guān)、控制電路等組成，電子控制自動(dòng)變速器的控制系統(tǒng)還包括各種傳感器、執(zhí)行器、電腦等?？刂葡到y(tǒng)的主要任務(wù)是控制油泵的泵油壓力，使之符合自動(dòng)變速器各系統(tǒng)的工作需要；根據(jù)操縱手柄的位置和汽車行駛狀態(tài)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋；控制變矩器中液壓油的循環(huán)和冷卻，以及控制變矩器中鎖止離合器的工作。控制系統(tǒng)的工作介質(zhì)是油泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的液壓油。油泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的液壓油進(jìn)入控制系統(tǒng)后被分成兩個(gè)部分：一部分用于控制系統(tǒng)本身的工作，另一部分則在控制系統(tǒng)的控制下送至變矩器或指定的換擋執(zhí)行元件，用于操縱變矩器及換擋執(zhí)行元件的工作。（一）自動(dòng)換擋控制的原理為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋，必須以某種（或某些）參數(shù)作為控制的依據(jù)，而且這種參數(shù)應(yīng)能用來描述車輛對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)裝置各項(xiàng)性能和使用的要求，能夠作為合理選擋的依據(jù)，同時(shí)，在結(jié)構(gòu)上易于實(shí)現(xiàn)，便于準(zhǔn)確可靠地獲取。目前常用的控制參數(shù)是車速和發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度。至目前為止，常用的控制系統(tǒng)有兩種：一種是只以車速或變速器輸出軸轉(zhuǎn)速作為控制參數(shù)的系統(tǒng)稱為單參數(shù)控制系統(tǒng)；另一種是以車速和節(jié)氣門開度作為控制參數(shù)的系統(tǒng)稱為雙參數(shù)控制系統(tǒng)。1、單參數(shù)控制系統(tǒng)的原理單參數(shù)控制系統(tǒng)只是以車速為控制參數(shù)。在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷一定的條件下，車速越大，說明行駛阻力越小，一般應(yīng)選擇傳動(dòng)比小的高擋工作；車速越低，說明路面阻力大，應(yīng)選擇較低擋位工作，以保證有足夠的驅(qū)動(dòng)力。單參數(shù)控制系統(tǒng)的原理如圖1-27所示。軸1以與車速成正比的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速升高，重錘2的離心力增大，使重錘向外甩動(dòng)，推動(dòng)軸3向右移動(dòng)，使彈簧5壓縮。軸3上連接的觸點(diǎn)4與各擋的導(dǎo)電薄片相接觸時(shí)，可以接通換擋機(jī)構(gòu)的控制電路，得到相應(yīng)的擋位。軸3與觸點(diǎn)4的位置，即是重錘2的離心推力與彈簧力平衡的位置。1-旋轉(zhuǎn)軸2-重錘3-推力軸4-觸點(diǎn)5-彈簧6-擋位導(dǎo)電薄片。圖1-27單參數(shù)控制系統(tǒng)的原理示意圖當(dāng)車速增大的，旋轉(zhuǎn)軸1的轉(zhuǎn)速也增大，離心推力帶動(dòng)推力軸3和觸點(diǎn)4進(jìn)一步右移，當(dāng)車速增加到定一值，觸點(diǎn)4由薄片I移至II，變速器也相應(yīng)地由一擋換入二擋，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速。2、雙參數(shù)控制系統(tǒng)的原理雙參數(shù)控制系統(tǒng)是以車速和節(jié)氣開度為控制參數(shù)的。通常，節(jié)氣門開度的大小，反映了車速對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷（或動(dòng)力）的需求。在自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的大小，除了用加速踏板位置或節(jié)氣門的位置表示外，還可以用進(jìn)氣管真空度來表示。對(duì)柴油機(jī)來說，則可用供油調(diào)節(jié)拉桿的位置來表示。所有這些統(tǒng)稱為節(jié)氣門開度。一般來說，節(jié)氣門開度越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷就越大，輸出的功率也就越大。圖1-28為雙參數(shù)控制自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)的原理示意圖。這個(gè)機(jī)構(gòu)和單參數(shù)控制系統(tǒng)不同之處是在彈簧5的右端還受與加速踏板8相連的節(jié)氣門作用軸7的作用。當(dāng)踩下加速踏板時(shí)，節(jié)氣門開度增大，負(fù)荷增大，這時(shí)通過軸7從右端壓縮彈簧5。因此，軸3和觸點(diǎn)4的位置取決于車速的大小，還受節(jié)氣門踏板位置的影響。如果節(jié)氣門開度增加，則需要有更高的車速才能使軸3克服彈簧5的作用力而右移。也就是說，在節(jié)氣門開度（負(fù)荷）增大時(shí)，需要較高的車速才能升擋，同樣，降擋時(shí)的車速也較高。因此，單參數(shù)控制機(jī)構(gòu)不能廣泛地反映汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況，所以只有在早期的自動(dòng)變速器中得到采用?，F(xiàn)代汽車自動(dòng)變速器中，廣泛采用雙參數(shù)控制系統(tǒng)。圖1-28雙參數(shù)控制系統(tǒng)的原理示意圖1-旋轉(zhuǎn)軸2-重錘3-推力4-觸點(diǎn)5-彈簧6-擋位導(dǎo)電薄片7-加速踏板。（二）自動(dòng)換擋控制信號(hào)及裝置車速和節(jié)氣門開度的變化要轉(zhuǎn)變成油液壓力變化的控制信號(hào)，輸入到相應(yīng)的控制系統(tǒng)，改變液壓控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并通過各自的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)來進(jìn)行各種控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。這種轉(zhuǎn)速裝置，稱為信號(hào)發(fā)生器或傳感器，常用的控制信號(hào)有液壓信號(hào)和電氣信號(hào)。1、液壓信號(hào)裝置液壓信號(hào)裝置是將發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷（節(jié)氣門開度）和車速的變化轉(zhuǎn)變成液壓信號(hào)的裝置。常見的液壓信號(hào)裝置有節(jié)氣門調(diào)壓閥（簡稱節(jié)氣門閥）和速度調(diào)壓閥（簡稱速度閥或調(diào)速器）兩種。（1）節(jié)氣門調(diào)壓閥節(jié)氣門調(diào)壓閥用于產(chǎn)生節(jié)氣門油壓，以便控制系統(tǒng)根據(jù)汽車油門（即節(jié)氣門）開度的大小改變主油路油壓和換擋車速，使自動(dòng)變速器的主油路油壓和換擋規(guī)律滿足汽車的實(shí)際使用要求。節(jié)氣門調(diào)壓閥是由節(jié)氣門開度所控制的，根據(jù)控制方式的不同，節(jié)氣門調(diào)壓閥有機(jī)械作用式節(jié)氣門調(diào)壓閥、真空作用式節(jié)氣門調(diào)節(jié)閥、帶海拔高度補(bǔ)償裝置的真空作用式節(jié)氣門調(diào)節(jié)閥及反變化的節(jié)氣門調(diào)節(jié)閥等幾種型式。在幾種型式的節(jié)氣門調(diào)壓閥中，由于機(jī)械作用式節(jié)氣門調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，所以使用最廣泛。圖1-29是一種機(jī)械式節(jié)氣門調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)簡圖。它由柱塞2、閥芯4、彈簧3和閥體等組成。a為進(jìn)油口，b為出油口，c為泄油口，d為強(qiáng)制降擋油口。圖2機(jī)械作用式節(jié)氣門調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)簡圖1-搖臂2-柱塞3-彈簧4-閥芯a-進(jìn)油口b-出油口c-泄油口d-強(qiáng)制降擋油口。當(dāng)踩下加速踏板，使節(jié)氣門開度增大時(shí)，擺臂1沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)柱塞2右移，壓縮彈簧3，使彈簧力增大，彈簧力則推動(dòng)閥芯4右移，使進(jìn)油口a的開口量增大，而泄油口的開口量減小，于是通往控制裝置的輸出油壓Pa上升。閥芯右端的油室與出油口b相通，Pa壓力油對(duì)閥芯4產(chǎn)生向左的液壓推力。當(dāng)Pa壓力油對(duì)閥芯的作用力與彈簧3的作用相平衡時(shí)，閥芯就保持在某一工作位置，得到一個(gè)穩(wěn)定的輸出信號(hào)油壓Pa。當(dāng)擺臂1沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)到最大轉(zhuǎn)角位置時(shí)，柱塞2移動(dòng)右端位置，其環(huán)槽把油口d與b接通，此時(shí)輸出壓力達(dá)最大值pamax，并從d口輸出，從而達(dá)到強(qiáng)制降擋的控制目的。（2）速度調(diào)壓閥自動(dòng)變速器液壓操縱系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)閥一般裝在輸出軸上，使調(diào)節(jié)閥能夠感應(yīng)出汽車速度的變化，以得到和汽車速度相對(duì)應(yīng)的輸出油壓，從而控制自動(dòng)變速器的換擋時(shí)機(jī)。速度調(diào)壓閥有單錘式、雙錘式和復(fù)錘式等型式。圖1-30所示為近代汽車自動(dòng)變速器中應(yīng)用最廣的復(fù)錘式速度調(diào)壓閥。它有兩個(gè)大小不同的重錘，但只有一個(gè)雙邊節(jié)流閥。兩個(gè)重錘在不同轉(zhuǎn)速范圍所起的作用也不同：在低速范圍內(nèi)，大小兩個(gè)重錘的離心力都作用在滑閥上；在高速范圍內(nèi)，只有小錘的離心力繼續(xù)作用在滑閥上，速度調(diào)壓閥的輸出信號(hào)油壓出現(xiàn)不同的兩個(gè)階段，所以這種速度閥也稱作兩級(jí)式速度閥，而把單錘式速度閥稱作單級(jí)式速度閥。圖3復(fù)錘式速度調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)簡圖1-大重錘2-小重錘3-滑閥4-彈簧5-拉桿6、7-鎖止環(huán)8-變速器輸出軸。復(fù)錘式速度調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是大小重錘1、2和滑閥3布置在變速器輸出軸8的兩側(cè)，通過拉桿5相連。大重錘1是個(gè)套筒，當(dāng)輸出軸8旋轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力作用下，它能在閥體內(nèi)沿軸線方向滑動(dòng)。在其內(nèi)部，通過彈簧4將離心力傳給小錘即套筒2。兩重錘的離心力又通過拉桿5，傳遞給在輸出軸另一側(cè)的滑閥3。大小重錘在甩動(dòng)外移時(shí)，其移動(dòng)距離受鎖片7或6的限制。速度閥工作時(shí)，壓力油作用于滑閥的階梯形環(huán)面上，與輸出軸另一側(cè)的重錘離心力相平衡。當(dāng)輸出軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，大小重錘的離心力都通過拉桿5作用在滑閥3上，因此輸出油壓Pa隨車速的增加而急劇升高。隨著輸出軸轉(zhuǎn)速的增加，大重錘離心力迅速增大，以至克服彈簧4的張力，外移至極限位置，被鎖止片7擋住。這時(shí)大重錘的離心力除壓縮彈簧4外，不再傳遞給拉桿5，而由鎖止環(huán)所承受。當(dāng)轉(zhuǎn)速再升高時(shí)，除了彈簧4的彈力繼續(xù)作用外，只有小錘2的離心力繼續(xù)與滑閥環(huán)面上的油液壓力相平衡。這時(shí)由于離心重量變小，速度閥輸出信號(hào)油壓的變化也較緩慢，出現(xiàn)了輸出信號(hào)油壓的階段性，這種復(fù)錘式速度調(diào)壓閥的信號(hào)油壓，可以在較大的車速范圍內(nèi)