电控液力自动变速器

第二部分电控液力自动变速器

一、教学目的和基本要求

通过此章内容的教学，让学生了解电控液力变速器的优、缺点，组成及分类；掌握电控液力变速器的结构和工作原理及典型轿车液力变速器的结构形式；了解电控液力自动变速器的使用注意事项，检查、试验的方法，分析常见故障的现象、原因及诊断排除方法。

二、教学内容及课时安排

第一节概述理论教学：1学时

第二节电控液力自动变速器的结构与工作原理理论教学：1学时；电控液力自动变速器的拆装实践技能：1学时。

第三节典型轿车电控液力自动变速器理论教学：1学时。

第四节电控液力自动变速器的使用与检修理论教学：1学时；

电控液力自动变速器的检测、诊断实践技能：1学时。

三、教学重点及难点

重点：电控液力自动变速器各机构和控制系统的分类、结构及工作原理；电控液力自动变速器的性能检查方法。

难点：组合式行星齿轮系统的动力传递路线；液压控制系统的原理；电子控制系统的电路及工作情况。

四、教学基本方法和教学过程

此内容采用理实一体化教学方法，在教学中对液力变速器的结构原理部分授课先理论后实践；性能检查授课理论实践同步进行。

第一节概述

一、电控液力变速器的优缺点

（一）优点

1.整车具有更好的驾驶性能。

2.良好的行驶性能。

3.较好的行车安全性。

4.降低废气排放。

（二）缺点

1.结构较复杂。

2.传动效率低。

二、电控液力自动变速器的组成

（一）液力变矩器

安装在发动机与变速器之间，将发动机转矩传给变速器输入轴。与普通离合器的区别是靠液力来传递力矩，可改变发动机转矩，并能

实现无级变速。

（二）齿轮变速机构

可形成不同的传动比，组合成电控自动变速器不同是挡位。绝大部分采用行星齿轮机构进行变速，也有采用普通齿轮机构变速的。

（三）换挡执行机构

其功用与同步器相似，但受液压系统控制。包括：离合器、制动器、单向离合器。

（四）液压控制系统

图2-4 液压控制系统的组成

主要控制换挡执行机构的工作，由液压泵及各种液压控制阀和液压管路等组成。

（五）电子控制系统

与液压控制系统合称为电液控制系统。包括：电子控制单元、各类传感器及执行器等。

四、电控液力自动变速器的分类

后驱动自动变速器

（一）按驱动方式分类

前驱动自动变速器（即自动驱动桥）

3个前进挡

（二）按前进挡的挡位数不同分类4个前进挡

5个前进挡

行星齿轮式自动变速器（三）齿轮变速器的类型分类

平行轴式自动变速器

液力控制自动变速器

（四）按控制方式分类

电子控制自动变速器

按钮式

（一）自动变速器换挡元件的类型有

拉杆式

（二）换挡操纵手柄通常有4~7个位置，并举例说明。

P位：停车位

R位：倒挡位

N位：空挡位

（三）功能D（D4）位：前进位

3（D3）位：高速发动机制动挡

2（S或称为闭锁挡位）位：中速发动机制动挡

L位（1位或称为闭锁挡位）低速发动机制动挡第二节电控液力自动变速器的结构与工作原理

一、液力变矩器

（一）液力偶合器

1.结构

2.工作情况

3.动力传递过程

发动机机械能泵轮油液涡轮叶片涡轮

4.通过液力偶合器的特性曲线及传动效率公式说明因液力偶合器不能改变所传递

的转矩大小，使得相应的变速机构需增加挡位造成的弊端。

（二）液力变矩器的结构与工作原理

泵轮：是液力变矩器的输入元件。

1.液力变矩器的组成涡轮：是液力变矩器的输出元件。

导轮：是液力变矩器的反应元件。

2.液力变矩器的工作原理

（三）液力变矩器的工作特性

1.特性参数

（1）转速比：是涡轮转速与泵轮转速之比，用来描述液力变矩器的工况。

（2）变矩系数K：是涡轮转矩和泵轮转矩之比，用来描述液力变矩器改变输入转矩的能力。

（3）效率η：是涡轮轴输出功率与泵轮轴输入功率之比。

（4）穿透性：是指变矩器和发动机共同工作时，在节气门开度不够的情况下，变矩器涡轮轴上的载荷变化对泵轮轴转矩和转速影响的性能。

2.特性曲线

（1）外特性及外特性曲线：

外特性是指：泵轮转速（转矩）不变时，液力元件外特性参数与涡轮转速的关系。

外特性曲线是指：泵轮转矩不变，涡轮转矩与涡轮转速或转速比的关系曲线。

液力变矩器的这种外特性，能够自动地适应汽车行驶情况的需要，这是液力变矩器的一个很重要的特性——自动适应性。所以，液力变矩器是一种在一定范围内能够随汽车行驶情况而自动改变转矩的无级变速器。

（2）原始特性曲线：是泵轮转速不变时，变矩系数K和效率η随转速比i WB 的变化规律曲线。

（3）原始特性曲线分析：

①机械损失：包括轴承、密封件等的摩擦损失及圆盘损失。

②泄漏损失：即循环圆内液体的损失。

③液力损失：即液体在循环圆内运动的损失，包括摩擦损失和冲击损失两个部分。

液力变矩器工作时各工作轮入口处的冲击损失：

泵轮入口

涡轮入口

导轮入口处

3.转矩放大特性

4.偶合工作特性

5.失速特性

（四）液力变矩器的种类

1.三元件液力变矩器

三元件是指：其工作轮的数目为三个，由泵轮、涡轮和导轮组成。

特点是：工作效率在进入偶合区之前先达到最大值，然后有所下

降，进入偶合区之后又继续上升。

2.四元件液力变矩器（结构复杂，近年很少使用）

采用两个导轮分别装在各自的单向离合器上，形成双导轮。

（五）液力变矩器的锁止机构

1.由锁止离合器锁止的液力变矩器

电控自动变速器必须满足五个方面的条件，ECU才能使锁止离合器进入锁止工况。

（1）发动机冷却液温度不得低于53~65℃。

（2）挡位开关指示变速器处于行驶挡。

（3）制动灯开关必须指示没有进行制动。

（4）车速必须高于37~ 65km/h。

（5）来自节气门开度的传感器信号，必须高于最低电压，以指示节气门处于开启状态。

2.由离心式离合器锁止的液力变矩器

3.由行星齿轮机构锁止的液力变矩器

二、齿轮变速机构

（一）平行轴式齿轮变速机构

普通齿轮

1.基本变速机构的组成

平行轴

2.变速原理

（二）行星齿轮变速机构

1.单行星排

太阳轮

组成齿圈

装有行星齿轮的行星架三元件

为分析运动规律，设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3，齿数分别为z1、z2和z3，齿圈与太阳轮的齿数比为α。根据能量守恒定律，由作用在该机构各元件上的力矩和结构参数可导出表示单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式

n1+αn2-(1+α)n3=0

由上式可见，单排行星齿轮机构具有两个自由度，在三个基本构件中任选两个分别作为主动件和从动件，而使另一元件固定不动，或使其运动受一定的约束，则机构只有一个自由度，整个轮系以一定的传动比传递动力。

（1）太阳轮为输入元件，由行星架输出，齿圈被固定。传动比

为：

i13=1+α

（2) 输入元件是行星架，由太阳轮输出，齿圈被固定。传动比为：

i31=1/(1+α)

（3) 固定元件是太阳轮，动力经齿圈输入，由行星架输出。传动比为：

i23=1+z1/z2

（4) 固定元件是太阳轮，输入元件是行星架，输出元件是齿圈。传动比为：

i32=z2/(z1+z2)

（5) 输入元件是太阳轮，行星架被固定，行星齿轮只能自转，并带动齿圈旋转输出动力。太阳轮的旋转方向与齿圈相反，传动比为：

i12=-z2/z1

（6) 输入元件是齿圈，行星架被固定，行星齿轮只能自转，并带动太阳轮旋转输出动力。太阳轮的旋转方向与齿圈相反，传动比为：

i21=-z1/z2

（7) 若三元件中的两元件被连接在一起转动，则第三元件必然与这两者以相同的转速转动。

（8）若所有元件均不受约束，则行星齿轮机构失去传动作用。

行星齿轮机构与外啮合齿轮机构相比具有以下优点：

（1）所有行星齿轮均参与工作，都承受载荷，行星齿轮工作更

安静，强度更大。

（2）行星齿轮工作时，齿轮间产生的作用力由齿轮系统内部承受，不传递到变速器壳体，变速器可以设计得更薄、更轻。

（3）行星齿轮机构采用内啮合与外啮合相结合的方式，与单一的外啮合相比，减小了变速器尺寸。

（4）行星齿轮系统的齿轮处于常啮合状态，不存在挂挡时的齿轮冲击，工作平稳，寿命长。

2.双行星排

三、换挡执行机构

（一）多片离合器

1.作用

是将变速器的输入轴和行星排的某个基本元件连接，或将行星排的某两个基本元件连接在一起，使之成为一个整体转动。

2.湿式多片离合器的组成

离合器鼓、离合器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片、花键毂等。

3.结构

（二）制动器

作用：是固定行星齿轮机构中的基本元件，阻止其旋转。

1.片式制动器

制动器活塞

回位弹簧、

（1）组成钢片

摩擦片

制动器毂

（2）简介结构和工作原理

片式离合器、制动器所能传递的动力大小与摩擦片的面积、片数及钢片与摩擦片间的压紧力有关，压紧力的大小由作用在活塞上的油压及作用面积决定，但增大油压会引起接合时的冲击。

一般摩擦片为2~6片，钢片等于或多余摩擦片的片数。

（3）特点：工作平顺性较好，还能通过增减摩擦片的片数来满足不同排量发动机的要求。

2.带式制动器

制动带

组成

伺服装置

刚性制动带（厚）

按变形能力分类

挠性制动带

单边式

按结构分类

双边式

直接作用式

制动器伺服装置分类

间接作用式

调整制动带与制动鼓之间间隙的常见结构有以下三种：

（1）长度可调整的支承销。

（2）长度可调的活塞杆（或推杆）。

（3）调整螺钉。

（三）单向离合器

1.作用：是使某元件只能按一定方向旋转，在另一个方向上锁止。

滚子式

2.类型

楔块式

四、组合式行星齿轮系统

（一）辛普森行星齿轮系统

它是三速行星齿轮系统，能提供三个前进挡和一个倒挡。

结构特点：前后两个行星齿轮机构共用一个太阳轮。

执行机构的组成：前进离合器（C1），直接挡离合器（C2），单向离合器（F），二挡制动器（B2）和低、倒挡制动器（B3）。

各挡执行元件工作情况

D 2 〇 〇 3 〇 〇

R

〇 〇

各挡传递路线为： 1.D 位1挡 动力传递路线是第一轴、前排齿圈、太阳轮、后

排齿圈、第二轴。

2.D 位2挡 动力经第一轴、前排齿圈和行星架输出给第二轴。

3.D 位3挡 前排太阳轮和齿圈均与第一轴相连，将第一轴的

动力直接传给第二轴。

超速挡行星架

前行星架 后行星架

中间轴 输入轴 输出轴 超速挡太阳轮 超速挡齿圈 前行星齿圈 太阳轮 后行星齿圈

超速挡行星架

前行星架 后行星架

中间轴 输入轴 输出轴 超速挡太阳轮 超速挡齿圈 前行星齿圈 太阳轮

后行星齿圈

4.R 位 动力竟第一轴、太阳轮、后排行星齿轮和后排齿圈传

至第二轴。

（二）拉维娜行星齿轮系统

结构特点：两星星排共用行星架和齿圈，小太阳轮、短行星轮、

长行星轮、行星架及齿圈组成一个双行星轮式行星排。

四个独立元件：小太阳轮、大太阳轮、行星架和齿圈。

各挡传递路线为：

1.D 位1挡 第一轴、小太阳轮、短行星齿轮、长行星齿轮、

齿圈。

超速挡行星架

前行星架 后行星架

中间轴 输入轴 输出轴 超速挡太阳轮 超速挡齿圈 前行星齿圈 太阳轮 后行星齿圈

2.D位2挡第一轴、小太阳轮、短行星齿轮、长行星齿轮、齿圈。

3.D位3挡大、小太阳轮被锁成一体，长短行星齿轮同方向旋转，整个行星齿轮系统被联锁成一体，以直接挡传递动力。

4.R位大太阳轮、长行星齿轮、齿圈。

（三）带有超速挡的行星齿轮系统

五、液压控制系统

（一）液压泵

齿轮泵

类型转子泵

叶片泵

液压泵的组成原理

1.叶片泵分为：

（1）定量泵—油泵的排量不变。为保证发动机低速时的正常泵油，以满足自动变速器的工作需要，要求油泵的排量应足够大。但发动机高速时，因泵油量增多，此时的泵油还必须排泄掉，从而造成发