汽车底盘电控技术-自动变速器(液压控制系统)

⑵ 初级调节阀（主调压阀）
作用：根据发动机转速和节气门开度自动调节整个液压控制系 统油压（主油路油压） ，并保持各系统油压稳定。 组成：调节阀、弹簧、调节柱塞等
原理：油泵不工作 时，在弹簧作用下， 调节阀和调节柱塞 分别处于上、下端； 油泵工作时，作用 在调节阀上端的油 压使其下移，通过 调节出油口和泄油 口的面积，调节系 统油压。
1-次级调节阀 2-节气门阀 3-止回阀 4-限压阀 5-初级调节阀 6-降挡柱塞 7-油泵 8-冷却器旁通阀
⑴ 节气门阀与降挡柱塞
与降挡柱塞安装在同一阀孔中，滚轮与一凸轮接触，凸轮与节 气门相连。 节气门阀的作用：将节气门开度变换为液压信号（节气门压力）， 以调节主油路油压、变矩器补偿油压和润滑油压。 降挡柱塞的作用：节气门开度大（﹥86%），输出降挡压力，实现 强制降挡，以获得良好加速性能。
上阀体：缓冲阀体、油压调节阀体、油泵本体
丰田A540E自动变速器阀体： 上阀体：2挡滑行调节阀、孔板节流阀、节气门阀、节气门油压控 制随动阀、止回阀、1号蓄压器控制阀、锁紧中继控制阀 下阀体：次压调节阀、2号蓄压器控制阀、保险阀、3-4挡换挡阀、 低档滑行调节阀、1-2挡换挡阀、2-3挡换挡阀、次级调压
2、ATF的类型
进口车多采用美国的传动液PTF(Power Transmission Fluid)，其 类型如下：
3、ATF的使用注意事项
① ATF不能错用、混用。不同类型的自动变速器使用的ATF会 不同 ② 散热器工作良好。传动液正常使用温度一般为50~80 ℃，最 高达170 ℃，过高会变质。 ③ 通风塞保持通畅。位于变速器壳体上，若堵塞会使传动液因 压力过高而泄漏。
1、ATF的功能与性能要求 功能： ① 传递动力的介质（变矩器）
② 传递压能的介质（液压控制系统） ③ 润滑作用 ④ 冷却作用 要求： ① 适当的粘度和良好的粘度稳定性。 自动变速器的工作温度范围一般为-40 ~+170℃，其粘 度变换范围也较大。 下表为PTF-1类传动液的粘度特性：
② 良好的热氧化稳定性。否则会产生高温氧化沉淀物 ③ 良好的抗磨性。保证齿轮变速器零件不易磨损 ④ 良好的抗泡性。起泡会降低液力传动效率和液压控制的 灵敏度，油压波动，甚至供油中断。 ⑤ 对橡胶密封材料具有良好的适应性。不会使其产生明显 膨胀、收缩和硬化，以导致传动液泄漏。
Fra Baidu bibliotek
1、换挡规律对汽车性能的影响
⑴ 对动力性的影响 图为一定油门开度下，相邻挡位变速器输出功率与车速的关系
车速在Vc点换挡可利用最大输出 功率; 考虑降挡速差，降挡点选在VA 结论： 降挡速差越大，功率利用越差； 换挡点越靠近功率曲线交点，动 力性越好。
⑵
对换挡次数的影响 图为一定油门开度下，相邻挡位的牵引力与车速的关系 若升挡点为V1；降挡点选在V2。
② 转子泵（摆线泵） 是一种特殊齿形的内啮 合的齿轮泵 组成：内转子和外转子 特点：高速性能好，噪音 小，运转平稳；流 量脉动大 原理：内转子为主动齿， 外转子的转速比内转子每 圈慢一个齿。
③ 叶片泵 组成：定子、转子、叶片等 特点：运转平稳，噪音小， 流量均匀；结构复杂 原理： 转子直径、宽度、偏心越大， 泵的排量越大。
⑵ 辅助装置
① 油箱 类型：总体式— 以变速器油底壳为油箱 分离式— 由油管与变速器相通 ② 滤清器 设有三种滤清器： 进油滤清器（粗滤器）— 油泵吸油端。防大颗粒或纤维杂质 油底壳有磁铁吸附金属颗粒 以金属滤网或纺织物为材料 精滤器— 回油管或油泵输出管上。防微小颗粒 阀前专业滤清器— 精密的控制阀前。更精密 用多层金属丝或微孔滤纸
F 2 F21 F22 P 2

4
(D D )
2 1 2 2
结论：液压阀的两端有不同直径的阀环时，液压油合力的大小取决 于两直径的差，合力的方向指向直径大的一端。 当A口作用有P1的液压油时，其作用力为：
F1 P 1
则阀的移动情况：

4
D
2 1
F1＜F2+Fs时，阀左移至左端； F1＞F2+Fs时，阀右移，液压油 从C口流出；
⑴ 保证最佳的换挡规律；以获得良好的动力性、经济性和排放性 ⑵ 换挡平稳、换挡品质好、使用寿命长； ⑶ 换挡准确、及时； ⑷ 驾驶员可干预自动换挡； ⑸ 操纵系统工作稳定、可靠；
二、液压控制系统的原理和组成
1、控制原理
液压控制系统的主要组成：油泵、阀体和控制阀等 自动换挡的控制信息(或参数 )：变速杆位置、油门开度、车速
3、阀体和控制阀
阀体内安装各种控制阀，是液压控制系统的主要组成部分； 车型不同，阀体和控制阀也不尽相同。 本田MPYA自动变速器阀体： 下阀体：主阀体、辅助阀体、节流阀体 上阀体：缓冲阀体、油压调节阀体、油泵本体
本 田
MPYA
自 动 变 速 器 阀 体
下 阀 体 ： 主 阀 体 、 辅 助 阀 体 、 节 流 阀 体
第四节 换挡控制阀及各挡油路 一、换挡规律及其对汽车性能的影响
1、换挡规律
即：换挡时油门开度和车速的关系 最佳的换挡车速取决于油门开度，如图所示 AA’曲线决定Ⅰ挡升入Ⅱ挡时刻
BB’曲线决定Ⅱ挡降入Ⅰ挡时刻
升降挡之间有一重叠区 降挡速差：V2-V1即，可减少不 必要的换挡 干预换挡：同一车速下，改变油 门开度，可实现升降挡。
2、油泵及辅助装置 ⑴ 油泵
作用：使液压油产生一定压力，供给液压控制系统，保证操纵 系统各零件润滑。 类型： 定量泵：排量一定。如：齿轮泵、转子泵、叶片泵 变量泵：排量可变。 ① 齿轮泵 类型：内啮合和外啮合 组成：见图 注： 主动齿轮有两个花键与泵轮轴相连，发动机转油泵就转供油； 油泵输出油路中装有泄压阀，以限制最高输出压力；
2、系统组成 主要组成：油泵、阀体和控制阀等
根据功能包括： ⑴ 供油和调压部分；—油泵和调压阀等 ⑵ 换挡参数信号转换部分；—变速杆位置、油门、车速 ⑶ 换挡控制器；—各种换挡控制阀
⑷ 换挡执行机构；—离合器、制动器、单向离合器
⑸ 换挡品质控制部分；—蓄压器、缓冲阀、定时阀、压力调节阀等 换挡品质即换挡过程的平稳性（或平顺性）
第四章 液压控制自动换档系统 主要内容：
1、概述 2、供油与调压系统 3、自动换挡控制参数信号转换 4、换挡控制阀及各挡油路
5、换挡品质及控制
第一节 概 述 一、自动变速器换挡控制的基本要求
1、换挡控制系统的作用 根据自动变速器换挡杆的位置及汽车行驶状态（车速、 负荷等因素），按照设定的换挡规律，通过控制换挡执行 元件，实现挡位的自动变换。 2、换挡控制的基本要求
节气门开度较大时， 节气门压力增大， 使调节柱塞上移， 使系统油压提高， 以满足大负荷的要
求。
R挡时，来自手动阀 的压力油使柱塞上
移，使系统油压升
高。
⑶ 次级调节阀
作用：根据节气门开度自 动调节液力变矩器和润滑油路 油压。
原理：当系统油压升高时，阀 下移，使润滑油压增大；系统 油压过高时，阀下移而连通泄 油孔，使油压下降。 节气门油压增大时，阀上移， 油压升高。 停机时，单向阀将变矩器油路 关闭。
结论： ① 液压控制系统主油路油压随发动机负荷的增大而增大； ② 变速杆在P、R、N位时，由于节气门阀输出压力增大而使 主油路油压也增大。 ③ 变速杆在D、2、L位时，负荷相同下，车速提高而使节气 门阀输出油压降低，主油路油压也降低。
三、自动变速器传动液(ATF—Automatic Transmission Fluid)
F1＝F2+Fs时，处于平衡状态。
第二节 供油与调压系统 一、供油系统
1、供油系统的功能与组成 功能：
⑴ 向变矩器供油，并维持油压； ⑵ 向液压控制系统供油，并维持主油路油压； ⑶ 向换挡执行(或操纵机构)机构供油； ⑷ 向各变速器运动零件提供润滑油； ⑸ 对工作油液进行冷却；
主要组成：
各分支供油系统—变矩器供油系统、冷却和润滑系统 油泵及辅助装置—油泵、油箱、油滤、油管等 调压与控制装置—调压阀、溢流阀、安全阀等
当节气门开度小时，皮 膜上室真空度大，皮膜 和油道2的作用力使阀上 移，油道3（油泵油道） 的通道减小，而油道1的 通道增大，使节气门阀 油压（油道2）下降；反 之，阀下移，油压升高。
二、速度调压阀—调速器
功能：将车速变换为液压控制信号—调速器输出压力
类型： ① 复锤式调速器 结构：两个大小不同的重锤内外套装于同一调速阀上 原理： 低速时，离心力使重锤和滑阀向外移动较小，调速 器输出油压较小，高速时，外移较多，输出压力较 大。 转速继续升高，当调速阀轴移动被阀壳凸台挡住 时，滑阀只能靠自身的惯性外移。所以，调速器输 出油压与动力输出轴转速关系是两级的。
第三节自动换挡控制参数信号转换
一般自动换挡控制信息有3个：变速杆位置、油门开度、车速
一、油门调压阀
功能：将油门开度变换为液压控制信号
类型： 机械式—如：节气门阀（成正比） 特点：简单、灵敏度高、适应性强，但连接轴销易 磨损，需经常调整。 真空式—输入信号装置为真空罐 结构与原理如下图所示：
原理：
二、压力调节与控制（以丰田A43D为例）
1、供油系统的功能与组成 功能： 调节各供油系统的压力
常见各供油系统油压：操纵控制系统主油压； 液力变矩器补偿油压； 换挡控制油压； 换挡品质控制油压； 泄油背压等
主要组成：
初级调节阀（主压力阀）、次级调压阀、节气门阀、顺 序阀、减压阀、安全阀等 下图为丰田A43D自动变速器油压调节与控制阀：
1-调速器轴；2-重锤；3-滑阀；6-动力输出轴
② 双锤式调速器 结构： 由初级调速阀和 次级调速阀组成。 静止时，在弹簧作用下， 初级调速阀靠近输出轴， 而次级调速远离输出轴。
原理：输出轴转动时，来自手动阀的油先进入次级调速阀，面积差 使次级调速阀向输出轴靠近，开通进入初级调速阀的油道。同时， 初级调速阀在离心力的作用下外移，从而输出调速器油压，转速越 快，输出油压越高。 较低转速时，初级调速阀由于离心力不足会使调速器无油压输出。
三、手动阀
功能：通过变速杆带动手动阀位置的改变，从而选定不同 的自动换挡范围（如：P、R、N、D、2、L） 下图为丰田A43D自动变速器手动阀：
a,b-到2-3挡换挡阀；c,d-到前进挡油道；e-来自油泵；f-至倒档执行元件； g,h-到1-2挡换挡阀，倒档和低挡制动器；
丰田A43D自动变速器换挡范围手动阀：
④ 变量泵 排量可变。可减少高速时过多的泵 油量使泵的运转阻力增大，以减少 发动机动力的损失。 多用叶片泵设计成变量泵 组成：定子、转子、销轴等 特点：定子可绕销轴作一定摆动 原理：低速时，调压阀使反馈油压 下降，定子顺转，加大偏心，排量 增大；高速时，使定子逆转，减小 偏心，排量减小。
变量泵泵油量曲线 发动机转速超过一定 时，泵油量不在增加。 从而减少了油泵高速 运转的阻力。 而定量泵的泵油量随 发动机转速成正比增 加。 2—变量泵泵油曲线 1—定量泵泵油曲线
由a点起，牵引力大于行驶 阻力，车速升高，在b点升 挡至c点，此时牵引力小于 行驶阻力，车速降低，到e 点降挡至f点，此时牵引力 又大于行驶阻力，车速又 升高至b点而升挡，出现循 环换挡。 若降挡点选在V3，则可消 除这种现象，车速将稳定 在h点。
3、换挡规律的类型
⑴ 单参数等速差换挡规律 即：只有达到规定车速才换挡，和油门开度无关。
止回阀的作用：根据变速器工况，调节节气门输出压力。
(车速反馈阀) P、R、N挡时，止回阀位于上端，节气门压力增加； D、2、L挡时，止回阀位于下端，节气门压力减少。
原理：
降挡柱塞上移，使节气门阀 上移，开通油泵压力油路， 形成节气门压力。此压力作 用与初、次级调节阀和各换 挡阀，同时作用于节气门阀 上部，当上部压力较大时， 会使节气门阀复位。 车速越高，止回阀越向下移， 作用在节气门阀上端压力越 大，节气门油压降低。
阀、减压阀等
手动阀阀体：手动阀
上阀体
下阀体
三、液压控制基础知识
图为一液压控制阀 当压力为P2的液压油注入B口时，设压力作用在左D1和右D2端面的 力分别为F21和F22，则：
F 21 P 2

F 22 P 2
合力为：

4
(D D )
2 1 2 3
4
(D D )
2 2 2 3