液压控制系统的工作原理

时间：2022-11-06 百科知识版权反馈

【摘要】：自动变速器液压控制系统的工作原理是本章的重点和难点，教师始终把握“自动挡汽车为什么会自行换挡”这一主线，以及“如何实现换挡操作”、“如何平顺、高质量换好挡成”等问题引导出学生对液压控制系统及相关总成件的工作原理学习。此时，速控油压Pv随车速的加大而迅速加大。

任务二　液压控制系统的工作原理

【任务目标】

1．掌握液控自动变速器液压控制系统的工作原理。

2．掌握电控自动变速器液压控制系统的工作原理。

3．掌握液压控制系统各组成部分的工作原理。

【任务分析】

自动变速器液压控制系统的工作原理是本章的重点和难点，教师始终把握“自动挡汽车为什么会自行换挡”这一主线，以及“如何实现换挡操作”、“如何平顺、高质量换好挡成”等问题引导出学生对液压控制系统及相关总成件的工作原理学习。在教学过程中，采用教师启发式讲解，最好多采用挂图，深入浅出地进行讲解。

【相关理论】

一、液控自动变速器液压控制系统的工作原理

如图4-19 所示为液控自动变速器工作原理示意图，其工作原理为：节气门对应的节气门阀产生节气门油压，速控阀产生与车速相对应的速控油压，换挡阀控制换挡油路，控制系统的工作油压（主油路油压）在换挡阀的控制下通过高挡油路进入变速机构，使自动变速器挂上高挡，通过低挡油路进入变速机构，使自动变速器挂上低挡。

图4-19　液控自动变速器液压控制系统的工作原理

当汽车负载大，节气门开度大，车速低时，节气门阀输出的节气门油压高，速控阀输出的速控油压低，换挡阀左侧大于右侧油压，阀芯右移，工作油压将通过换挡阀、低挡油路进入变速机构，使低挡离合器或制动器结合，自动变速器挂上低挡。

当汽车负载小，车速高时，节气门阀输出的节气门油压低，速控阀输出的速控油压高，换挡阀中左侧油压低于右侧油压，阀芯左移，工作油压将通过换挡阀、高挡油路进入变速机构，使高挡离合器或制动器结合，自动变速器挂上高挡。从上述分析可以看出，换挡阀的移动，主要取决于换挡阀左右侧节气门油压和速控油压的油压差，阀芯移动，将使不同的离合器、制动器接合，从而使变速机构输出不同的挡位。

二、电控自动变速器液压控制系统的工作原理

图4-20　电控自动变速器液压控制系统的工作原理

如图4-20所示为电控自动变速器工作原理示意图，与液控自动变速器相比，换挡过程采用换挡电磁阀A阀和B阀分别作用在换挡阀两端进行控制换挡，A阀B阀由自动变速器电脑（ECTECU）控制，不再采用节气门阀和速度控制阀。控制过程如下：节气位置传感器产生发动机负荷信号、车速传感器产生车速信号传给ECTECU。ECTECU经计算对比、从固有数据库中调取相应执行程序对换挡执行元件电磁阀A阀和B阀进行控制。

当汽车负载大，节气门开度大，车速低时，ECTECU控制A阀泄油孔减小，B阀泄油量加大，换挡阀左边压力大于右边压力，阀芯右移，工作油压将通过换挡阀、低挡油路进入变速机构，使低挡离合器或制动器结合，自动变速器挂上低挡。

当汽车负栽小，车速高时，ECTECU控制A阀泄油量加大，B阀泄油量减小，换挡阀右边压力大于左边压力，阀芯左移，工作油压将通过换挡阀、高挡油路进入变速机构，使高挡离合器或制动器结合，自动变速器挂上高挡。

三、自动变速器液压控制系统各部件的工作原理

1．油泵的工作原理。

（1）齿轮泵。常用的齿轮泵是月牙形齿轮泵，这种泵采用两个齿轮，其结构如图4-21所示。其工作原理为：当齿轮转动时，在轮齿和月牙隔板之间充满了油液，油液随齿轮转动围绕泵壳向出油口运送。轮齿接近出口时开始进入啮合，轮齿之间的间隙逐渐减小，直到轮齿完全啮合。间隙的减小迫使油液通过出口进入液压回路。随着转速的增加单位时间的出油量也增加。

图4-21　内啮合齿轮泵

1 小齿轮；2 内齿轮；3 月牙形隔板；4 吸油腔；5 压油腔；6 进油道；7 出油道。

图4-22　叶片泵

1 转子；2 定位环；3 定子；4 叶片；A 进油口；B 出油口。

（2）叶片泵。在叶片泵中，叶片转子装有一些滑动叶片，滑动叶片与安装在泵体中的滑座紧密地密封。其结构如图4-22所示。

原理：油泵的叶片之间形成小的工作腔，其容积在进油孔侧增大，在出油孔侧减小。从而将油从进油口吸入，从出油口压出。当叶片转子转动时，叶片被离心力向外甩出压紧在滑座的内壁上。由于叶片转子偏心安装，叶片之间的工作容积随转子的转动而不断增大和减小，使油泵产生吸油和压油工作。这种油泵是可变工作容积泵，当不需要高压油时，可以减少油泵的输出。

（3）转子式油泵

转子泵的结构如图4-23所示。油泵的转子利用齿形轮廓代替齿轮的轮齿，内转子的齿数比外转子齿数少一个。内外转子的旋转中心不同，存在一定的偏心距。一般内转子齿数为4、6、8、10个。内转子齿数越多，出口油压的脉动就越小。

原理：油泵工作时内转子为主动件，内转子带动外转子旋转。当内转子的轮齿向外转子的齿间凹槽运动时，转子凹槽内的油液被挤压向出口。内转子在外转子齿上的滑动作用防止了油液倒流回入口。内外转子在任何位置其轮齿紧密接触形成相互密封的工作腔。当工作腔从进油口转过时，容积增大，产生真空，油液被吸入工作腔。

图4-23　转子泵

1 驱动轴；2 内转子；3 外转子；4 泵壳；5 进油腔；6 出油腔；e 偏心距。

2．主油路调压阀的工作原理。

如图4-24所示为主调压阀的工作原理示意图，P_H为主油路油压；P_D为前进挡油压；P_R为倒挡油压。其工作原理为：因B的面积大于A的面积，产生一个油压力差ΔF，方向向下，ΔF<F(弹簧弹力)时，排油孔关，不排油；当ΔF>F时，排油孔开始泄油，从而保证了油压的稳定。若在滑阀的上下端通过手动控制阀分别施加两个独立的外来油压，此油压升高或降低时，主油路油压就发生变化，满足各工况的需要。例如：手控阀挂入D位，则调压阀上端加上外油压PD，导致主油路油压PH降低；手控阀挂入R位，则调压下端加上外油压PR，导致主油路油压升高。

图4-24　主油路调压阀的工作原理

3．速度控制阀的工作原理。

如图4-25所示，P_H为主油路油压，P_V为速控油压，其工作原理为：

（1）输出轴不旋转时，重块和滑阀处于自由状态，无速控油压。

（2）当输出轴旋转时，离心力使重块和滑阀一起向外移动，打开进油口A，关闭排油口B，使主抽路油压P_H进入，产生速控油压P_V。

当输出轴旋转时，滑阀的受力如下：滑阀的离心力F₁；弹簧力F；液压力F₂＝(B-A)P_V，当F₁+F=F₂，平衡状态；F₁ + F < F₂ 滑阀向下移动，P_V减小；F₁ + F > F₂，滑阀向上移动，P_V增大。

图4-25　速度控制阀的工作原理

（3）在低速区工作时，重块的离心力通过弹簧随时作用在滑阀上，加上滑阀本身的离心力作用，使滑阀迅速上移A口开大，B口关小，节流作用加大，P_V加大；当滑阀受力平衡时，A口和B口的开度一定，P_V维持不变；当车速加大时，离心力加大，P_V又升高，滑阀又在新的位置维持新的平衡。此时，速控油压Pv随车速的加大而迅速加大。如图4-26所示。

（4）在高速区工作时，重块外移，带动导杆的法兰盘靠在外壳凸缘上，车速再升高，重块的离心力不再压缩弹簧，此时弹簧力较大。随车速的升高，依靠滑阀(小重块)的离心力而改变P_V，在高速区P_V的增大比低速区缓慢，这样可防止高速区频繁换挡，保持车速的稳定性。

4．节气门阀的工作原理。

图4-26　速度控制阀的工作原理

节气门阀按操纵方式分为机械式和真空式两种，机械式节气门阀利用拉杆或拉索、凸轮、弹簧来操纵节气，工作可靠，但应定期检查拉杆或拉索的松紧情况。

图4-27　节气门阀的工作原理

如图4-27所示，P_H为主油路油压，P_Z为节气门油压，a、b为节流孔，节气门阀利用节流原理(节流孔a和b的节流作用)，使P_Z< P_H 。

（1）当手动控制阀在空挡时，节气门阀与主油路不通，节气门阀在弹簧力用下处于最右端位置， P_Z =0；

（2）当选挡手柄在前进挡D时，主油路油压P_H经中心通孔传入右腔，右腔的有效圆环面积与P_Z的乘积即为油液给节气门阀向左的推力F₁， F₁与左端弹簧力F关系式为：

F₁=F ，节气门阀平衡不动：

F₁<F，节气门阀右侈：

F₁>F，节气门阀左侈：

节气门开度加大，弹簧力也加大，输出油压P_Z就相应地增大。

5．手动换挡阀。

手动阀又称为手控阀或手动换挡阀，与驾驶室内的选挡杆相连，其功用是控制各挡位油路的转换。如图4-28所示，当驾驶员操纵选挡杆时，手动阀会移动，使主油压通往不同的油道。如当选挡杆置于“P”位时，主油压会通往“P”、“R”和“L”位油道；当选挡杆置于“R”位时，主油压会同时通往“P”、“R”和“L”位油道与“R”位油道；当选挡杆置于“N”位时，手动阀会将主油压进油道切断，使不会有主油压通往各换挡阀；当选挡杆置于“D”位时，主油压会通往“D”、“2”和“L”位油道；当选挡杆置于“2”位时，主油压会同时通往“D”、“2”和“L”位油道与“2”和“L”位油道；当选挡杆置于“L”位时，主油压会同时通往“D”、“2”和“L”位油道与“2”和“L”位油道及P”、

图4-28　手动控制阀的工作原理

6．换挡阀的工作原理。

如图4-29所示，换挡阀左端接受节气门阀的输出油压P_Z，产生液压力F_Z，左端还有弹簧力F；右端接受速控阀的输出油压P_V，产生液压力F_y。

(1）当F_Z+F>F_V时，换挡阀右移，换入低速挡。（大负荷低速）

(2）当F_Z+F<F_V时，换挡阀左移，换入高速挡。（小负荷高速）

(3）当F_Z+F＝F_V时，换挡阀处于平衡状态，挡位不变。

图4-29　换档阀的工作原理

7．强制降挡阀。

强制降挡阀的控制方式有两种：机械式和电磁阀式。两者都是利用加速踏板来控制一条油路，对换挡阀的左端施加一个附加油压，强制使换挡阀右移，换入低速挡。如图4-30，电控变速器常用由加速踏板联动装置上的开关操纵电磁阀实现强制降挡。当节气门开度增大时，由开关打开电磁阀，增大节气门阀油压而迫使立即降挡。及时增大牵引力，改善使用性能，在短暂时间内起强烈的加速作用。该阀由加速踏板控制。