液力自动变速器结构和原理

液力自动变速器结构和原理 液力自动变速器由变矩器、机械式变速器（一般多采用行星齿轮）和电子-液压控制系统三部分组成 变矩器 　　泵　轮 —— 主动部分，将发动机动力变成油液动能。 　　涡　轮 —— 输出部分，将动力传至机械式变速器的输入轴。 　　导　轮 —— 反作用元件，它对油流起反作用，达到增扭作用。 导轮起增扭作用 导轮固定－液流改变方向 当汽车行驶阻力大时涡轮转速低于泵轮转速，从涡轮流入导轮的油液方向与泵轮旋转方向相反，导轮对油流起反作用，达到增扭作用，克服增大的阻力。 导轮自由旋转 当汽车行驶阻力小时，涡轮转速提高与泵轮转速接近，此时从涡轮流入导轮的油液方向与泵轮旋转方向趋于一致，导轮开始自由旋转以减少阻力。 锁止离合器的作用 当汽车行驶阻力小时 发动机转速较高，此时不需要增扭，锁止离合器将变矩器的泵轮和涡轮锁住，可以提高传动效率，能节油5%左右。 在汽车行驶阻力大时 发动机转速降低，此时锁止离合器分离，实现增扭。 电子－液压控制系统 主要由传感器、电控单元、换档电磁阀、油压调节电磁阀等组成。 行星齿轮变速器 液力自动变速器多采用结构紧凑的行星齿轮变速器。它通常采用两排行星齿轮来实现各档变速比。行星齿轮组由齿圈、行星齿轮、太阳轮３个元件组成。任一元件固定，其余两个作输入或输出用多片离合器和制动器分别对这些元件进行接合制动来实现换档装置。 行星齿轮变速器 液力自动变速器有两种 　　一种为前置后驱动液力自动变速器，另一种为前置前驱动液力自动变速器 液力自动变速器的电子控制 液力自动变速器电子控制通过动力传动控制模块（PCM）接收来自汽车上各种传感器的电子信号输入，根据汽车的使用工况对这些信息处理来决定液力自动变速器运行工况。 按照这些工况，动力传动控制模块给执行机构发出指令控制下列功能： 　　 变速器的升档和降档 　　一般通过操纵一对电子换档电磁阀在通／断两种状态中转换。 　　 变速器换档感觉 　　通过电控压力控制电磁阀（pcs-Pressure Control solenoid）用以调整管路油压。 　　　 　　 变矩器锁止离合器（TCC-Torque Converter Clutch） 　　结合和分离时间，以及某些应用场合变矩器锁止离合器接合感觉：通过变矩器离合器控制电磁阀（按应用场合可能不止一个电磁阀）。 　 　　　 　　变速器的这些工作特性的电子控制，能按照汽车的运行工况提供稳定和精确的换档点（时间）和 换档品质。 图中，输入指： 信息传感器 　 变速驱动器压力开关总成(PAS) 　 变速驱动器输入转速(TISS)传感器 　 变速驱动器车速传感器(VSS) 　 变速驱动器油液温度(TFT)传感器 　 变速驱动器档位开关 　 节气门开度传感器(TPS) 　 发动机冷却水温传感器(ECT) 　 发动机转速（点火模块） 　 变矩器离合器闭锁开关 　 空调(A/C)开关 　 巡航控制信息 　 进气管绝对压力传感器(MAP) 电子控制指： 电子控制器 　 动力传动控制模块（PCM) 　 诊断连接插头(DLC) 输出指： 电子控制变速驱动器部件 　 压力控制电磁阀(PCS) 　 1-2档换档电磁阀(A) 　 2-3档档换档电磁阀(B) 　 变矩器离合器控制(PWM)电磁阀 自动变速器基本换档控制：动力传动控制模块用以控制换档时间的主要输入是节气门开度和车速。 车速传感器（VSS-Vehicle Speed Sensor） 　　车速传感器是一个电磁感应元件，它把与车速相关的信息传递给动力传动控制模块。 节气门开度传感器（TPS-Throttle Postion Sensor） 节气门开度测量驾驶员踩下加速踏板的程度。动力传动控制模块根据这个信息来调整换档规律、管路油压和换档感觉，以及变矩锁止离合器的控制。 动力传动控制模块可以在给定速度下按照节气门开度来决定进行升档和降档的时间。 作为实例：下页图中所示为一个2.5升汽油机的工作特性曲线，可以看到节气门全开、30%节气门时的发动机功率和燃油消耗率曲线。曲线说明发动机动力性或经济性较好的工作范围： 　　 节气门全开，发动机转速在最大功率转速4000－5000转／分范围，动力性最佳。 在大约80％以上负荷（功率）时，由于混合气加浓燃油消耗率增大，经济性较差。 在40－80％负荷（功率）经济性较好。60％负荷，发动机转速在2000转／分时最省油。 在20％负荷以下，机械摩擦损失功率几乎等于发动机有效输出功率，经济性差不宜在这个范围工作。 　 低转速1200转／分大负荷是恶劣工况，发动机工作不稳定，会熄火。 节气门关闭时发动机吸收功率，在较高转速时可有效进行发动机制动。 自动变速器的升档和降档根据发动机特性曲线，实现有效匹配，达到发动机动力性或经济性最佳。 　 　 —— 动力性最佳　　—— 经济性最佳 自动变速器基本换档控制 升　档： 设想两个节气门开度不同的驾驶员从原地停车起步，保持一定节气门开度行驶。 l号驾驶员保持10％节气门开度，缓慢加速汽车，在较早时间，发动机转速2000转左右换入　　　　　 第二档、三档和四档，保持较好的经济性。 2号驾驶员保持50％节气门开度，迅速加速汽车，在较晚时间，发动机转速4500转左右换入第二档、三档和四档，功率大动力性好，保证得到较大的加速度。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 另一个升档例子，如果2号驾驶员正以时速60公里每小时和节气门50％开度以三档行驶时，将节气门收回到10％开度时，变速器会立即升入第四档。这样使发动机在较低的转速下工作，能节油,并且噪音小。 降　档 作为降档控制的一个例子，假设１号驾驶员正以时速30公里每小时行使，并挂在第二档（由动力传动控制模块所决定的１０％节气门开度时）。如果１号驾驶员要超车，将加速踏板至50％节气门开度，像２号驾驶员那样，变速器就会降到第一档。发生降档是由于变速器按标定在时速30公里每小时时，如果节气门开度传感器读出50％节气门开度，就要操纵变速器换到第一档。1号驾驶员通过增加节气门开度到50%所发出的命令要求的适当的加速性能是由降挡来提供的。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 换档电磁阀 　　电子控制自动变速器使用两个换档电磁阀（1－2档和2-3档，有时称为A和B）来控制变速器的换档规律。动力传动控制模块操纵档换档电磁阀组成“通”和“断”的不同次序组合来控制换档阀的1-2，2-3和3-4位置。动力传动控制模块改变一个电磁阀的通/断状态来使变速器自动换入不同档位。 自动变速器换档感觉 换档感觉指的是离合器和制动带的接合速度。换档感觉是通过调整管路油压来控制的。动力传动控制模块通过压力控制电磁阀（PCS）来控制自动变速器管路油压。记住蓄能器和带量孔的止回球阀也帮助“微调”自动变速器换档感觉。 　　较高的管路油压提供更快的离合器或制动带的接合，这也称为牢固接合。在较高速度时需要牢固的接合，在急加速或发动机负荷增加时可以防止离合器接合后打滑。 压力控制电磁阀 　　由动力传动控制模块控制的电磁阀，用以根据汽车运行工况来连续调整变速器的管路油压和换档感觉。与换档电磁阀不同，压力控制电磁阀调整液压，并不是个简单的通/断电磁阀。这种类型称为脉冲宽度调制（PWM）的电磁阀。 变矩器锁止离合器 　　电磁阀调节变矩器锁止离合器的接合和分离压力。除时间外，还控制了变矩器锁止离合器电磁阀的接合和分离“感觉”。图中显示了采用经脉冲宽度调制的电磁阀的变矩器离合器接合的不同阶段。A和C之间的时间就是变矩器锁止离合器的接合时间。 电子控制的其它特点 　 电子控制的出现使得自动变速器可根据具体的行驶工况进行补偿调节。有些变速器类型有一个由驾驶员控制的模式开关。不同的驾驶模式包括正常模式、动力模式、冬天模式和手动换档模式。 　　 动力模式 在动力模式中，动力传动控制模块命令压力控制电磁阀提高管路油压，以一直获得较牢固　　　接合的换档。动力传动控制模块还略微延长换档时间以在升入下一高速档前提供更高的加速度。 冬天模式 在冬天模式中，如果轮胎开始在冰雪的路面上打滑，动力传动控制模块就会命令变速器在　　　第二或三档时汽车起步。因为第一档供给较大的扭矩给驱动轮，在较滑的情形下更容易使驱动轮轮胎打滑。当路面被冰雪覆盖时，这样会使在从红灯停车起步时更容易和更安全。 有些变速器类型没有冬天模式，但通过把选档杆置于手动二档可以提供类似的功能。在这些类型中，当将选档杆置手动二档时，第一档就被禁止出现。这就迫使汽车从变速器第二档开始起步。 　　 　　 手动换档模式 手动换档模式允许驾驶员以和手动变速器相同的模式操纵自动变速器的换档。驾驶员可把选档杆用作“换档杆”，并可在手动一档（第一档）、手动二档（第二档）、手动三档（第三档）和超速档（第四档）之间换档。然而，如果驾驶员企图在发动机转速过高时仍停留在一档或二档的话，动力传动控制模块就会通过拒绝变速器采用手动模式来保护。 失效保护 如果变速器电子设备因任何原因而失效，系统设计会保护变速器。 诊断能力 在电子控制下，动力传动控制模块在几乎所有汽车运行工况下连续不断地收集信息。这样，当发动机或变速器的性能未能达到要求的性能时，动力传动控制模块就能检测出来，如果性能差到一定程度时，动力传动控制模块就会在其记忆中存储一个诊断问题代码（DTC）。 小结： 液力-机械式自动变速器(AT)：变矩器通过导轮起增扭作用，克服增大的阻力。 当汽车行驶阻力小时，锁止离合器将变矩器的泵轮和涡轮锁住，可以提高传动效率。 液力自动变速器电子-液压控制系统根据汽车的负荷、路况和驾驶员意图对电磁阀，执行机构发出指令控制升档和降档、使汽车在发动机动力性或经济性最佳的工况或中间多种模式下工作，并调整管路油压，控制换档感觉更加平稳、舒适。