34 自动变速器电子控制系统

3.4自动变速器电子控制系统电控机械式自动变速器(AutomaticMechanicalTransmission,AMT)是在传统的手动齿轮式变速器基础上改进的。控制方式分类：电-液式、电-气式和全电式3种控制方式，其中采用最多的是电控-液动系统。3.4.1AMT基本原理根据对发动机节气门控制方式的差异，AMT分为刚性AMT和柔性AMT两大类。刚性AMT是指加速踏板和节气门之间有固定的机械联系，柔性AMT是指加速踏板和节气门之间不直接机械联系，而是通过电子控制器经步进电动机等执行机构控制节气门的“软”连接。一般地，在电喷发动机上采用刚性结构，在化油器发动机上则采用柔性结构。3.4.2AMT的电子控制系统1.电子控制单元1)组成2)由电源、CPU与存储器、输入电路与输出电路几部分组成。2)控制功能(1)变速控制先将各种最佳换挡规律存储于微机，然后根据两参数或三参数控制换挡。(2)离合器控制①为了补偿离合器片的磨损，需查明离合器部分接合的起点，它是离合器控制的重要参考点。②车辆起步与换挡时离合器的接合控制。③离合器的分离控制。④二次离合(相当于手动换挡的两脚离合器)控制。离合器的接合速度，由节气门开度、发动机转速、输入轴转速及离合器传递的转矩特性等参数控制的。在采样周期内，如果执行机构要求的目标接合行程r与实际接合行程x间有误差，为减小或消除其误差，则采用比例-积分调节器对电磁阀进行脉宽调制作自动校正。离合器行程的脉宽调节(3)发动机供油控制发动机供油控制的方法：电喷发动机用间断供油与延迟点火实现对供油的控制。可分为3个逻辑特性：发动机启动、加速控制和换挡时的控制。换挡时的控制主要是对其转速的控制。升挡时，需发动机降速；降挡时，需要进行两次离合器的操作，发动机再相应升速。(4)起步控制控制过程：离合器接合，节气门开度增大。起步控制的模式：一般有缓慢起步、正常起步、急速起步等形式。坡道起步：配以坡道起步辅助装置HSA及相应控制规律。3.4.3AMT的液压系统电控机械式自动变速器有电-液式、电-气式和全电式3种控制方式。电-气式换挡速度变慢；全电式调整困难；电-液控制应用最多。1.离合器的执行机构2.离合器的执行机构是单作用液压缸，由电磁阀V1、V3、V4控制，它们按需要有直径各不相同的节流孔，以满足最大接合速度。工作模式：有分离、保持分离、接合及保持接合4种。(1)分离电磁阀V1开放，V3、V4关闭。(2)保持分离V1、V2、V3均关闭。(3)接合V1关闭，V2、V3分别或同时工作。(4)保持接合V1、V2、V3均关闭。2.变速器的执行机构1挡换2挡过程：（1）使换挡阀V6换向，摘下1挡，进入空挡NR1；（2）使V7换向，选挡液压缸动作，使选挡杆从NR1进入N23位置，挡位信号接通，表示选挡到位；（3）使换挡阀V5换向，换挡液压缸反向动作，从而换入2挡；（4）换挡开关接通，ECU令离合器接合，发动机自适应地恢复供油。3.发动机执行机构对于电喷发动机，加速踏板和节气门之间为刚性连接；在化油器发动机上，通过电子控制器经步进电动机等执行机构控制节气门。3.4.4电子控制系统组成：信号输入装置(传感器、控制开关)、电子控制装置(ECU)、执行机构。信号输入装置ECU车速传感器发动机转速传感器节气门位置传感器水温传感器变速器油温传感器挡位开关换挡模式选择开关制动灯开关电子控制装置执行机构换挡电磁阀压力调节电磁阀O/D指示灯闭锁电磁阀1.信号输入装置1)节气门位置传感器2)与发动机控制系统共用。3)2)发动机转速传感器与发动机控制系统共用。3)车速传感器与发动机转速传感器工作原理相同，有电磁感应式和光电式。4)输入轴转速传感器作用：检测行星齿轮变速器输入轴转速，以更精确地控制换挡过程。与发动机转速传感器工作原理相同，多为电磁感应式。5)发动机冷却液温度传感器与发动机控制系统共用。6)自动变速器油温度传感器热敏电阻结构，安装在自动变速器底壳内。作为ECU进行换挡控制、油压控制、锁止离合器控制的依据。7)超速挡开关超速挡开关通常装在自动变速器操纵手柄上，用于控制变速器的超速挡。8)换挡模式开关选择自动变速器的换挡控制模式，即选择自动变速器的换挡规律。9)空挡启动开关不仅具有控制启动继电器线圈电路的功能，还可将变速器操纵手柄位置的信息传送给自动变速器的ECU，使ECU可判断操纵手柄的位置。10)停车制动开关ECU根据制动开信号，松开变矩器闭锁离合器，同时停车灯亮。3.ECUECU的功能：控制换挡时刻、控制超速行驶、控制闭锁离合器、控制换挡品质、故障诊断与失效保护等功能。1)控制换挡时刻2)选择不同的换档模式，有不同的换档规律，则有不同的换档时刻。(1)经济模式(economy)当发动机转速相对较低时，就会换入高一挡。(2)动力模式(power)发动机转速较高时，才换入高一挡。(3)普通模式(normal)介于经济模式与动力模式之间。(4)手动模式(manual)驾驶员可在各挡位之间以手动方式选择合适的挡位。(5)雪地模式(snow)适用于在雪地上行驶的方式。在起步时，自动变速器会自动选择2挡起步，当操纵手柄置于“2”位时，自动变速器保持在2挡工作。而操纵手柄置于“1”位时，自动变速器保持在1挡工作；2)后座控制在由N工况变为D工况时，自动变速器并非由空挡直接变为1挡，而是先升至2挡，然后再降到1挡，从而减小车辆的后座。3)超速行驶控制只有当换挡手柄位于D位且超速开关打开时，变速器才可能升入超速挡。防止自动变速器在发动机冷却液温度低于60℃时进入超速挡工作。4)控制闭锁离合器ECU在以下几种情况下可强制解除闭锁：（1）制动、或节气门全闭时，为防止发动机失速，ECU切断通向闭锁电磁阀的电路，强行解除闭锁。（2）动变速器升降挡过程中，ECU暂时解除闭锁，以减小换挡冲击。（3）如果发动机冷却液的温度低于60℃，闭锁离合器应处于分离状态，加速变速器预热，提高总体驾驶性能。5)控制换挡品质(1)执行机构外部控制缓冲控制使换挡接合柔和，如蓄能器、缓冲阀、节流阀等；定时控制使换挡摩擦元件分、合交替定时合理，如定时阀、干预换挡定时阀等；压力控制，如根据发动机负荷、车速、挡位、摩擦因数、液力变矩器速比及油温等参数，通过ECU控制比例电磁阀或高速电磁阀快速、精确自动按需调节压力。(2)执行机构自身改进如采用单向离合器、液力变矩器换挡时解锁，完成后再闭锁；采用分阶段作用液压缸等，可改善换挡品质。(3)电液反馈控制应用现代控制理论，对挡位离合器(制动器)油压实行电液反馈闭环控制，可以使其接合压力平缓地按最佳规律增长，实现平稳变速。电液反馈控制系统原理(4)动力源控制控制的主要是发动机的转矩和转速。换挡时发动机减少喷油、点火滞后等方法降低转矩。6)故障诊断与失效保护(1)故障诊断(2)发现故障，以故障码的形式储存在ECU的存储器内。一般以超速挡指示灯作为故障警告灯，若超速挡指示灯亮起后，按动超速挡开关也不能将它熄灭，即说明电子控制装置有故障。(2)失效保护个别部件失效时、其系统功能可用其他部件完全或部分代替，使系统能继续保持规定性能或不丧失基本功能，保证汽车返回维修点维修。完整的汽车电控系统，将系统控制、故障诊断与容错功能有机结合为一个整体。(3)故障诊断程序①传感器失效节气门位置传感器故障：怠速开关断开，按节气门开度为1/2控制；怠速开关接通时，按节气门全闭状态控制。车速传感器故障：自动变速器的挡位由操纵手柄位置决定：在D和S或2(低挡2)位固定为超速挡或3挡；在L(低挡1)位，固定在2挡或1挡。或者当车速传感器损坏时，用输入轴转速传感器来控制换挡。输入轴转速传感器故障：ECU停止发动机减小转矩控制。油液温度传感器出现故障：按80℃到100℃作为代替信号控制。②执行机构失效换挡电磁阀故障:两种处理方法：a、不论有几个阀出故障，ECU均停止所有换挡电磁阀工作，挡位由操纵手柄决定；b、其中一个失效，其他阀仍工作，仍能自动换挡，但会失去某些挡位。变矩器闭锁电磁阀故障：ECU停止闭锁离合器控制。油压电磁阀故障：ECU停止闭锁离合器控制，使油路压力保持最大值。③变速器电控系统发生故障检测装置发现AT电子控制系统出现故障时，发动机ECU发出信号，使变速器系统油压升高，接合元件传递转矩增加，缩短了打滑时间，使接合元件接合时产生的热量减少，延长了接合元件的使用寿命。(4)安全保护功能①倒挡保护当前进车速大于5km/h时，倒挡电磁阀失效，倒挡执行机构脱开，禁止换入倒挡。②手动降挡保护只有降挡后该挡的发动机转速低于该节气门下的极限转速时，才允许降挡。③超速保护当发动机超过极限转速时，正常电控系统失效，启用紧急模式。7).自动换挡规律换挡规律：是指两排挡间自动换挡时刻随控制参数变化的关系。换挡规律类型：单参数、双参数、组合型。1.(1)单参数换挡规律2.只以车速V为控制参数。V1←21→22→32←3V1V2α单参数换挡规律升、降挡之间的交错现象，称为换挡延迟或换挡重叠，其作用是防止“换挡循环(不断地来回换挡)”。(2)双参数换挡规律控制参数类型有：车速与节气门开度（常用）、液力变矩器泵轮转速与涡轮转速、车速与发动机进气歧管真空度等。从换挡延迟角度，双参数换挡规律又分为：等延迟型、发散型、收敛型、组合型4种。等延迟型换挡规律使小节气门时可以提前换入高挡，减小发动机噪声，又可延迟换回低挡，改善燃油经济性。发散型在大节气门开度时换挡延迟所引起的输入轴转速的变化较大、功率利用差。带强制低挡的发散型换挡规律，使它保持了换挡次数较少、舒适性高的优点，又克服了发散型的缺点，故它在轿车自动变速器中应用较多。收敛型的发动机工作转速低、燃料经济性好、噪声低、行驶平稳舒适，它适合于功率较低的货车。组合型是上述各种类型综合而成的换挡规律。在小节气门开度(α＜25%)时，以舒适、稳定、少污染为主，采用了单参数规律；在中节气门(25%＜α＜75%)时，以保证最佳燃料经济性为主，兼顾动力性，采用收敛型；当大节气门开度(α＞75%)时，则以获得最佳动力性为准，用等延迟型。(3)智能化换挡规律电子自动控制系统可存储多种规律供驾驶员选用，不仅有经济性规律、动力性(又称运动型)规律，而且还有一般(日常)规律、环境温度及随外界条件变化的规律等。在前进挡(D)中，当加速踏板踩下的速率dα/dt超过程序中设定的速率时，ECU由经济性转变为动力性规律。将车速V和节气门开度α的组合分成一定数量的区域，每个区域有不同的节气门开启速率程序值。当实际值大于它时，为动力性规律，反之为经济性规律。车速4/43/42/41/4节气门开度选择动力模式选择动力模式3.执行电磁阀分类：开关式电磁阀和脉冲式电磁阀两大类。1)开关式电磁阀2)作用：开启和关闭自动变速器油路，可用于控制换挡阀及液力变矩器的闭锁控制阀。(a)(b)开关式电磁阀1—电磁线圈；2—衔铁和阀芯；3—阀球；4—泄油孔；5—主油道；6—控制油道2)脉冲式电磁阀作用：控制油路中油压的大小。工作原理：电磁阀在脉冲电信号的作用下不断反复地开启和关闭泄油孔，ECU通过改变脉冲的宽度（即占空比）来改变电磁阀开启和关闭的时间比例，而达到控制油路压力的目的。占空比越大，经电磁阀泄出的压力油就越多，油路压力就越低。脉冲式电磁阀1—压力油出油口；2—压力油进油口；3—接线器；4—限流钢球；5—线圈；6—骨架；7—泄压口小结：1、电控机械式自动变速器2、信号输入装置3、ECU4、执行电磁阀作业：1．AMT的控制功能有哪些？2．自动变速器ECU的功能有哪些？