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新手篇—看图轻松学会修汽车自动变速器
来源:本站整理  作者:佚名  2015-01-04 09:32:47


    第六章 液压控制系统与电子控制系统的结构与维修
    第一节 液压控制系统的结构与维修
    一、液压控制系统的结构
    1.液压控制系统简介
    无论是液控自动变速器还是电控自动变速器,液压控制系统都是非常重要的一个部分。对于液控自动变速器,液压控制系统将发动机的负荷(节气门开度)和车速转换为不同的自动变速器油压,并由此确定换档时刻,并进行换档的控制。而对于电控自动变速器,虽然换档正时由自动变速器电脑控制,但换档的过程仍通过液压控制系统来执行。
    (1)液控自动变速器的液压控制系统
    ①液压控制系统的基本组成。液控自动变速器液压控制系统的基本组成包括动力源、执行机构和控制机构等部分,组成示意图如图6-1所示。

    a.动力源液压控制系统的动力源是油泵(或称为液压泵),它是整个液压控制系统的工作基础。如各种阀体的动作、换档执行元件的工作等都需要一定压力的ATF。油泵的基本功用就是提供满足需求的ATF油量和油压。
    b.执行机构执行机构主要由离合器、制动器油缸等组成。其功用是在控制油压的作用下实现离合器的接合和分离、制动器的制动和松开动作,以便得到相应的档位。
c控制机构 控制机构包括阀体和各种阀,包括主调压阀、副调压阀、手动阀、换档阀、节气门阀、速控阀(调速器)、强制降档阀等。液压控制系统还包括一些辅助装置,如用于防止换档冲击的蓄能器、单向阀等。
    ②液压控制系统的工作原理。油泵将ATF从自动变速器油底壳中泵出来、加压,并经过主调压阀的调压,形成具有一定压力的ATF,一般称为主油压(或管道压力)。主油压作用在节气门阀和速控阀上,分别产生与节气门开度和车速成正比的节气门油压和速控油压。节气门油压和速控油压作用在换档阀的上,以控制换档阀的动作。节气门油压和速控油压还要反馈给主调压阀,以根据节气门的开度和车速调节主油压。主油压经过手动阀后作用在各换档阀上,换档阀的动作切换油道,使经过手动阀的主油压作
用到不同的换档执行元件(离合器、制动器)以得到不同的档位。主油压还作用到副调压阀上,并把ATF油分别送到油冷却器进行冷却、送到机械变速器相应元件处进行润滑和送到液力变矩器作为液力变矩器的工作介质。
    (2)电控自动变速器的液压控制系统电控自动变速器液压控制系统除了前述的液控自动变速器液压控制系统的动力源、执行机构和控制机构之外,增加了电磁阀等电控元件。
    液压控制系统将油泵所产生的经主调节阀调节后的主油压,通过阀体上电磁阀的工作以操纵换档阀,电磁阀由电脑根据车辆的实际工况控制,从而控制作用在变矩器、离合器及制动器上的油压,以控制变矩器和行星齿轮机构的工作。
    电控自动变速器的液压控制系统与液控自动变速器的液压控制系统的不同如图6-2所示。

    在液控自动变速器的液压控制系统中,车速和节气门开度信号被转换为液压信号,液压信号在液压控制系统中经过处理后被直接执行。而电控自动变速器的液压控制系统中,车速和节气门开度信号先被转换为电信号,这个电信号在电子控制系统中经过处理后,再传递给液压控制系统去执行。这就是两者的差别。
    电控自动变速器的换档不再根据节气门油压和速控油压,而是由电脑根据传感器信号(主要是节气门位置传感器和车速传感器)去控制电磁阀工作来实现,因此电控变速器的液压控制系统比液控自动变速器的液压控制系统相对简单。
    2.液压控制系统主要部件结构
    (1)油泵
    ①功用。油泵是液压控制系统的动力源,其功用是产生一定压力和流量的户江下,供给液力变矩器、液压控制系统和行星齿轮机构。
    ②油泵的驱动方式。油泵的驱动方式分两种方式,一种称为外驱动,如图6-3所示。发动机曲轴通过液力变矩器壳体后端的油泵驱动毂来驱动油泵的主动部分,所有的后轮驱动自动变速器及少数前轮驱动的自动变速驱动桥都是采用此种方式。油泵驱动毂加工有两个槽或平面,以连接油泵的主动件。

    油泵的另一种驱动方式称为内驱动,如图6-4所示。许多前轮驱动的自动变速驱动桥是采用这种方式,是通过与液力变矩器中心孔相配合的六方轴或花键轴来驱动油泵。

    ③分类。自动变速器上常见的油泵有三种形式:内啮合齿轮泵、转子泵和叶片泵。目前内啮合齿轮泵应用最广泛。
    a.内啮合齿轮泵。内啮合齿轮泵的结构、原理如图6-5所示。主要由主动齿轮、从动齿轮、月牙板、壳体等组成。主动齿轮为外齿轮,从动齿轮为内齿轮,在壳体上有一个月牙板,把主、从动齿轮不啮合的部分隔开,并形成两个工作腔,分别为进油腔和出油腔。进油腔与泵体上的进油口相通,出油腔与泵体上的出油口相通。主动齿轮内径上有两个对称的凸键,与液力变矩器后端油泵驱动毂的键槽或平面相配合。因此,只要发动机转动,油泵便转动并开始供油。

    油泵在工作过程中,主动齿轮带动从动齿轮转动,在齿轮脱离啮合的一端(进油腔),容积不断变大,产生真空吸力,把ATF油从油底壳经滤网吸入油泵。在齿轮进入啮合的一端(出油腔),容积不断减小,油压升高,把ATF油从出油腔挤压出去。油泵这样不断地运转,就形成了具有一定压力的油液,供给自动变速器工作。
    这种油泵要求具有严格的加工制造精度。因为齿轮之间、齿轮与泵体之间,过大的磨损和间隙会导致油泵的性能下降,油压过低。而油压对于自动变速器的正常工作是非常重要的。决定油泵工作性能的是下列油泵齿轮的工作间隙:
    ·从动轮与泵体之间的间隙,可用塞尺进行测量;.
    ·从动轮齿顶与月牙板之间的间隙,可用塞尺进行测量;
    ·主动轮与从动轮的侧隙,可用直尺和塞尺进行测量。
    b.转子泵。转子泵的结构、原理分别如图6-6所示。它实际上也是内啮合齿轮泵,但其内、外转子是一种摆线式的转子轮。两个转子偏心安装,内转子是主动件,带动外转子一起转动。内转子的齿数比外转子少一个。内外转子紧密接触形成密闭的工作腔,当工作腔从进油口处转过时,容积增大而形成真空,ATF油便从进油口吸入。当工作腔转到出油口侧时,容积减小,ATF油被挤压,并由出油口泵出。

   c.叶片泵。叶片泵的结构、原理如图6-7所示。叶片泵的转子是主动件,转子上装有一些滑动叶片,叶片与安装在泵体上的定子紧密地接触。当转子转动时,叶片在离心力的作用下向外甩出,紧贴在定子的内壁上,叶片与定子内壁之间形成月牙形工作腔,其容积在进油口侧增大,吸入ATF油;在出油口侧减小,挤压ATF油。

    d.变量泵。上述三种油泵的排量都是固定不变的,所以也称为定量泵,为了保证自动变速器的正常工作,油泵的排量应足够大,以便在发动机怠速运转的低速工况下,也能为自动变速器各部分提供足够大流量和压力的ATF。定量泵的泵油量是随转速的增大而正比地增加的。当发动机在中高速运转时,油泵的泵油量将大大超过自动变速器的实际需要,此时油泵泵出的大部分ATF将通过调压阀返回油底壳。由于油泵泵油量越大,其运转阻力也越大,因此这种定量泵在高转速时,过多的泵油量使阻力增大,从而增加了发动机的负荷和油耗,造成了一定的动力损失。
    为了减少油泵在高速运转时,由于泵油量过多而引起的动力损失,上述用于汽车自动变速器的叶片泵,大部分设计成排量可变式,称为变量泵或可变排量式叶片泵。这种叶片泵的定子不是固定在泵壳上,而是可以绕一个销轴作一定的摆动,以改变定子与转子的偏心距,如图6-8所示,从而改变油泵的排量。

    在油泵运转时,定子的位置由定子侧面控制腔内反馈油压(来自调压阀)来控制。当油泵转速较低时,泵油量较小,调压阀将反馈油路关小,使反馈压力下降,定子在预紧弹簧的作用下,绕销轴向顺时针方向摆动一个角度,加大了定子与转子的偏心距,油泵回排量随之增大;当油泵转速增高时,泵油量增大,出油压力随之上升,推动调压阀将反馈油路开大,使控制腔内的反馈油压上升,定子在反馈油压的推动下,绕销轴向逆时针方向摆动,定子与转子的偏心距减小,油泵的排量也随之减小,从而降低了油泵的泵油量,直到出油压力降至原来的数值。
    定量泵的泵油量和发动机的转速成正比,并随发动机转速的增加而不断增加。变量泵的泵油量在发动机转速超过某一数值后就不再增加。保持在一个能满足油路压力的水平上,从而减少了油泵在高转速时的运转阻力,提高了汽车的燃油经济性。
    ④油泵使用注意事项。
    a.发动机不工作,油泵不转,自动变速器无油压,即使在D位和R位,也不能靠推车起动发动机。
    b.长距离拖车时,由于发动机不转,油泵也不转,齿轮系统没有润滑油,磨损会加剧,因此要求车速慢、距离短。如丰田车系要求拖车车速不高于30km/h,距离不超过80km;奔驰车系要求拖车车速不高于50km/h,距离不超过50km。如果长距离拖车应将驱动轮提起,或断开传动轴。
    (2)各种阀体
    ①主调压阀。
    a.功用。主调压阀是主油路压力调节阀的简称,也称为第一调压阀,其功用是根据车速、节气门开度和选档杆位置自动控制主油压(管道压力),保证液压系统油压稳定。
    前面已经提及,油泵是由发动机驱动的一,随着发动机转速的增加,油泵输出油量和油压就会增加,反之亦然。但自动变速器的正常工作需要相对稳定的油压。如果油压过高,会导致离合器、制动器接合过快而出现换档冲击。如果油压过低,又会导致离合器、制动器接合不紧而打滑、烧毁。所以必须要有油压调节装置。
    b.结构、原理。主调压阀的结构如图6-9所示。当发动机转速增加,油泵输出油压会升高,作用在阀体上部A处的油压升高,使阀体向下移动,回油通道的截面积增大,从回油口排出的油液增加,使主油压下降;反之,阀体向下移动,主油压升高。

    当发动机负荷(节气门开度)增加,由于传递的转矩增加,所以需要较大的油压才能保证离合器、制动器的正常工作。此时,随着节气门开度的增加,节气门油压也会增加,作用在主调压阀下端的节气门油压使阀体向上移动,使主油压升高。

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