第六章自动变速器电子控制系统故障自诊断

第六章自动变速器电子控制系统故障自诊断第一节电控系统工作原理传统自动变速器主要有液压装置和机械装置组成。在传统自动变速器中，由于工作油液流动产生热量，会损失相当大的发动机转矩；同样，由于换档也取决于油液的运动，故升档和降档都销有延迟。因此传统自动变速器已不能快速响应汽车行驶的需要。采用电子控制可降低动力损失，使变速器的工作响应更迅速、更可靠。电控自动变速器还可以降低变速器的液压阀，由于结构简单化，也提高了可靠性，降低了成本。一、电子控制自动变速器结构（一）什么是ECTECT是电子控制自动变速器（ELECTRONICCONTROLTRANSMISSIOM）的简称。它是利用电子控制技术来进行控制的变速器。除了阀体，自动变速器本身实际上与全液压控制变速器是一样的，它有电子元件、传感器、电子控制元件及若干执行器组成，如图6-1所示。图6-1电空系统元件图（二）如何识别ECTECT的基本形状与全液压控制变速器是一样的，所以识别它的唯一方法是判断是否有车速传感器。全液压控制自动变速器有一个速控液压阀，而ECT没有速控液压阀，却使用了一个车速传感器（图6-2）。图6-2电控变速器的识别全液压控制变速器的工作原理是，用机械的方法将车速转变为速控液压，将节气门开度转变为节气门液压，并且使用了这些液压控制行星齿轮机构中的离合器和制动器的工作，从而控制变速器的换档正时，这叫做“液压控制方法。”可是，在ECT中，传感器用电子的方法检测车速和节气门开度，并且将该信息以电信号的形式传至电子控制单元（以后简称ECU）。然后ECU根据这些数据控制换档电磁阀的工作，从而控制换档正时。（三）全液压控制变速器与ECT的比较图6-3电控（上）与液压控制变速器（下）控制的比较在全液压控制变速器中，换档是由液压控制装置按如下方法进行的（图6-4）图6-4液压控制变速器简图ECT添加了一个ECU，根据车速和节气门开度的信号控制换档，除此之外，ECT与全液压控制变速器基本上是一样的。ECT按如下方式控制换档（图6-5）：图6-5电控变速器控制简图注意：在ECT中节气门拉线仅用于调节管道压力。它不控制换档正时，这一点与全液压控制变速器不同。ECT的电子控制系统控制ECT的换档正时和锁止正时，它有各种输入信号、一个控制装置及各个执行器组成。图6-6以丰田A140E为例说明这些组件的关系。与全液压控制变速器相比，ECT具有如下优点：①驾驶员可以选择自己喜欢的行驶模式。在全液压控制变速器中，行驶模式（即换高档及换低档的正时，以及锁止离合器及分离的正时）被设计在变速器中，不可以改变。可是，在ECT中，ECU储存有几个行驶模式（称为常规模式及动力模式或经济模式），驾驶员只要按一下行驶模式选择开关，就可选择到最适合当时驾驶条件的行驶模式。②减小换档冲击。因为ECU根据驾驶条件，精确控制换高档、换抵挡及锁止离合器的正时，所以换档冲击比较小。③减小油耗。因为ECU根据驾驶条件以最佳的方式控制换高档及换低挡的正时，所以即使在低速范围，所止离合器也可以工作，从而降低了油耗。④自我诊断及存储功能。ECU有一个内置的自我诊断系统。它将电子控制系统中可能发生的任何故障储存在存储器中，并且可以帮助技术人员进行故障分析。⑤失效保护功能。ECU有一个备用失效保护系统，以保证即使电子控制系统有故障时也能行驶。图6-6典型电控变速器控制回路简图二、电控系统的工作原理ECT的ECU具有如下功能：控制换档正时；控制锁止正时；其它控制；诊断；失效保护。1、换档正时控制⑴概述ECT的ECU将换档杆在各个位置（“D”、“2”或“L”档位）及每个行驶模式（常规或动力）下的最佳换档模式编程存入存储器中。ECU根据适当的换档模式，根据来自车速传感器的车速信号，以及来自节气门位置传感器的节气门开度信号打开或关闭换档电磁阀。这样，ECU可操纵各电磁阀，打开或关闭通往离合器及制动器的液体通道，使变速器得以换高档或换低档（图6-7）。注意：ECU仅在汽车前进时才提供换档正时及锁止正时,在倒档、驻车及空档中，变速器是用机械的方法而不是电子的方法控制的。⑵换档方式如下列图表所示，ECU编有程序，以根据行驶模式及换档位置选择换档方式。图6-7ECU控制原理框图表6-1选择换档方式换档驾驶模式常规动力“D”S—1*S—2*“2”S—3*S—3*“L”S—4*S—4**S—1、S—2、S—3、S—4代表换档方式注意：每个档位的换档方式及行驶模式因车型而异，详见有关的修理说明。换档方式S-1：“D”档位，常规式适用于市区、郊区及公路行驶。燃油消耗及加速性能良好。例如：在图6-8中，节气门打开50%，输出轴转速在1500r/min时使ECU从第1档换高档至第2档；转速在2500r/min时，从第2档换高档至第3档；转速在4000r/min时，从第3档换高档至超速档。图6-8“D”档位常规式换档方式S-2：“D”档位动力方式：这是车速的最好方式。因此，变速器换高档或换低档的速度高于常规方式。例如：在图6-9中，节气门打开50%，在输出轴转速为1800r/min时，ECU从第1档换高档至第2档；转速在3100r/min时从第2档换高档至第3档；转速在4500r/min时，从第3档换高档至超速档。图6-9“D”档位动力方式换档方式S-3：“2”档位（与行驶方式无关）。这相当于传统自动变速器中的“2”档位。这个速度档位包括的范围很广，这个方式还有一个优点：当汽车在山路上行驶中时，可以实现发动机制动。但是，为了防止发动机超速运转，变速器自动进入第三档，见图6-10所示（见有关的修理手册）。图6-10S-3、“2”档位换档方式S-4：“L”档位（与行驶方式无关），如图6-11。2、超速档控制在正常行驶中，ECT的ECU按照前文件所示的换档方式换高档，但是根据以下传感器的情况，不管是否以超速档行驶，超速档均被取消。⑴超速档主开关如果这个开关被驾驶员有意关断，超速档便取消，变速器也就不会换高档至超速档。图6-11S-4、“L”档位如果已在超速档，变速器则换档至第3档。⑵巡行控制ECU在以超速档驾驶时，如果车速降至比巡行控制中设定的速度低约10km/h,巡行控制ECU便传送一个信号至ECT的ECU，以脱离超速档，并防止变速器换回超速档，直至车速达到巡行控制ECU存储器中的设定速度。⑶发动机的ECU（来自水温传感器）如果在冷却液温度低的时候超速驾驶，发动机会开始爆震，并且不能提供足够的动力。因此，要预先在发动机ECU中设定超速档取消，如果冷却液温度降至设定温度以下，发动机ECU便向ECT发出一个信号（接地）。这是，ECT的ECU将不会换高档至超速档。图6-12超速档控制原理3、锁止的控制⑴概述ECT的ECU将各种行驶模式（常规与动力）下锁止离合器的工作方式编程存入存储器中。根据这个锁止方式，ECU按照车速信号及节气门开度信号打开或关闭三号电磁阀。根据三号电磁阀是打开或关闭，锁止控制阀改变作用在变矩器上的控制变矩器压力的液压通道，以接合或分离锁止离合器。工作流程如图26-13所示。⑵锁止机构工作条件如果下列三个条件同时存在，ECT的ECU就会接通三号电磁阀，以操纵锁止系统：①汽车以第2档或第3档或超速档（“D”档位）行驶。②车速等于或高于规定速度，节气门开度等于或高于规定值。③ECU没有收到锁止系统强制取消信号。图6-13锁止控制原理⑶锁止控制ECU控制锁止系统，其方法是在常规模式时以低于动力模式时的速度使其结合。ECU也控制锁止正时，以便在换档中减小冲击。如果变速器在锁止系统工作时换高档或换低档，则ECU便使锁止系统不工作。这有助于减小换档冲击。在换高档及换低档完成以后，ECU使锁止系统重新工作。注意：在第2、3档和“D”档位的超速档能进行锁止。但是，只有当车速达到规定速度（这取决于节气门的开度）时，锁止才开始工作。⑷锁止的强制取消如果下列三个条件同时存在，ECU就会关断三号电磁阀，以分离锁止离合器：①停车灯开关接通（制动时）。②节气门位置传感器的IDL触点闭合。③冷却液温度低于60℃。④当巡行控制系统工作时，车速降至设定速度以下至少约10km/h。上述①、②的目的是在后轮锁止时防止发动机熄火；③的目的是改善行驶的全面性能，加速变速器的预热；④的目的是使变矩器工作，以使转矩倍增。4、其他控制⑴“N”-“D”换档缓冲控制在变速器从“N”档位换至“D”档位时，换档缓冲控制系统为防止变速器直接换入第1档，先使之换入第2档或第3档，然后再换入第1档。这样做的目的是为了减小换档冲击和车尾下坐。工作流程如图6-14所示。只有当下列所有条件同时存在时，换档缓冲控制才工作：汽车暂时停止；停车灯开关接通；IDL触点接通；变速器从“N”档位换至“D”档位；冷却液预热。⑵发动机转矩控制器（仅适用某种车型）为了防止换档冲击，在换档过程中，点火正时暂时延迟，以便减小发动机的转矩。发动机及变速器的ECU根据换档杆位置（“D”“2”或“L”）所选择的换档及锁止方式，以及行驶模式（常规或动力）控制换档。图6-14“N”-“D”换档缓冲控制原理发动机及变速器的ECU根据发动机转速信号（Ne）及变速器输出轴转速信号（SP2）判断驾驶条件，然后根据换档方式（1-2、2-3、3-超速、超速-3、3-2、2-1）及节气门开度确定点火正时延迟的最佳量。工作流程如图6-15所示。有关的信号：发动机转速（Ne）；车速(SP2)；节气门开度(VTA)；冷却液温度(THW)；换档方式(S1、S2)；蓄电池（+B）；超速挡直接离合器车速传感器（NCO）（今适用于丰田A342E）。图6-15发动机转矩控制原理1、节气门位置传感器节气门位置传感器安装在节气门体上随着节气门开度的变化和节气门轴的转动带动该传感器内的电刷滑动或导向凸轮转动，将节气门打开的角度信号转换成电信号送到ECU。节气门开度传感器一方面用来检测节气门打开的角度，作为发动机负荷大小的参考信号，另一方面反应节气门开度变化的速度，以便反映驾驶员的驾车意图。对于自动变速器的电子控制系统来说，节气门位置传感器主要是用于检测节气门的开度，反映发动机的负荷大小，作为换挡时刻控制的一个重要信号。对于发动机燃油喷射系统来说，节气门位置传感器是喷油量控制的一个重要信号。传感器的VC端子上有来自ECU的5V电源电压，VAT端子的电压作为反映节气门开度的信号电压输入ECU，其输出特性如图6-17。另一个电刷触点在气门全关闭时与怠速触点IDL接触。IDL触点信号主要用于判断发动机是否在怠速工况，以及在行车过程中用于断油控制的点火提火提前角的修正。图6-16节气门位置传感器结构示意图图6-17节气门位置传感器输出特性2、车速传感器车速传感器装在输出轴附近，用来检测输出轴的转速，电脑根据车速传感器的信号计算出车速，并根据车速信号控制换档。在丰田车中，为了确保ECT的ECU随时获得正确的车速信息，车速信号由两个车速传感器输入。为了进一步确保信息的精确性，ECT的ECU不断比较这两个信号，看它们是否相同(图6-18)。(1)2号车速传感器(主车速传感器)一个装有内置式磁铁的转子安装在变速器主动小齿轮或输出轴上。每当该轴(即转子)旋转一整圈时，磁铁便启动簧片开关(该开关安装在主车速传感器内)产生一个信号(图6-19)。该信号(相当于全液压控制变速器中的调整器液压力信号)被传送至ECU，ECU便用它控制换档点和锁止离合器的动作。输出轴每转一圈，该传感器输出一个脉冲。该传感器适用于FR型(前置发动机后轮驱动)车辆。该传感器安装方法如图6-20所示。图6-18车速传感器图6-192号车速传感器图6-20安装方法图6-211号车速传感器(2)1号车速传感器(后备车速传感器)该传感器装在速度里程表中(图6-21)，如果主车速传感器发生故障，则它起主速度传感器的作用。车速表软轴每转一圈，该传感器输出4个脉冲信号。注意：如果两个车速信号均正确，来自2号车速传感器的信号在与1号车速传感器的输出比较以后，用于换档正时控制(图6-22)。如果2号车速传感器的信号是错误的，ECU立即停止使用该信号