液力机械自动变速箱

液力机械自动变速箱（精选7篇）

液力机械自动变速箱 篇1

液力机械式自动变速器是保证汽车舒适性、操作简便性、动力性和安全性良好的重要部件, 其主要由液力变矩器、行星齿轮机构、液压操作及控制系统几部分构成, 液力机械式自动变速汽车动力性计算数学模型也是针对以上几部分进行计算的, 下面进行具体分析。

1 液力机械式自动变速器概述

当前, 液力机械式自动变速汽车发展较为迅速, 受到广泛的欢迎, 这与液力机械式自动变速器的应用是分不开的。液力机械式自动变速器包括液力变矩器、行星齿轮机构、液压操作及控制系统几个部分, 与传统手动变速器相比, 其具有较为显著的优点。例如, 液力机械式自动变速器操作非常简单, 而且省力, 有效的保证的行车的安全;在汽车行驶过程中, 能够在最合适的时间进行换挡, 避免发动机和传动系过载, 延长汽车其他零件的使用寿命;液力机械式自动变速器的适应性非常好, 降低了有害气体的排放, 减少换挡带来的冲击。但是, 液力机械式自动变速器也有一定的缺点, 复杂的结构使其造价成本较高, 而且后期维护修理不方便;汽车的传动效率较低, 液力变矩器的效率为80%左右, 降低了汽车的燃油经济性。

2 液力机械式自动变速汽车动力性计算数学模型分析

2.1 发动机和液力变矩器的匹配计算。

液力变矩器是液力机械式自动变速器的基本组成部分, 在进行发动机和液力变矩器的匹配计算之前, 需要了解发动机和液力变矩器的特性。首先, 发动机特性。发动机具有两个特性, 分别是万有特性、转速特性。发动机带有两级调速器的具有万有特性曲线, 公式为Ge=Pege/1000。发动机可以根据该公式进行计算, Pe代表发动机的功率, ge代表油耗率, 说明发动机的万有特性曲线与发动机功率和油耗率成正比。转速特性。转速特性是汽车在不同油门开度下发动机扭矩和油耗量关于转速的变化曲线, 通过将其进行一定间隔离散化通过矩阵的表现形式进行信息输入, 就可完成其特性模拟。当数据的间隔较小时, 可直接应用矩阵表示发动机转速特性, 当数据间隔较大时, 要通过二乘法进行数据拟合, 然后根据转速器特性线进行直线方程描述。其次, 变矩器特性。变矩器的特性曲线和速比、变矩比、泵轮扭矩系数和变矩器效率有关。在进行发动机和液力变矩器的匹配计算时, 除了要考虑发动机及液力变矩器的特性, 还要考虑发动机与变矩器共同工作的输出特性和输入特性。发动机与变矩器的输出特性公式为MT=KMp=KMe, 输入特性公式为Mp=λγD5n2p。[1]

2.2 汽车动力性能计算。

汽车动力性能计算主要考察一下几方面特性, 第一, 汽车的牵引特性。当辅助机械变速器处于一个挡位时, 发动机根据挡位的变化进行油门的调节, 进而产生涡轮转速, 其挡位与油门开度与汽车的涡轮转速成正比。第二, 汽车行驶阻力。汽车行驶阻力主要和车重、滚动阻力系数、坡度角、空气阻力系数、迎风面积及车速有关, 其公式为Fz=Gfcosθ+CDAv2/21.15+Gsinθ+δGdv/gdt。第三, 最高行驶速度。绘制最高行驶速度曲线主要是根据最高档的发动机油门开度和驱动力随车速进行的, 将坡度阻力和加速阻力忽略不计时, 可得到驱动力随车速变化曲线的公式, Fz=Gfcosθ+CDAv2/21.15。第四, 最大爬坡度。理论上, 汽车驱动力达到最大驱动力时能够爬上最大的坡度, 但此时车的速度为零, 没有实际意义, 所以, 要定义最低爬坡速度。在计算汽车的运输效率时, 主要考虑汽车的驱动功率。在进行最大爬坡度计算时要充分利用发动机功率, 保证最大程度的驱动功率, 控制变矩器在有效的范围里。在汽车驱动力—行驶阻力平衡图上绘制变矩器效率曲线, 根据公式F11=f3 (v11) 可知, 发动机的驱动力随着车速的变化而变化, 因此, 最大爬坡度也要根据车速进行计算。第五, 加速时间。加速时间包括原地起步加速时间和超车加速时间, 这部分时间的主要根据车速的换档点来计算。[2]

3 液力变矩器的数学模型建立

液力变矩器主要在汽车传动系中得到应用, 其与传统手动换挡机械变速器相比具有较大优势, 改变车辆行驶稳定性差的缺点, 延长了汽车部件的使用寿命, 充分的利用了发动机的功率, 体现了无极变速的优越性, 满足人们对汽车行驶方面的要求。液力变矩器的数学模型建立主要分为两方面, 分别是静力学模型和动力学模型。两种模型建立存在一定的联系, 主要是分析液力变矩器各个部件的工作特性, 根据各自的特性来建立静态的数学模型, 再根据静态模型建立动态模型。下面进行分别讨论:[3]

3.1 液力变矩器静态数学模型建立。

液力变矩器的静态数学模型主要是分析各部分部件的特性, 再根据部件的特性进行静态模型建立。首先, 泵轮的工作特性。泵轮在液力变矩器中具有较大作用, 泵轮旋转时, 叶片对液流具有较大作用, 使液体随着牵引力做圆周运动, 这样就会产生相对运动速度和绝对运动速度。根据液流进入和流出叶片的速度和方向上发生变化, 使液体的动量矩存在差异, 这也是泵轮的转矩通过叶片作用的结果。其次, 涡轮的工作特性。泵轮流出的高速液体冲击涡轮叶片, 这样将叶片将液体上的能量转化为涡轮上的机械能, 将液流速度降低时, 机械能也降低, 这样, 液流在速度和方向上就会发生一定大的变化。涡轮叶片改变液流的动量矩, 使涡轮轴获得液流作用的转矩。因为液流在涡轮流道内的运动与泵轮相同, 都是通过叶片与涡轮相对运动和牵连运动组成的, 这就使液流的动量矩随着液流的速度大小和方向发生改变。液力变矩器的静态模型主要依靠泵轮、涡轮等工作特性的分析来导出相关特性方程, η=-TTnT/TBnB=Ki。

3.2 液力变矩器动态特性数学模型建立。

液力变矩器在非稳定工作情况下, 也就是在加速、减速、制动等情况下, 其动态工作特性主要和泵轮、涡轮的动态转矩有关, 还与泵轮、涡轮的角速度以及转速比有关。在不考虑机械损失的情况下, 根据牛顿定律, 液力变矩器泵轮和涡轮的转矩和主要旋转元件的转动惯量相关, 而且还要根据泵轮及涡轮叶片间的流道的几何参数的形状因素有关。在不稳定的工作情况下, 液力变矩器的动态液力转矩是根据静态液力转矩的惯性力矩呈正比的, 该惯性力矩有工作液体沿工作腔方向循环流动的惯性力矩和随泵轮或涡轮一起旋转产生的惯性力矩组成。通过改变液力变矩器的进出口油压能够对变矩器的循环流量进行改变, 忽略工作液体沿工作腔方向的循环流动惯性力矩, 进而首先对动态模型建立的简化。

结束语

综上所述, 液力机械式自动变速汽车逐渐成为当今汽车市场的主流, 液力机械式变速器的使用提高了汽车的很多性能, 让汽车在各个方面条件满足用户的要求, 通过对液力机械式自动变速汽车动力性计算数学模型建立, 能够进一步提高汽车的动力性能, 为汽车进一步改进奠定基础。

参考文献

[1]国务院发展研究中心产业经济部, 中国汽车工程学会, 大众汽车集团 (中国) .中国汽车产业发展报告 (2009) , 社会科学文献出版社, 2011.

[2]徐佳曙.基于硬件在环控制的液力机械自动变速传动系统参数匹配与实验研究[D].重庆:重庆大学, 2012.

[3]罗新闻.德国采埃孚9HP自动变速器结构及动力传递路线分析[J].汽车维修与保养, 2013 (7) :77-80.

电控液力自动变速技术 篇2

由于计算机能存储、处理多种换档规律, 电液式控制系统不仅可以按汽车行驶的需要选择相应的档位, 而且能实现更复杂、更合理的控制, 可得到更理想的燃料经济性和动力性。此外, 电液式控制系统还可简化液压系统, 提高控制精度和反应速度, 并可实现与整车其他控制系统的匹配, 如发动机控制、巡航控制等。因此, 现在几乎所有的轿车自动变速器都采用电液控制系统。

1 电控液力式自动变速器结构

电子控制自动变速器由液力变矩器、行星齿轮系统、液压控制系统和电子控制系统组成, 如图1所示。

1.1液力变矩器

液力变矩器安装在发动机和变速器之间, 以液压油 (ATF) 为工作介质, 起传递转矩、变矩、变速及离合的作用, 它有转矩放大、失速、耦合工作特性。液力变矩器有3个主要元件:泵轮、涡轮和导轮。它们都是由铝合金精密制造或钢板冲压而成, 在它们的环状壳体中径向排列着许多叶片。变矩器工作时, 壳体内充满液压油, 发动机带动外壳旋转, 外壳带动泵轮旋转, 在液压油的作用下, 涡轮工作, 从而实现动能和转矩的变化。典型的液力变矩器有三元件液力变矩器、四元件液力变矩器、带有锁止机构的液力变矩器。

1.2行星齿轮系统

液力变矩器可以在一定范围内自动无级地改变转矩比和传动比, 以适应行驶阻力的变化, 但变矩系数小, 不能完全满足汽车使用的要求, 必须与齿轮变速器组合使用, 扩大传动比的变化范围, 才能满足汽车行驶要求。目前, 绝大多数自动变速器都采用行星齿轮系统与液力变矩器组合使用, 行星齿轮系统由行星齿轮机构和执行机构组成, 执行机构有多片离合器、单向离合器和制动器3种形式, 执行机构根据自动变速器控制系统的命令放松或固定行星齿轮机构的某个元件, 通过改变动力传递路线得到不同的传动比。

1.3液压控制系统

液压控制系统由液压泵、阀体、储压器、离合器、制动器以及连接管路组成, 系统根据车辆状态, 将液压泵建立起来的压力经调压后作用于液力变矩器、离合器和制动器, 如图2所示。

1.4电子控制系统

电子控制系统通过电子式自动变速装置把液压控制装置的换档操纵机构改为电子操纵机构, 即以车速和加速踏板开度的电子信号作为输入, 用微机确定换档点, 由换档信号使换档阀工作而进行自动换档, 从而精确地控制换档时机和品质。电子控制系统由传感元件、电控单元、控制软件和执行元件 (电磁阀) 组成, 电子控制框图如图3所示。

传感元件一般包括车速传感器、节气门位置传感器、发动机水温传感器、空档起动开关、制动灯开关、超速开关、模式选择开关等, 用来检测节气门开度、车速、水温及其它相关状态, 以电信号形式输入到电控单元。电控单元有的采用专用电控变速器微机 (ECT) , 有的和汽油喷射发动机共用一个控制微机。电控单元根据各传感元件输入的信号确定换档和锁定时机, 发出信号, 控制执行元件, 电磁阀动作, 完成电控单元下达的换档、锁止等命令 电磁阀包括换档电磁阀、调油压电磁阀、变矩器锁止电磁阀、加力电磁阀、冬天驾驶防滑阀等。电子控制系统带有自诊断装置, 并且具有在发生故障时使车辆继续行驶的失效防护功能。

2 电控液力式自动变速控制技术

2.1工作原理

电液式控制系统中有多个传感器, 常用的有节气门位置传感器、发动机转速传感器、车速传感器、输入轴转速传感器和油温传感器。电子控制系统通过电子式自动变速装置把液压控制装置的换档操纵机构改为电子操纵机构, 即以车速和加速踏板开度的电子信号作为输入, 用微机确定换档点, 由换档信号使换档阀工作而进行自动换档, 从而精确地控制换档时机和品质。

2.2控制方法

自动换档的控制系统 (换档点的选择及换档信号的发生) 是由微电脑或称微处理器来完成的。此时, 车速、加速度、节气门、选档范围等控制换档的信号变为相应电信号。

2.3控制机理及控制流程

汽车在行驶时, 微电脑根据模式开关和档位开关的信号从存储器中选出相应的自动换档图, 再将车速传感器、节气门位置传感器测得的车速、节气们开度与所选的自动换档图进行比较。如在一定节气门开度下行驶的汽车达到设定的换档车速时, 微电脑便向换档电磁阀发出电信号, 由电磁阀的动作决定压力油通往各操纵元件的流向, 以实现档位的自动变换, 如图4所示。

2.4控制功能

1) 换档控制。

换档控制是根据电控单元发出的换档指令, 通过控制换档电磁阀的开、关, 驱动执行机构动作, 实现自动升档或降档的过程控制。选择最佳的时刻换档, 可使汽车的动力性和经济性最佳。

2) 油压控制。

电控变速器微机主要根据节气门的开度、档位、液压油温及换档等信号, 计算出相应的主油路油压值, 并通过输出相应的占空比脉冲信号来控制油压, 调整电磁阀的开、关比率, 实现对油压的控制。

3) 自动模式选择控制。

电控变速器采用微机自动模式变换控制。微机根据各个传感器的信号测得汽车的行驶状态和驾驶员的操作方式, 经过判断后自动选择经济模式、正常模式或动力模式进行换档控制, 以满足不同行车条件的驾车要求。

4) 锁止离合器控制。

电控变速器的微机中储存有不同工作条件下的最佳锁止离合器控制程序。工作中微机根据档位、换档模式等工作条件, 选择相应的最佳锁止离合器控制程序, 并与当前的车速和节气门开度进行比较, 当车速及其他因素都满足变扭器锁止条件时, 微机就向锁止离合器电磁阀输出控制信号, 使锁止离合器接合, 实现变扭器的锁止。

5) 发动机制动控制。

电控变速器的微机根据变速器操纵手柄、车速、节气门开度信号, 判断汽车的行驶状态, 是否需要制动, 当这些参数达到了设定值, 微机便向制动电磁阀输出控制信号, 使其通电工作, 使变速器能逆向传递动力, 通过发动机的转动阻力制动滑行的汽车。

6) 发动机转速与转矩控制。

电控变速器的微机根据实际换档要求发出相应点火时间或喷油量控制的信号来改变发动机的转速和转矩, 此时可减小换档冲击和输出轴的波动。

3 结束语

汽车变速器的自动变速技术的发展是随着车辆技术的发展而发展的, 车辆自动变速系统的发展将朝着控制系统智能化, 车辆电子一体化, 开发工具通用化, 开发手段先进化的方向发展。电控液力式自动变速控制技术克服了机械式变速器、普通液力自动变速器的某些不足, 但成本相对较高, 性能也有待于进一步完善。

摘要：电控液力自动变速系统换档准时、平稳、加速性能好, 具有自诊功能、保护功能和报警功能。介绍电控液力自动变速系统与普通液压式自动变速器控制系统的区别, 电控液力自动变速器的基本组成和各组成部分的概念特点, 电控液力自动变速器的工作原理、控制方法、控制机理及控制流程和控制功能。

关键词：电子控制,液压控制,自动变速器,结构

参考文献

[1]陈勇.自动变速器技术的最新动态和发展趋势[J].汽车工程, 2008 (10) :26-27.

[2]薛庆文.汽车变速器技术及未来发展趋势[J].汽车维修与保养, 2008 (10) :17-18.

[3]张梅, 黄如君.电控自动变速器的应用与发展[J].中国高新技术企业, 2008 (17) :29-30.

[4]汪俊, 郭洲权, 张南峰.凯美瑞电控自动变速器检修一例[J].汽车维修与保养, 2007 (9) :46-49.

液力机械自动变速箱 篇3

目前, 在商用车领域, 由于自身性能限制, 只能使用AMT和AT。AT是目前汽车上应用最为广泛的一种自动变速器, 通过液力传递和齿轮组合的方式来实现变速变矩。优点是换挡平稳, 无冲击和振动, 乘坐舒适性较好;不受传递功率的限制, 适用于各种车型。其不足之处是传动效率较低, 燃油消耗量较大;结构复杂, 制造成本较高, 维修保养技术难度大。目前, AT技术最成熟, 应用最广, AT占全球自动变速器市场70%以上, 主要集中在乘用车领域。在我国则高达90%以上, 几乎全部使用在乘用车中, 且几乎全部来自于进口或采用合资企业生产。商用车领域中, 大中型客车、越野车具有广泛的应用前景。目前, 中国市场上比较主流的商用车液力自动变速器的厂家有艾利逊, 双特, 采埃孚, 福伊特等, 其中只有双特实现了国产化, 其余全部是原装进口。

一、商用车 AT 典型功能分析

AT的基本功能是通过自动改变传动比, 改变驱动车轮的牵引力和车速, 以达到良好的动力性能和经济性能。除此之外, AT还有很多客户可选的功能, 比如自动空挡、PTO (PowerTake-off) 功能、空挡换挡抑制、双换挡器、挡位保持、缓速器制动等功能, 这些功能的合理使用, 能够使得驾驶员更加方便地控制车速和牵引力。

自动空挡功能通常用于确保希望车辆静止时变速器处于空挡, 以及希望变速器立即切换到空挡的情况。驾驶员可以通过面板开关控制此功能的启用与停用。当此功能启用时, 当变速器的输出轴转速低于设定值时, 变速器会自动进入空挡;如果想从空挡移出时, 还要再设定一个空挡移出的条件, 此条件可以为手制动, 脚制动, 或者通讯报文, 如果选择的空挡移出条件为脚制动, 那么, 驾驶员这时再踩一下脚制动, 变速器会从空挡移出, 并自动切换到进入空挡之前的挡位。自动空挡功能一个典型的应用是城市公交车, 由于公交车需要频繁的进站, 出站, 自动空挡功能的配置, 会大大提升效率, 并能减小油耗。

PTO功能可以说是商用车特有的功能, 通过控制变速器控制器的输出端信号, 控制接到AT上的PTO的工作, 驾驶员可以通过面板开关, 控制此功能的启用与停用。PTO主要用作卡车的翻斗动作;消防车的云梯收缩和打开, 水泵的带动;清扫车的旋转拖把的清扫功能。当然, PTO使用时还应该考虑到发动机的转速、变速器输出轴的转速都应该在一定范围内, 以防止转速过高对PTO造成损坏。

空挡换挡抑制是指在需要车辆保持在空挡状态的操作中, 将阻止操作员移出空挡。驾驶员主要通过面板开关, 控制此功能的启用与停用。移出空挡的软件配置, 可以选为:1) 禁止从空挡移出到前进挡;2) 禁止从空挡移出到倒挡;3) 禁止从空挡移出到前进挡和倒挡。客户可以根据实际使用条件, 提出要求, 变速器厂家可以在以上三种软件配置中选定某一种功能。空挡换挡抑制主要用作卡车在翻斗时, 防止溜车, 以防止造成安全危害。或者可以和车门联动, 做到当车门打开时, 阻止移出空挡, 保护人员安全。

双选挡器是商用车另外一个特色, 在驾驶室会默认安装一个换挡器, 另外留有一个引线接口, 需要时, 可以引出到驾驶室外连接另外一个换挡器, 通过功能配置可以选择哪个换挡器工作, 在停车取力时, 驾驶员在车外即可操作另外一个换挡器, 以控制PTO的工作转速, 实现某些功能, 具体应用举例见“挡位保持”功能。

挡位保持功能是指用于使驾驶员将变速箱保持在当前挡位。变速器将会“保持”当前挡位, 并且仅在防止出现发动机超转速情况时才会进行升挡, 如果变速器处于前进挡, 按下“保持”开关即可启用“保持挡位”功能, 而且, 当前挡位就是新的最高挡位。挡位保持功能开关是集成在选挡器或换挡手柄上的。此功能主要用于特种车辆, 比如油田修井车, 会需要PTO带动泵进行工作, 驾驶员可以通过另外一个选挡器, 打开挡位保持功能, 以实现修正工作。另外一种应用是在上坡或坎坷道路上时, 需要打开挡位保持功能, 以实现持续爬坡或保证其具备足够动力性能。

在山路上下坡行驶时, 一般利用主制动系统将汽车的势能和动能转化成为热能;而在连续下长坡行驶时, 商用车的制动系统的热负荷是非常大的, 主制动系统无法及时将热量释放到大气中, 使得制动鼓 (盘) 的温度大幅度升高, 从而使摩擦系数下降、磨损加大, 导致制动器失去或部分失去制动效能, 这种热衰退现象是很危险的, 在汽车连续下长坡行驶时, 吸收势能维持较慢车速安全行驶的制动工作应由辅助制动系统来承担, 辅助制动系统虽然在制动过程中吸收的能量较小, 但是它可在长时间内维持其制动效能不变, 从而保证汽车安全行驶。鉴于此种情况, 国家标准对于城市公交等商用车有强制带缓速器制动的要求, 所以, 商用车变速器一般都会带缓速器功能, 对于缓速器可以通过安装在驾驶室控制面板上的开关, 控制此功能的开启或关闭。缓速器目前常见的有电磁缓速器和液涡轮缓速器。电磁缓速器:相当于在传动轴上装了个“发电机”, 需要减速时, 驾驶员将仪表板上的开关打开, 传动轴便受到电磁场的阻力, 达到制动的目的。再踩油门时会自动断电。优点是无磨损, 缺点是体积较大。液涡轮缓速器:在变速器壳后端增加一个涡轮室, 当制动电路开启后, 使变速器油在涡轮中加压产生阻尼达到制动效果, 无磨损但要增加散热能力, 国外使用普遍, 国内少见。目前市场上缓速器的功能主要是限制制动扭矩, 和发动机排气制动、缸内制动一起使用的联合制动等等。

二、商用车液力自动变速器的功能前景分析

通过以上功能的描述, 可以看出, 商用车AT的功能相比轿车更为强大, 也更为智能化, 不仅仅是用作公路运输, 更多地是作为源动力带动机械设备等, 实现特种作业。因此, 它的功能应用面应该更广泛, 也更具提升价值, 随着各种技术的发展, 今后商用车液力自动变速器的功能会向以下几个方向发展:

1.全面智能化

随着电子信息技术的不断发展, 像GPS卫星定位、4G无线通讯、触摸屏等技术的融入, 会使得液力自动变速器的控制更加多元智能化, 比如利用GPS卫星定位技术, 变速器可以预先知道前方路况, 自动调整好换挡策略, 等到实际路况时, 可以实时达到既省油, 又能满足动力性的要求。

2.精度提升

随着模糊控制、人工神经网络、自适应控制等技术的不断优化, 使得对于液力自动变速器的实时控制精度会更高, 换挡平顺性和实时性也会大大提高。

3.鲁棒性好

随着变速器控制器算法的不断优化, 以及传感器、执行机构的不断升级, 使得液力自动变速器在不同路况、不同工作环境下, 都能不受干扰, 以更高的换挡质量, 更优的动力性和经济性, 进行换挡, 比如最新发展起来的倾角仪的使用, 变速器控制器可以知道道路坡度, 从而可以精确的计算选择换挡时间, 满足动力性和经济性的要求。

4.控制器体积减小

随着电子工艺水平的不断提升和处理器芯片的升级, 在相同性能的基础上, 控制器的体积会越来越小型化。

三、结论

液力机械自动变速箱 篇4

8×8特种车为全轮驱动越野车辆, 对各种路面有较强的适应性, 在不良路面上仍有好的驱动能力和通过性。但整车的传动机构复杂, 装备质量大, 使得车辆的最高车速、爬坡能力和加速性能有所降低[1]。为提高整车动力性能, 故在整车设计阶段应选用大功率发动机及与之相配的自动液力变速器。通过对发动机与自动液力变速器进行动力匹配计算, 可预测整车动力性能, 对整车的设计定型有重要参考意义。

由于某8×8特种车质量大, 在长途奔袭中, 遇到长坡道下坡行进时需要长时间频繁制动, 这样容易造成制动器过热而使制动效能减退甚至失效, 对车辆安全造成严重威胁。液力缓速器可保持车辆长时稳定制动[2], 对稳定车辆下坡车速起重要作用。

1 某8×8特种车传动系统布置及整车参数

某8×8特种车布置方案如图1所示, 其中自动液力变速器包括液力变矩器3、行星齿轮变速器4和液力缓速器5三个部分。整车参数见表1, 其中分动器有两个挡位可供选择, 增加了传动系统的最大传动比及挡数。

1.车轮2.发动机3.液力变矩器4.行星齿轮变速器5.液力缓速器6.万向节7.分动器8.驱动桥9.等速万向节

2 发动机动力参数

发动机参数见表2。发动机外特性实验测试数据见表3, 表3反映了发动机在节气门全开时的动力特性。

3 400 k W自动液力变速器结构及动力参数

图2为400 k W自动液力变速器结构简图。其中液力变矩器包含1~6号零件。发动机带动泵轮4旋转, 使液力传动油冲击涡轮2及导轮3, 三者之间的转矩在变矩工况时满足式 (1) 。此时单向离合器6处于锁止状态, 使导轮3固定, 涡轮2带动涡轮轴将动力传输至行星齿轮变速器。根据式 (1) 可知:此时涡轮输出转矩大于泵轮输入转矩, 变矩器起到增大转矩的作用, 提高了车辆低挡加速性能。在液力变矩器从变矩工况进入锁止工况时, 锁止离合器1瞬间结合, 此时由于涡轮2与泵轮4仍存在一定的转速差, 会造成冲击, 减震器弹簧5可有效减小冲击, 使涡轮输出转速较平稳地连续增高。

1.锁止离合器2.涡轮3.导轮4.泵轮5.减震器弹簧6.单向离合器7.液力缓速器定子8.液力缓速器转子9.输出法兰

当变矩器进入耦合工况时, 泵轮4、涡轮2、导轮3和单向离合器6同步旋转, 此时转矩满足式 (2) , 涡轮输出转矩小于泵轮输入转矩。

式中:TI为泵轮转矩;TS为导轮转矩;TT为涡轮转矩。

通过对液力变矩器进行台架实验, 测试了液力变矩器的泵轮与涡轮在不同转速比I下的变矩比K和特征值C, 实验数据见表4。其中泵轮转矩TI、特征值C和泵轮转速nI满足式 (3) [3]。

表4中变矩比K满足式 (4) ;转速比I满足式 (5) , 其中nT为涡轮转速。

如图2所示, 行星齿轮变速器包含C1~C5离合器和P1~P3周转轮系。行星齿轮变速器的液压系统可根据车速信号自动调整各离合器的结合与断开, 从而变换动力在各周转轮系之间的传递路径, 进而改变行星齿轮变速器的传动比。行星齿轮变速器各挡位传动比见表5。

图2中的液力缓速器包含定子7和转子8。转子8旋转搅动传动油冲击定子7, 传动油的反作用力阻碍转子8旋转, 从而产生制动转矩。液力缓速器分4个挡位, 如表6所示, 每个挡位的缓速器油腔充油量不同, 以保证不同工况下的减速要求。在液力缓速器处于N挡时, 其油腔内仍会有少许残留油液未被排出;转子8相对定子7高速旋转, 在腔内空气和残留油液的作用下, 缓速器仍会产生较小的制动力矩Th, 降低了自动液力变速器的效率。本文中, 行星齿轮变速器与N挡状态下的液力缓速器整体机械效率ηg=0.9。

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4 计算分析

4.1 发动机与液力变矩器动力匹配分析

发动机输出端直接与液力变矩器壳体相连, 其转速与泵轮一致。由于发动机和液力变矩器都有各自的动力特性, 导致发动机仅在一定转速范围内旋转才能使变矩器有较高的效率。图3所示的发动机外特性曲线是根据表3实验数据, 利用分段三次插值拟合而成;泵轮转矩曲线是根据表4实验数据, 带入式 (3) 绘制, 共10条曲线。根据图3可求出发动机外特性曲线与每条泵轮转矩曲线的交点, 结果见表7。从表7可知, 发动机在1474.3~1900.5 r/min的转速区间内旋转可使发动机转矩与泵轮转矩相等, 这个转速区间称为发动机工作转速[4]。车辆在变矩工况下, 发动机转速保持在工作转速区间内。

由表4和表7实验数据, 结合式 (4) 与式 (5) 可得发动机工作转速与涡轮特性曲线, 如图4所示。考虑到发动机与涡轮的启动延迟时间较短, 为简化分析步骤, 本文忽略了二者的启动延时。

图5 (a) 反映了变矩比K和转速比I之间有良好的线性关系;图5 (b) 反映了涡轮转速与变矩比之间存在良好的线性关系。当变矩比I为1时, 变矩器锁止[3], 这时可由图5 (b) 求出理论变矩比为1时的涡轮转速为1602 r/min;由图5 (a) 可求出理论变矩比为1时的转速比为0.8985, 此时泵轮转速为1783 r/min。由表4可知, 实际锁止时的变矩比I=1.07, 此时泵轮与涡轮转速分别为1900.5 r/min和1520.4 r/min。

图6反映了变矩器效率随发动机工作转速的变化规律, 当发动机转速为1900.5 r/min时, 变矩器效率最大值为0.856。

4.2 整车动力性能分析

某8×8特种车可根据不同工况需要, 变换分动器挡位。图7和图8为车辆驱动力-行驶阻力平衡图, 反映了车辆在分动器处于不同挡位时的动力特性。图中罗马数字表示不同挡位下的驱动力曲线, 驱动力Ft见式 (6) , 其中if为分动器传动比, ig为行星齿轮变速器传动比, Te为行星齿轮变速器输入转矩;f为行驶阻力曲线, f满足式 (7) 。式 (8) 中Ff为滚动阻力, g为重力加速度, 9.8 m/s2;式 (9) [4]中Fw为空气阻力, ua为车速。当分动器处于高挡时, 传动比if=0.89, 此时图7中VI挡驱动力曲线与行驶阻力曲线相交, 交点处车速为102.96 km/h, 即最高车速;当分动器处于低挡时, 传动比if=1.536, 最高车速为60.7 km/h。从图中可以看出, 变速器在I挡、II挡运行时为变矩工况, 可有效增加车辆驱动力。从II挡换III挡时, 变矩器锁止;为了提高变速器效率, III挡~VI挡状态下的变矩器均锁止。

图9 (a) 和图9 (b) 分别是分动器高挡和低挡状态下的车辆爬坡度图, 爬坡度i由式 (10) 确定。如图9所示, 车辆在变速器I挡和II挡时有较大的爬坡度, 且最大爬坡度大于60%。

图10 (a) 和图10 (b) 分别是分动器高挡和低挡状态下的车辆行驶加速度曲线, 车辆行驶加速度a满足式 (11) [4], 其中δ由式 (12) 确定[4]。

根据定律:系统所受的合外力的冲量等于系统总动量的增量[5], 可得式 (13) , 其中Fa为车辆所受合外力;由牛顿第二定律将式 (13) 整理得式 (14) ;由式 (14) 可推得车辆加速时间ts、车辆行驶加速度倒数1/a和车速ua间的关系式 (15) 。图11 (a) 和图11 (b) 分别是分动器高挡和低挡状态下的车辆行驶加速度倒数曲线。

根据式 (15) 并结合图11数据可绘制车辆加速时间曲线。图12 (a) 和图12 (b) 分别是分动器高挡和低挡状态下的车辆加速时间曲线。如图12所示, 当分动器处于高挡时, 车辆起步加速至60 km/h耗时22.77 s;当分动器处于低挡时, 车辆起步加速至60 km/h耗时20.96 s。

4.3 液力缓速器实验与仿真

通过对液力缓速器进行台架实验, 测试了液力缓速器在不同挡位时的制动转矩。图13显示了液力缓速器1挡状态下, 转子转速为1500 r/min时的制动转矩曲线, 用最小二乘法将实验曲线拟合为光滑曲线;从图中可以看出, 随着时间的增长, 制动转矩先急速增高, 后趋于平稳。通过对液力缓速器进行不同转速下的测试, 可得到类似的制动转矩曲线。表8为液力缓速器转子以1500 r/min旋转时的最大制动转矩。

图14为液力缓速器1挡特性曲线, 反映了液力缓速器在1挡状态下制动转矩随转子转速的变化规律。

结合以上实验数据并通过分段低阶差值等方法的合理假设, 绘制了液力缓速器1挡状态下的空间特性曲面, 如图15所示。图15反映了液力缓速器在转子转速为0~3200 r/min的制动转矩Th随时间的变化规律, 式 (16) 为液力缓速器制动力Fr表达式。

在液力缓速器1挡实际制动过程中, 制动转矩随时间、转子转速的变化规律为一条空间曲线, 且曲线必定在液力缓速器空间特性曲面上。利用上述规律, 通过MATLAB计算仿真, 可预测某8×8特种车高速路长坡道下坡时, 液力缓速器1挡的制动效果。由于国家高速公路设计最大坡度为3°, 本文均以坡度3°进行计算。

从图16 (a) 可知, 车辆以50 km/h的初始速度下坡, 并同时打开液力缓速器1挡和松开油门踏板 (由于此时发动机制动转矩相对较小, 为简化分析步骤, 本文将其忽略) , 车速逐渐增高。制动时间35 s时, 车速达63.5 km/h;从图16 (b) 可知, 整车加速度逐渐降低。制动时间35 s时, 加速度为0.088 m/s2。

从图17 (a) 可知, 车辆以50 km/h的初始速度下坡, 并同时打开液力缓速器1挡和松开油门踏板, 车速先迅速增高至52.5 km/h, 后逐渐降低。制动时间35 s时, 车速达50.4 km/h, 并仍有下降趋势;从图17 (b) 可知, 整车加速度逐渐降低, 制动时间35 s时, 加速度为-0.024m/s2。

5 结论

1) 通过对发动机与液力变矩器进行匹配分析, 计算出发动机在节气门全开时的工作转速为1474.3~1900.5 r/min。2) 分动器处于高挡时的最高车速为102.96 km/h;分动器处于低挡时的最高车速为60.7 km/h。3) 整车最大爬坡度大于60%。4) 当分动器处于高挡时, 车辆起步加速至60km/h耗时22.77 s;当分动器处于低挡时, 车辆起步加速至60 km/h耗时20.96 s。5) 某8×8特种车在坡度为3°的高速公路下坡行驶时, 液力缓速器1挡制动效果不理想, 建议调整控制系统并增加充油量和进油口流量。

参考文献

[1]史文库, 姚为民.汽车构造:下册[M].6版.北京:人民交通出版社, 2013:8-9.

[2]李荣昊, 张文明, 宋振川.车辆液力缓速器设计仿真与试验研究[J].矿山机械, 2013, 41 (10) :29-33.

[3]NAUNHEIMER H, BERTSCHE B, RYBORZ J, et al.Automotive Transmissions[M].Springer, 2011:95-96.

[4]余志生.汽车理论[M].5版.北京:机械工业出版社, 2009:2-34.

液力机械自动变速箱 篇5

纯电动 (EV) 汽车具有一些优于传统内燃机客车的优点, 如高能量效率和零污染。但是, 蓄电池组较低的能量密度使纯电动车动力性能远不及传统内燃机车辆, 且蓄电池每次充电所对应的行程短, 制约了纯电动车的使用范围。而混合动力客车 (HEV) 利用两个能源:基本能源-内燃机、辅助能源-电动机。它兼具内燃机车辆和纯电动车两者的优点, 并克服了它们的缺点。

混合动力客车并联模式

近年来, 在国家节能减排和“十城千辆”试点政策的推动下, 客车整车厂、零部件厂通过引进国外先进技术, 在混合动力客车方面大幅度提高了自身创新实力, 使我国混合动力客车技术快速发展。目前已有多种模式的混合动力客车投放市场, 在市内公交线路上营运。其中“并联模式”倍受推崇。当前国内混合动力客车使用的并联模式主要有:基于变速器输入轴的同轴并联混合动力模式和基于变速器输出轴的同轴并联混合动力模式。

1. 基于变速器输入轴的同轴并联混合动力模式

混合动力客车自动挡机械变速器 (AMT) 技术的引入旨在节能减排, 减轻驾驶员的劳动强度, 提高车辆运行的平顺性, 减少离合器和制动器的磨损。技术难点在于换挡和离合器控制, 国内经过10余年攻关研发, 目前此技术已取得突破性进展, 并已实现了市场化量产运作。綦江齿轮传动有限公司 (以下简称綦齿) 与玉柴合作推出的采用自动挡机械变速器 (S6-150AMT) 的混合动力系统, 即是此动力模式的典型代表。已由宇通、金龙、广汽、中通等客车公司装车, 分别在杭州、广州、武汉、昆明等地投放试用。

基于变速器输入轴的同轴并联混合动力模式如图1所示。此混合动力模式的主要特性:

(1) 动力系统中发动机、电动机、变速器同轴并联。在车辆运行中, 发动机和电动机既可各自独立驱动车辆行驶, 也可组合共同驱动车辆行驶。

(2) 多挡变速器可以增大动力系统的转矩, 所以该系统可选配较小功率的电动机和较大功率的环保发动机组合作为车辆动力源。电动机功率较小, 选配的动力电池也可以相应较小, 成本降低, 且质量小, 占有的空间也较小。

2.基于变速器输出轴的同轴并联混合动力模式

基于变速器输出轴的同轴并联混合动力模式如图2所示。该系统结构较简单, 驱动电动机通过一个偶合器接入变速器直接挡, 与传统驾驶操作一样, 较容易控制操纵, 故障率和成本都较低。但由于电动机是接入变速器直接挡, 其电动机转矩不能通过变速器换挡增大, 在平原地区车辆起步-加速较慢, 在山地或城市坡路起步时电动机转矩不够, 需要靠发动机工作来辅助起步;车辆加速时, 电动机助力较小。目前南车时代研发生产的此模式混合动力系统已装车并在湖南地区投放试用。

S6-150AMT自动换挡同步器机械变速器

S6-150AMT是綦齿研制的大型混合动力客车用自动换挡同步器型机械变速器, 可与额定功率60～100kW电动机+177kW环保发动机组成混合动力总成, 采用电 (子) -电 (动机) 式自动换挡, 为车身10～12m长的大、中型混合动力客车配套, 突显了自动换挡、节能减排、性价比高的新特性, 可大大提高混合动力客车的动力性、经济性、环保性和安全性。

1.主要技术参数

S6-150A M T变速器的主要技术参数:最大输入功率280k W;最大输入转矩1500N·m;最高输入转速2800r/m i n;有六个前进挡和一个倒挡 (传动比为1挡6.98, 2挡4.06, 3挡2.74, 4挡1.86, 5挡1.31, 6挡1.00, 倒挡6.43) ;换挡模式为自动换挡1挡2挡3挡4挡5挡6挡) ;安装型式为右卧Ⅱ型;安装长度619.5m m (变速器壳前端面至输出法兰接合面之间的距离) ;质量225kg;3000r/min时伺服电动机额定功率55W;伺服减速器传动比116。

2. 结构

S6-150AMT自动挡同步器型机械变速器包括六挡同步器型机械变速器、选换挡伺服电动机、选/换挡角位移传动机构、变速器控制单元 (TCU) 及车辆行驶模式选择器、电缆线束等 (见图3) 。

(1) 六挡同步器型机械变速器同步器型六挡机械变速器为斜齿轮常啮合、三轴式、定轴传动机械变速器。采用同步器换挡, 箱式铸铁壳体, 右卧安装 (即变速器的输入轴、输出轴与中间轴置在同一水平面上, 换挡机构侧置) , 铝合金压铸的变速器盖, 通过螺栓联接安装在壳体右侧 (由输出端向输入端方向看) , 其上安装有伺服电动机、旋转轴、拉板、拨叉式电动换挡执行机构, 采用飞溅式润滑。换挡同步器为大容量的QJ-D H型锁环式惯性同步器, 采用合金钢精锻的同步环, 其工作锥面喷涂钼层, 换挡可靠, 使用寿命长。

变速器输入轴直接同牵引电动机相连, 再通过离合器同发动机相连, 组成变速器输入轴同轴并联式混合动力传动系统。整车动力既可由牵引电动机也可由发动机或两者共同工作, 把动力通过变速器输入轴传递到变速器中, 再经由变速器输出法兰 (通过花键联接在变速器输出轴上) 将动力传到万向传动轴→驱动桥→车轮。该变速器中的六个前进挡降速增距, 用于车辆前进行驶;一个倒挡用于倒车。

(2) 伺服换挡执行机构S6-150AMT自动挡同步器型机械变速器通过变速器控制单元 (TCU) 实现自动换挡。其换挡执行机构采用伺服电动机-旋转轴-拉板-拨叉式选/换挡机构 (见图4) , 安装在变速器盖上。由一台永磁直流伺服电动机 (含伺服减速器) 驱动齿式角位移传动机构完成选挡, 另一台永磁直流伺服电动机 (伺服减速器) 驱动齿式角位移传动机构实现换挡。变速器中空挡位不传递动力, 用于临时停车和车辆被拖曳。

(3) 变速器控制单元S6-150AMT变速器的电子控制单元 (TCU) 是綦齿研制的QJ TCU-6型控制器。QJ TCU-6型自动挡变速器控制器采用飞思卡尔S12X系列双核处理芯片、六层贴片电路板、55针防水插接口的新型控制器, 电磁兼容性高、性能稳定、工作可靠。控制器安装在变速器壳体上, 通过电缆线束与车辆的CAN总线、发动机控制器 (ECU) 、离合器控制器 (CCU) 、电动机控制器 (MCU) 、选/换挡伺服电动机等相关电控部件连接, 进行电子通信、处理及控制, 实现自动换挡。

(4) 车辆行驶模式选择器S6-150AMT自动挡同步器型机械变速器采用“按键式”行驶模式选择器进行操纵, 选择器有E、S、R、N、D五个预选键:E为经济模式, S为驻车, R为倒车, N为空挡, D为前进, 每个按键的使用应在停车状态预先设置。

(5) 电缆线束S6-150AMT变速器的电缆线束是一根带有10个插接头的多线头电缆线 (见图5) , 其中A、a、b、c、d、e插接头插接在变速器上相应的部件上;B、f、k插接头分别与车辆的CAN总线、24V电源、车辆行驶模式选择器连接;插座C是供检测用, 用来插接检测仪, 进行电子控制系统的检测和故障诊断。

3. 油电混合动力客车动力传动系统工作过程

A M T的自动换挡过程是车辆动力传动系统的综合自动控制过程, AMT电控系统与车内其他相关电控系统的协调非常重要。目前, 大型混合动力客车的动力源多采用电动机与发动机的组合动力, 牵引 (变频) 电动机的特性不同于内燃发动机, 电动机的转速为0～4000r/min, 具有低速大转矩, 高速恒功率特性。

整车协调控制的原则是:内燃发动机为主动力, 功率较小的牵引电动机作为辅助动力, 用于车辆起步, 低速行驶和参与高速大功率工作, 使发动机工作在燃油经济区, 避免发动机在低速和高速的高耗油区工作。

整个换挡过程通过AMT电控单元TCU与整车控制器HCU之间的电子通信、处理、控制, 实现自动换挡。

系统基本工作过程如下:

(1) 起步时离合器分离, 变速器位于低挡 (1挡或2挡) , 牵引电动机驱动车辆起步、低速行驶。

(2) 换挡时离合器分离, 牵引电动机自由旋转, 变速器进入空挡;电动机控制器根据将要挂入的挡位, 计算并调整牵引电动机转速, 当牵引电动机转速达到要求 (同步) 时, 变速器挂入相应挡位。

(3) 牵引电动机动力不足时离合器接合, 发动机动力加入工作。

结语

S6-150AMT变速器是在綦齿S6-150同步器型六挡机械变速器上集成了选/换挡伺服电动机、选/换挡执行机构和变速器电控单元TCU而成的大转矩自动换挡变速器, 技术成熟、性能先进、使用可靠、性价比高, 是目前国内大型混合动力客车最佳配套产品之一。

液力机械自动变速箱 篇6

09G是由大众公司和日本AISIN公司合作研发生产的1款手自一体6速自动变速器,广泛应用在高尔夫、途安、新甲壳虫、帕萨特、波罗、朗逸、迈腾、宝来、明锐、昊锐等车型上。09G具有质量轻、总速比大、结构紧凑、换挡舒适性高等优点,是1款技术成熟、性能优良的自动变速器。09G变速器在行驶里程超过10万km后有时会出现一些机械、液压方面的故障,对待这些故障也应遵循正确的诊断分析方法,不应盲目拆解和修理。下面通过2个案例对09G变速器机械液压故障诊断与排除做经验分享。

一、例1

1. 故障现象

有1辆2008年款1.8T途安轿车,装有09G自动变速器,已行驶16万km。行驶过程中无法进入4挡。

2. 故障诊断

首先用诊断仪V.A.S 6150读取故障码,发现变速器系统有故障码P0734:4挡传动比错误———偶发。经路试发现车辆在车速在50~60km/h时,3挡升4挡时出现发动机空转现象,说明4挡离合器打滑。

接着检查了ATF的油位和油质,油位正常,油液无明显的色泽变化及烧焦气味。根据故障现象及电脑检测结果,决定从分析09G自动变速器3挡升4挡工作原理开始,结合原理分析故障原因。

4挡时离合器K1连接单排行星齿轮组行星齿轮架PT1和小太阳轮S3,并将扭矩传递到双排行星齿轮组(拉维娜式)。离合器K2连接涡轮输出轴和双排行星齿轮组行星齿轮架PT2,并将扭矩传到双行星齿轮组。双排行星齿轮组的2个输入转速不同。

从4挡动力传递路线图(如图1所示)可以看出,4挡时执行元件分别是离合器K1和离合器K2,通过电磁阀工作分配表(如表1所示)可以看出相关的控制电磁阀分别是N92和N282。电磁阀N92调节离合器K1的工作压力,电磁阀N282调节离合器K2的工作压力。2个电磁阀都属于常闭电磁阀,电磁阀开度受控制单元占空比控制,占空比大时泄油量大,油压较低,占空比小时泄油量较小,系统油压高,占空比为0即无电流时电磁阀关闭,这时压力接近主油压,离合器上的工作压力最大,离合器可传递最大扭矩。

使用诊断仪V.A.S 6150查看变速器控制单元007组数据,在急加速和缓加速工况下,N92和N282工作电流处于正常状态,在满足3挡升4挡条件时,N282电磁阀瞬时的控制数据也是正常的,这说明控制系统有控制输出,只是不能升入4挡,并出现发动机空转现象,这时可以看到N282控制电流减小,也就是说K2离合器油压可以增大。

结合结构原理和以上操作,分析有以下原因可导致出现打滑不能升入4挡:

1)ATF油量不足,在换挡时油路压力不足,导致传递到K2离合器的压力不足;

2)K2离合器控制电磁阀N282或限压阀工作不良,虽然数据流显示工作正常但输出油压不正常;

3)K2离合器控制油路油封、活塞密封有泄漏,K2离合器摩擦片烧毁,无法有效接合传递动力。

因前期已进行过变速器油位、油质检查,并且1、2、3挡工作正常,所以排除了油量不足和油泵等部件原因。拆卸油底壳和阀体,检查相关电磁阀,未发现异常。对K2离合器进行打压测试,测试时发现离合器K2保持压力比K1、K3低很多。至此基本判定离合器K2存在机械故障。

3. 故障排除

拆检离合器K2时发现,K2活塞密封已破损。更换K2离合器总成,装复,经压力实验,装复变速器。做基础设定后试车,故障现象消失,故障排除。

4. 故障诊断总结

在该案例当中,当车速达到3挡升4挡的换挡时机时,变速器控制单元已经发出了油压控制指令,但由于K2活塞密封不良,液压油泄漏,离合器片不能有效接合,发生打滑现象,在瞬间变速器电脑会进一步调整N282的电流(减小电流以增大K2工作压力,直至断开电流),如果这时K2离合器片仍处于打滑状态时(由控制单元检测分析),则控制单元会增大电流,以减小油压,直至完全泄压。因为变速器电脑备有失效控制逻辑,这样可防止时间过长烧毁离合器片,所以便不能升入4挡,只能处于低速挡3挡以下行驶。同时变速器控制单元根据输入轴、输出轴转速出现异常,储存并报出故障码。

二、例2

1. 故障现象

有1辆1.8T途安轿车,装有09G自动变速器,已行驶13万km。客户反映变速器油泄漏后又行驶了20多km,变速器油底壳破损,在更换过油底壳、滤清器和ATF后,出现换挡打滑、变速器锁挡(紧急运行)现象。

接车后试车。热车后前进挡起步时感觉车辆似乎阻力较大,加速不是很顺畅。当变速器挡位达到3挡后,只要稍稍深踩加速踏板,变速器在切换到4挡的同时就会出现打滑现象。如果采用手动模式操作,则发现3挡升4挡也有不同程度的打滑现象。深踩加速踏板操作时,故障指示灯偶尔会点亮,同时系统启动应急模式锁在3挡上。

2. 故障诊断

用诊断仪V.A.S 6150读取故障码,发现在变速器故障存储器中记录了2个偶发性故障,分别是P0730和P0741(01192)。P0730———传动比错误,实际上就是变速器内部元件打滑所致,确切地讲,应该是在缺少ATF的条件下使用,导致系统压力不足而引起的部件打滑(离合器或制动器受损),当然也不排除这种情况是由液压控制部分出现问题导致。P0741(01192)———变矩器锁止离合器机械故障,则有2种可能:一个是变矩器锁止离合器控制系统或变矩器锁止离合器本身因使用不当而损坏;另一个有可能是系统随意记录了1个偶发性的故障码。

结合以上的故障码及车辆的维修情况分析,该车的故障原因可能是由于油底壳破损后在ATF缺少的情况下继续行驶造成变速器内部机械部件异常磨损而损坏,需进一步分解变速器检查。

分解变速器后发现4/5/6挡离合器K2和2/6挡制动器B1(如表1所示),有轻微的烧损迹象,而其它执行元件完好无损。经更换相关离合器及制动器,并对变矩器锁止离合器作了切割修复处理,维修完毕后进行路试发现:升降挡均有不同程度的冲击感;3挡升4挡打滑和掉挡故障仍然存在;深踩加速踏板操作时故障指示灯偶尔会点亮,锁挡现象明显减少。

考虑到变速器大修后需要匹配和学习适应,在行驶一定里程后,变速器的换挡冲击现象消失,但依然还存在3-4挡打滑。根据该变速器的控制特点及换挡执行元件在各挡位的分配情况进行分析,导致该故障的可能原因有:

1)电子控制方面,4/5/6挡时变速器控制单元对4/5/6挡换挡电磁阀N282的指令数据有误或这几个换挡点上的油压调制存在问题;

2)液压控制系统,电磁阀或相应控制阀存在泄漏情况;

3)K2离合器油路存在泄漏情况。

用诊断仪查看数据流,电控系统的指令控制信息基本上不存在问题,可以排除电子控制方面问题。因先前已经更换了离合器和制动器,也基本排除这些部件再次出现问题的可能。那么剩下的问题就是液压控制单元或油路上存在泄漏,考虑到变速器壳体油路出现故障的概率极小,这样便把故障点基本锁定在阀体,也就是说,要么是阀体电磁阀故障,要么是阀体内的油路故障。

3. 故障排除

分解阀体,发现N282的电磁阀及阀孔由于润滑不良有磨损的现象,修复后3挡升入4挡打滑的故障彻底排除,清除故障码后锁挡也随之消除。

4. 故障诊断总结

液力机械自动变速箱 篇7

关键词：电子控制机械式,自动变速器,故障诊断

汽车故障诊断学是研究汽车故障机理、汽车诊断理论、方法和检测诊断技术的一门学科, 它包括汽车故障物理、诊断数学和检测诊断技术三方面的内容。检测诊断技术是诊断理论与方法的一种工程实现。所以可知, 汽车故障诊断学是以工程数学、可靠性理论、信息理论、为基础;以电子技术、计算机技术、人工智能技术为手段;以汽车故障为主要研究内容的一门综合应用学科。以前的故障诊断依赖人工的观察与感觉, 根据汽车在工作中表现出来的外部异常情况采用逻辑推断的方法, 来诊断故障的类型和部位, 这种方法必须依赖维修人员的长期积累的经验和反复观察, 既烦琐又不准确, 常常会出现误诊和延误。现代故障诊断是利用各种检测仪器和设备获取汽车的各种数据, 并根据这些数据来判断汽车的技术状况。万用表、点火正时灯、真空表、油压表、声级表、流量计、油耗仪、示波仪、汽缸漏气量检测仪、曲轴箱窜气量检测仪、气体分析仪、烟度计、车速传感器、输入轴转速传感器、加速踏板传感器、节气门位置传感器、离合器行程传感器、挡位信号传感器等仪器给ECU提供了车的状态的各种数据, ECU通过对数据的比较、处理、综合、提取得到故障的部位和原因, 并决定应对措施。

1 电子控制机械式自动变速器 (AMT) 的原理

目前的自动变速器主要有AT, CVT和 AMT 三类。其中AT和CVT这两种变速器的传动的效率很低, 而AMT基本不需改变机械式变速器本体, 并且同时具有传统传动系结构简单、制造容易、工作可靠、价格低廉、重量轻等优点。自动变速器能减轻驾驶员疲劳强度, 有良好动力性和燃油经济性, 低污染等优点。所以, 自动变速器开始向AMT技术发展。AMT是在传动固定轴式变速器和干式离合器的基础上, 应用电子技术和自动变速理论, 以电子控制单元 (ECU) 为核心, 通过执行机构控制离合器的分离与接合、选换挡操作以及发动机油门的调节, 来实现起步、换挡的自动控制技术。

2 AMT的故障分析

AMT故障大致可分为4个部分:与发动机有关故障;与离合器有关故障;与变速器有关故障;与ECU有关故障;与执行器有关故障。

(1) 与发动机有关的故障。

节气门位置传感器故障:汽车的挡位和车速与节气门开度有相对应的关系, 当汽车在某一车速和挡位下, 节气门位置超出所对应的范围即可知节气门位置传感器故障。

发动机转速传感器故障:若变速器输入轴转速与发动机转速不同且输入轴转速与车速比符合挡位关系, 可知发动机转速传感器故障。

节气门调节机构故障:若ECU发出命令对节气门位置进行调节, 而节气门位置传感器显示其位置不变或位置调整的大小与ECU的指令不相应, 可知节气门调节机构故障。

(2) 与变速器有关的故障。

档位有前进档, 无倒挡;或有倒挡, 无前进档:如果挡位开关显示为倒挡而挡位传感器显示不为倒挡, 则是执行机构故障:①汽缸活塞位置不正确, 则是汽缸故障;②如果汽缸活塞位置正确, 则为连接传动部分故障。挡位开关显示为倒挡, 挡位传感器也显示为倒挡, 则是齿轮或变速器轴或分动器故障。

汽车在行驶过程中, 突然回到空挡位置:齿轮或齿套磨损成锥形, 锥形的牙齿相互传递扭矩会产生轴向力, 轴向增大到足以克服自锁装置中弹簧弹力时, 便使滑动齿轮 (或接合套) 脱离啮合而导致脱档。变速器轴承松旷, 壳体变形, 使变速器壳上的轴承孔轴线不平行度增大, 导致齿轮轴产生倾斜, 破坏齿轮的正常啮合, 产生了轴向力。轴承止推弹形环或齿轮背面的止推垫松动或严重磨损, 引起轴或齿轮轴向窜动。换档叉弯曲变形或过度磨损, 导致换档叉和接合套上又槽的间隙过大。

(3) 与离合器有关的故障。

离合器分离不清的原因主要有:气压或机械操纵系统故障。机械系统磨损过多。分离行程不足。从动盘总成的摩擦片变形。在安装时变速箱与发动机的高速不一致, 变速箱的异常扭曲 (摇动) 导致摩擦片变形。半离合使用过度产生热变形。安装前施加了异常的外力导致摩擦片变形或压盘壳变形。压盘总成传动片因跌、甩而变形。压盘总成与飞轮的紧固螺钉松动。六、从动盘正反面装错, 造成从动盘仍与飞轮有摩擦。

(4) 与ECU有关的故障。

程序跑飞主要原因是干扰所致, 因为系统中干扰源较多, 虽然采取了一系列的抗干扰措施, 但程序跑飞现象偶有发生。选档、换档控制中, 程序进入死等待, 系统失控的原因是当微机发出选档、换档控制命令后, 查询选档、换档是否到位, 用光电发射接收器检测。有时因机械行程偏差或选换档不到位, 微机检测不到选、换档到位的信号代码而进入死等待, 使系统对其他信号概不响应, 系统失控。

3 AMT的故障处理办法

故障运行和故障保险:汽车正常运行时, 电子控制单元ECU的输入、输出信号的电压值都有一定的变化范围。当某一信号的电压值超出了这一范围, 并且这一现象在一段时间内不会消失, ECU便判断为这一部分出现故障。当某电路产生了故障后, 其信号就不能作为控制参数而使用。为了维持汽车的运转, ECU便从其程序存储器 (ROM) 中, 调出某一固定值, 作为应急参数, 保证汽车可以继续运行。当ECU中的微机系统出现故障时, ECU自动启用后备控制回路对汽车进行简单控制, 使汽车可以开回家或是到附近的汽修厂进行修理, 这样的功能就是故障运行, 又称“跋行”模式。另一方面, 当ECU检测到某一执行器出现故障时, 为了安全起见, 采取一些安全措施。这种功能叫作故障保险。当传感器和微机发生故障时, 往往采取故障运行方式。而当执行器发生故障时, 往往采取故障保险措施。

执行器的故障处理:汽车电子控制系统中, 执行器是决定发动机运行和汽车行驶安全的主要器件, 当执行器发生故障时, 往往会对汽车的行驶造成一定的影响。因此, 对于执行器故障的处理方法通常是:当确认为执行器故障时, 由ECU根据故障的严重程度采取相应的安全措施的实施, 在控制系统中, 有故障保险系统, 由于ECU对执行器进行的是控制操作, 控制信号是输出信号。因此, 要想对各执行器的工作情况进行诊断, 一般要由ECU向执行器发出一个控制信号, 执行器通过一条专用回路来向ECU反馈其执行情况。

参考文献

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