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汽车自动变速器电子控制系统组成(上)

2018年05月11日  我爱方案网

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1.电控自动变速器的特点

电控自动变速器(Electronic Control Transmission、 ECT),在自动变速器换挡控制中增加了电子控制单元(ECU)和与之相关的传感器和执行器,车速传感器和节气门位置传感器代替了调速器阀和节气门阀,传感器和开关将电信号输人到ECU,经过ECU分析、对比、运算后发出相应的信号指令给液压控制系统,再由液压控制系统控制换挡电磁阀进行挡位的变换。由于控制方式不同,电控自动变速器与全液压自动变速器相比较,具有以下优点:
(1)驾驶员可以选择适合于自己的驾驶模式。

(2)换挡冲击小,乘坐舒适性好。
(3)经济性好。
(4)具有故障自诊断功能。
(5)失效保护功能。



2.电控系统的基本组成

电控自动变速器的电控系统由传感器、ECU和执行器组成,自动变速器的组成与逻辑框图见图76a)。图76b)所示为电控系统线路图。电控系统线路图中接线端子的符号功能,如表7所示。




一、传感器

传感器是电控液力自动变速器的检测装置,它的功能是将检测到的电信号传输给ECU。自动变速器常用的传感器有节气门位置传感器、车速传感器、输入轴转速传感器、ATF油温传感器等。

1.节气门位置传感器

自动变速器节气门位置传感器与发动机ECU共用一个节气门位置传感器,其形式多为
可变电阻式(怠速触点、电位计),其结构如图77a)所示。节气门位置传感器电路及输出特性如图77b)所示。传感器工作电压Vc为5V电源,节气门开度信号VTA,怠速触点信号IDL,搭铁端子E。图77c)所示的是霍尔式节气门位置传感器电路。


电路工作原理:

(1)怠速触点信号端子IDL输出U=0;节气门开度信号端子VTA输出Us=0. 5V;节气门全闭,ECU则判定为怠速。
(2)怠速触点信号端子IDL输出U= +BV;节气门开度信号端子VTA输出Us略大于0. 5V;节气门部分打开,ECU则判定为部分负荷。
(3)怠速触点信号端子IDL输出U= +BV;节气门开度信号端子VTA输出Us=+4.5V;节气门全开,ECU则判定为大负荷。

2.车速传感器

车速传感器探测车辆正在行驶的实际速度,ECU根据车速传感器的信号计算出车速,作为其换挡控制的依据。车速传感器由带嵌入式磁阻元件和磁环所构成,见图78a)。此传感器一般安装在传动桥上/变速器或差速器上,由输出的齿轮齿圈信号来驱动。当输出轴转动时,齿轮齿高和齿槽间使感应的磁通量发生变化,从而产生交流感应电压,见图78b)。车速越高,感应电压的脉冲频率也越大。磁阻元件(MRE)型是车速传感器使用的主要类   型,也有使用霍尔式车速传感器,但是,目前有很多车型利用ABS ECU的SPD输出信号来代替车速传感器。车速传感器工作原理如下:


磁阻型传感器的磁阻根据作用于磁力方向磁通量的变化而变化。当磁力方向根据附于磁环上的磁铁的转动而变化时,则MRE的输出就呈AC波形。传感器内的比较仪将此AC波形转换成数字信号,并将其输出,波形的频率由附装于磁环的磁铁极数确定,共有两个类型的磁环,20极型和4极型,根据车型而定。20极型产生20个周期的波形(换句话说,磁环每转一圈产生20个脉冲),4极型则产生4个周期的波形。

3.转速传感器

输人轴转速传感器的结构、工作原理与车速传感器相同。它安装在行星齿轮变速器的输人轴或与输人轴连接的涡轮变矩器附近的壳体上,用于检测ECT输人轴转速。有些车型的转速传感器直接检测涡轮的转速,如丰田特锐轿车即采用涡轮转速传感器,其电路连接如图79所示。


4.油温传感器

ATF温度传感器是一种负温度系数热敏电阻式,温度越高,电阻越低,它安装在变速器油底壳内的液压控制阀板上,用于检测变速器ATF油温,以作为ECU进行换挡控制、油压控制、锁止离合器控制的依据。油温传感器电路及输出特性,如图80所示。


除了上述各种传感器之外,自动变速器的控制系统还将发动机控制系统中的一些信号,如发动机转速信号、发动机冷却液温度信号、大气压力信号、进气温度信号等,作为控制自动变速器的参考信号。

二、控制开关

电子控制装置中的控制开关有:空挡起动开关、自动跳合开关(降挡开关)、制动灯开关、超速挡开关、模式开关、挡位开关等。

1.空档起动开关

空挡起动开关用以判断选挡手柄的位置,防止发动机在驱动挡位时起动。当选挡手柄位于空挡或驻车位置时,起动开关接通。这时起动发动机,起动开关便向电控单元输出起动信号,使发动机得以起动。如果选挡手柄位于任一驱动位置,则起动开关断开,发动机不能起动,从而保证使用安全。当选挡手柄置于不同位置时,空挡起动开关便接通相关电路,电控单元根据接通电路的信号,控制变速器进行自动换挡。空挡起动开关的外形和内部触点,如图81所示。


空挡起动开关的连接线路,如图82所示。ECU收到来自L、2、N端子的输入信号,表明变速器相应地处于L、2、 N挡位。如果L、2、N端子无信号输入,则ECU判断自动变速器处于D挡位。空挡起动开关只有在N或P挡拉时,启动机的控制线路才接通,发动机才能起动,ECU的各端子的信号输人,决定着换挡的程序。


2.模式开关

大部分电子控制自动变速器都有一个模式开关,安装在换挡手柄或仪表盘上,用于选择驾驶模块。常见的自动变速器的控制模式有运动模式和常规模式。行驶模式选择开关及连接线路如图83所示。


(1)常规模式:以获得最佳燃油经济性为目标设计换挡规律。
(2)运动模式:以获得最大动力性为目标设计换挡规律。
选择运动模式(PWR)时,ECU的PWR端子有12V的电压输入,同时仪表盘指示灯闪亮,有些车辆还设置有巡航控制系统,如果选择动力模式行驶,在巡航控制系统开启后,ECU将自动把行驶模式转变为常规模式。

3.超速档开关

有些车型设置有超速挡开关,用来控制自动变速器的超速挡。当打开开关后,超速挡控制电路接通,此时若操纵手柄位于D位,自动变速器随着车速的升高而升挡,最高可升人4挡(即超速挡)。开关关闭后,超速挡控制电路被断开,仪表盘上的“O/D OFF”指示灯随之亮起(表示限制超速挡的使用),自动变速器随着车速的提高而升挡时,最高只能升入3挡,不能升人超速挡。超速挡开关的安装位置、超速挡开关的连接电路,如图84所示。

4.制动灯开关

制动灯开关用以判断制动踏板是否踩下,如果踩下,则该开关便将信号输给电控单元,以解除锁止离合器的接合,防止突然制动时发动机熄火。制动灯开关位置及连接线路如图85所示,利用发动机ECU以外电源(STA、STP ),起动时发动机ECU通过检测被提供的电压值来判断它是否运行。当开关关闭时,12V电压提供给发动机ECU端子,当开关断开时,电压变为0V。


三、执行器

电控系统的执行元件是电磁阀。按其作用不同可分为:换挡电磁阀和调压电磁阀、液力变矩器锁止电磁阀。按其工作方式不同也可以分为:开关式电磁阀、脉冲式电磁阀。

1.开关式液力变矩器电磁阀

开关式液力变矩器电磁阀的作用是开启或关闭液压油路,通常用于变矩器锁止控制阀的工作。开关式电磁阀由电磁线圈、衔铁、复位弹簧、阀芯和阀球等组成,如图86所示。开关式电磁阀根据ECU的指令信号使变矩器电磁阀开启或关闭,实现对变矩器的锁止控制。


2.脉冲式液力变矩器电磁阀

脉冲式液力变矩器电磁阀的结构与开关式相似,也是由电磁线圈、衔铁、阀芯或滑阀等组成,如图87所示。它通常用来控制油路中的油压,如锁止油路控制。当电磁线圈通电时,电磁力使阀芯或滑阀开启,液压油经泄油孔排出,油路压力随之下降。当电磁线圈断电时,阀芯或滑阀在弹簧弹力的作用下将泄油孔关闭,使油路压力上升。脉冲式电磁阀和开关式电磁阀的不同之处在于控制它的电信号不是恒定不变的电压信号,而是一个固定频率的脉冲电信号,在脉冲电信号的作用下不断反复地开启和关闭泄油孔,ECU通过改变每个脉冲周期内电流接通和断开的时间比率(称为占空比,变化范围为0%~100%),改变电磁阀开启和关闭时间的比率,来控制油路的压力。占空比越大,经电磁阀泄出的液压油越多,油路压力就越低;反之,占空比越小,油路压力就越大。


3.电磁阀的线路连接

电磁阀及与ECU的线路连接,如图88所示。如果电磁阀的线路出现故障,ECU将立即停止对故障元件输出换挡指令,同时执行失效保护功能。


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汽车自动变速器电子控制系统组成(下)-原文链接: 
http://www.52solution.com/knowledge/5651.html

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