丰田自动变速器3.docx
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丰田自动变速器3
四、超速挡控制系统
全液压自动变速器有无超速挡，是由超速挡电磁阀通断控制的。
如图2-94所示，当超速挡电磁阀接通时，可动铁芯被线圈产生的电磁力吸起，主油路油压被释放，变速器便能升至超速挡；当超速挡电磁阀断电时，可动铁芯在弹簧力作用下落下，关闭排泄口，主油路的油压作用于3→4挡换挡阀，变速器就不能升至超速挡。
图2-94超速挡电磁阀
与图2-86所示的情况不同，它是在超速挡电磁阀断开时才能升至超速挡。
如图2-95所示，控制超速挡电磁阀的电路有两种，一种是由超速挡主开关和水温开关，并联控制（接通或断开）；另一种是在此控制电路上再并联一条由超速挡ECU控制（接通或断开）的电路。
图2-95超速挡控制电路图
当以下条件都满足时，超速挡电磁阀接通，变速器才可以换至超速挡。
（1）点火开关接通。
（2）冷却水温度高于50℃（因自动变速器型号而异），水温开关触点分开。
（3）超速挡主开关接通（开关触点分开）。
（4）超速挡电磁阀未被超速挡ECU（仅某些车型有）接地。
图2-95中的换低挡压力开关（仅某些车型有）位于变速器阀体内，由减压阀油压，控制其开合，当节气门开度大于85％时（在换低挡时发生），换低挡压力开关在减压阀油压的作用下闭合，将换低挡油压信号（KD）传送至超速挡ECU；换低挡脚踏开关（仅某些车型有）位于加速踏板正下方的地板上，踩下加速踏板至超出节气门完全打开状态时，换低挡开关被加速踏板连杆压闭合，将换低挡脚踏信号（FKD）传送至超速挡ECU。
超速挡电子控制元件（ODECU，仅限于某些车型）根据速度传感器的车速信号、换低挡脚踏开关的换低挡脚踏信号（FKD）和换低挡压力开关的换低挡压力信号（KD），控制超速挡电磁阀的通断。
如图2-96所示，A、B表示超速挡电磁阀接通，换低挡至第3挡得以实现的范围。
而C则表示，即使换低挡压力开关接通，变速器仍继续在超速挡工作（ECU仍没有使超速挡电磁阀接通）。
当车辆在C区范围行驶时，接通换低挡脚踏开关，可实现C区至A区的换挡（即从超速挡区域换至第3挡区域）。
这就是说，如果司机在C区范围（即超速挡）行驶时，感觉扭矩不够大，可接通换低挡脚踏开关（踏下加速踏板）使挡位换至第3挡。
图2-96A140L超速挡换挡图（车型CORONA和CARINAⅡ）
第五节电液控制系统
电液控制系统是由电磁阀的通断信号来操纵自动变速器的换挡，其系统构成如图2-97所示。
它与液压控制系统依靠节气门油压和调速器油压的反方向作用来控制换挡有较大区别。
图2-97ECT电液控制系统图
电液控制系统中的节气门拉索仅用于调节主油路的油压，不控制换挡正时，这一点与全液压控制系统不同。
1号和2号电磁阀与3个换挡阀的油路连接关系如图2-98所示。
表2-10列出了这两个电磁阀的通断与变速器挡位的对应关系（A140E）。
下面介绍各电磁阀控制的阀门的工作过程。
图2-98电磁阀与换挡阀的油路连接关系图
表2-10A140E换挡电磁阀的通断与换挡元件工作的关系
挡位（换挡杆位置）
挡
1号电磁阀
2号电磁阀
C0
F0
B0
C1
C2
B1
B2
F1
B3
F2
P
停车挡
通
断
●
R
倒挡
通
断
●
●
●
N
空挡
通
断
●
D
第1挡
通
断
●
●
●
●
第2挡
通
关
●
●
●
●
●
第3挡
断
关
●
●
●
●
●
超速挡
断
断
●
●
●
●
2
第1挡
通
断
●
●
●
●
第2挡
通
通
●
●
●
●
●
●
第3挡
断
通
●
●
●
●
●
L
第1挡
通
断
●
●
●
●
●
第2挡
通
通
●
●
●
●
●
●
●工作
1、1→2挡换挡阀
1→2换挡阀执行第1挡和第2挡之间的换挡，其工作过程如图2-99所示。
图2-991→2挡换挡阀
（a）当ECU关断2号电磁阀时，阀芯被弹簧力压下，封闭排出油口。
主油路的油压作用在1→2挡换挡阀的位置①上，使其阀体向下运动，切断主油路油压至B2等的油路，从而使变速器换入第1挡。
（b）当ECU接通2号电磁阀时，阀芯被电磁力吸上，打开排出油口，作用在阀的位置①上的主油路的油压从排出油口释放。
结果，弹簧力使阀体向上运动，打开主油路的油压至B2等的油路，从而使变速器换入第2挡。
（c）当变速器处于超速挡时，2号电磁阀与第1挡时一样是关断的，于是，主油路油压作用在阀的位置①上。
但是，这时1号电磁阀关闭，来自2→3挡换挡阀的主油路油压作用在1→2挡换挡阀的位置②上，阀体由弹簧力推向上。
电控1→2挡换挡阀与油控的1→2挡换挡阀相比，阀体结构简单，而且取消了低速滑行换挡阀。
2、2→3挡换挡阀
2→3挡换挡阀执行第2挡与第3挡之间的换挡，其工作过程如图2-100所示。
图2-1002→3挡换挡阀
（a）当ECU接通1号电磁阀时，作用于2→3挡换挡阀位置①的主油路油压，通过1号电磁阀排出口卸压。
2→3挡换挡阀阀体被弹簧力推向上，变速器换入第2挡。
（b）当ECU关断1号电磁阀时，主油路油压作用于阀的位置①，将阀体推向下，打开主油路油压至C2等的油路，使C2工作，变速器换入第3挡。
（c）当换挡杆在“L”挡位时，来自手动阀主油路的油压作用于2→3挡换挡阀的位置②，所以阀体保持在向上的位置，变速器不会换入第3挡。
电控2→3挡换挡阀与油控的2→3挡换挡阀相比，阀体结构简单，而且取消了中间换挡阀。
3、3→4挡换挡阀
3→4挡换挡阀执行第3挡与超速挡之间的换挡，其工作过程如图2-101所示。
图2-1013→4挡换挡阀
（a）当ECU接通2号电磁阀时，作用在3→4挡换挡阀的位置①上的主油路油压通过2号电磁阀排出口卸压，阀体被弹簧力推向上，打开主油路油压至C0及C0储能减振器的油路，变速器换入第3挡。
（b）当ECU关断2号电磁阀时，主油路油压作用在阀的位置①，其阀体被推向下，关闭主油路油压至C0等的油路，打开主油路油压至B0的油路，使变速器换入超速挡。
（c）当变速器在第1挡时，与在超速挡一样，2号电磁阀关断，主油路油压作用在3→4挡换挡阀的位置①。
不过，第1号电磁阀这时接通，来自2→3挡换挡阀的主油路油压作用在3→4挡换挡阀的位置②上，阀体仍被弹簧力推向上。
电控3→4挡换挡阀与油控3→4挡换挡阀相比，阀体结构简化，而且取消了3→4挡滑行换挡阀。
4、锁止信号阀
（1）锁止离合器分离。
如图2-102所示，如果ECU切断了第3号电磁阀的电压信号，使其处于关闭状态，主油路油压则作用在锁止信号阀的上端，其阀体被推下，切断来自1→2换挡阀的油压（B2主油路油压）。
这时，锁止继动阀由于主油路油压作用于上端，其阀体被推下，切换了变矩器油压的流向，使锁止离合器处于分离状态。
图2-102锁止离合器分离状态
（2）锁止离合器接合。
如图2-103所示，如果ECU接通第3号电磁阀的电压信号，使其处于打开状态，施加在锁止信号阀上部的主油路油压被电磁阀释放，其阀体被弹簧力推向上。
来自1→2挡换挡阀的油压（B2主油路油压）作用于锁止继动阀的底部，由于横截面积B>A，其阀体被推向上，切换了变矩器油压的流向。
这时，变矩器油压作用在锁止离合器的右侧，使它抵压在前盖上，所以锁止离合器和前盖（即曲轴和变速器输入轴）可以作为一个整体旋转，不会打滑。
图2-103锁止离合器接合状态
第六节电子控制系统
一、概述
ECT是利用现代电子控制技术来进行控制的自动变速器，它与全液压控制自动变速器相比，ECT有如下优点。
1、驾驶员可以选择自己喜欢的行驶模式
在全液压控制的变速器中，行驶模式（即换高挡或换低挡的正时，锁止离合器接合或分离的正时）被设计在变速器中，不可以改变。
可是，在ECT中，ECU储存有两种甚至多种行驶模式（称为常规模式、动力模式以及经济模式）。
驾驶员只要按一下行驶模式选择开关，就可以切换到最适合当时驾驶条件的行驶模式。
2、减小换挡冲击
ECU可根据行驶条件，精确控制换高挡、换低挡及锁止离合器的正时，所以换挡冲击比较小。
在某些车型中，ECU在换挡时发出指令，推迟发动机点火的提前角，降低发动机的扭矩输出，从而使换挡时车辆的行驶更平稳。
ECT取消了换挡正时阀，使液压系统结构更简单。
3、减少油耗
因为ECU可根据行驶条件，以最佳的方式控制换高挡或换低挡的正时，所以，即使在低速范围内，锁止离合器也可以工作，从而降低了油耗。
4、自我诊断及存储功能
ECU有一个内置的自我诊断系统。
它将电子控制系统中可能发生的任何故障储存在其存储器中，以帮助维修人员对故障进行分析和排除。
5、失效保护功能
ECU有一个备用失效保护的系统，以保证即使电子控制系统发生故障时也能行驶。
ECT的电子控制系统控制ECT的换挡正时和锁止正时，它由各种传感器、一个ECU和执行器（电磁阀等）组成。
图2-104是A341E电子控制系统的方框图，它表明了系统中各部件之间的关系。
图2-104A341E电子控制系统方框图
二、电子控制部件
1、行驶模式选择开关
行驶模式选择开关是供驾驶员选择所需的行驶模式（常规或动力）的开关。
如图2-105所示，当开关接通PWR（动力），12V电压施加到ECU的PWR端子，于是ECU判定选择动力模式（POWER）；当开关接通NORM（常规），PWR端子电压为零，ECU判定选择常规模式（NORMAL）。
该开关的触点还用于接通行驶模式指示灯，以告知驾驶员行驶模式。
图2-105行驶模式选择开关电路图
2、空挡启动开关（挡位传感器）
ECU从位于空挡启动开关中的挡位传感器获得变速器所在挡位的信息，然后确定相应的换挡方式。
如图2-106所示，如果ECU的端子N、2或L与端子E接通，ECU便分别确定变速器位于“N”、“2”或“L”挡位。
否则，ECU便确定变速器位于“D”挡位。
在某些车型中，空挡启动开关在“R”挡位也发送信号。
该开关的触点还用于接通换挡杆位置指示灯，以告诉驾驶员换挡杆当时的位置。
只有当换挡杆位于“N”或“P”挡位，端子B与NB接通，启动电机才能接通启动。
各触点的接通或断开状态如表2-11所示。
图2-106空挡启动开关电路图
表2-11空挡启动开关触点通／断一览表
端子
挡位
用于空挡起动开关
用于换挡杆位置指示灯
B
NB
E
P
R
N
D
I
L
“P”
○
○
○
○
“R”
○
○
“N”
○
○
○
○
“D”
○
○
“I”
○
○
“L”
○
○
○○：
表示端子导通
值得注意的是，在“P”、“D”及“R”（有些型号不包括“R”）挡位，空挡启动开关不向ECU发送有关换挡杆位置的信号。
注意！
如果输入ECT的ECU的信号异常，ECU的反应如下：
“2”信号电路断路：
在“2”挡时，ECU选择“D”挡的换挡方法。
但是，受液压管路的构造方式所限，变速器只能换高挡至第3挡。
“L”信号电路断路：
在“L”挡时，ECU选择“D”挡的换挡方式。
但是，受液压管路的构造方式所限，变速器只换高挡至第2挡。
“N”信号电路断路：
“N”至“D”不发生占驻控制（见ECTECU的功能）。
3、节气门位置传感器
节气门位置传感器安装在节气门体上，用于检测节气门的开度，然后将有关数据（以电压信号的形式）传递给ECU，以控制变速器换挡和锁止的正时。
节气门位置信号相当于全液压控制自动变速器中所用的节气门油压。
不过，ECT中的节气门油压仅用来控制主油路的油压。
（1）间接型。
A140E电子控制变速器中的发动机ECU，位于节气门位置传感器和ECT的ECU之间（如图2-107所示）。
该节气门位置传感器线性地将节气门开度转换为电压信号。
来自发动机ECU的恒定电压（5V）作用在端子VC上，由于触点随节气门开度沿电阻器滑动，VTA端子上的电压大小与节气门开度成正比（如图2-108所示）。
图2-107节气门位置传感器
图2-108VTA端子电压与节气门开度的关系
发动机ECU将该“VTA”电压转换为8个不同的节气门开度角信号中的一个，以告知ECT的ECU节气门开度。
这些信号是由在ECT的ECU端子Ll、L2、L3和／或IDL上的高、低电压组合构成的，如图2-109所示。
图2-109节气门开度信息组合构成图
当节气门体完全闭合时，IDL信号的触点连接IDL及E端子，将IDL信息送至ECT的ECU，使之获悉节气门完全闭合了。
ECT的ECU收到L1、L2及L3信号以后，便将节气门开启角（θ0~θ7）改变为1~8V的电压至TT端子，维修人员通过测量TT端子的接地电压就可以知道节气门开启信号是否正常输入。
如果输入ECT的ECU的节气门开启角信号不正常，就会出现如下现象：
1）IDL信号不正常（常接地）：
车辆行驶中变矩器离合器不发生锁止；“N”至“D”不发生占驻控制（见ECT的ECU的功能）。
2）L1、L2或L3信号不正常：
换挡正时将是不正确的。
（2）直接型（仅某些车型适用）。
如图2-110所示，节气门开启信号直接从节气门位置传感器输入ECT的ECU。
图2-110直接型节气门位置传感器
如图2-111所示，触点随发动机节气门一起逆时针旋转，使触点L1、L2、L3及IDL与触点E（接地）接触或断开。
图2-111直接型节气门位置传感器的内部结构及其示意图
例如，若节气门开至角度θ4，触点L1和L2与触点E接触。
如果发动机在怠速运转，IDL与触点E接触。
节气门位置传感器可检测到θ0~θ7八个节气门位置，传递至ECU的节气门位置信号，随与E接触或断开的L1、L2、L3和／或IDL而异。
各触点的接触／断开状态如图2-112所示，填了阴影的方格表示各触点与E接触时节气门的位置。
图2-112节气门开启信息组合构成图
4、水温传感器
当发动机冷却液低于设定温度时，如果将变速器换入超速挡，发动机性能及车辆乘坐的舒适性就会受到影响。
如图2-113所示，如果水温传感器（热敏电阻）监测到冷却液温度低于设定温度（例如60℃），发动机ECU会发送一个信号至ECT的ECU的OD1端子（见表2-12），以防止变速器换入超速（有些车型还防止换入第3挡），并防止锁止离合器工作。
图2-113水温传感器及其电路图
表2-12超速挡或变矩器离合器锁止与OD1端子电压的对应关系
超速挡或锁止
OD1端子电压
能够
12V
取消
0V
发动机ECU还有失效保护功能，如果水温传感器由于短路或断路而不工作，不管冷却液实际温度如何，发动机ECU都会将冷却液温度认作80℃。
在某些车型上，水温传感器将其信号直接送至ECT的ECU的OD1端子。
还有一些车型，如果冷却液温度低于60℃，发动机的ECU还可防止换挡过程中点火正时的延迟。
5、车速传感器
车速传感器产生的车速信号相当于全液压控制自动变速器中的调速器油压，ECT的ECU用它来控制换挡点和锁止离合器的运作。
ECT的ECU获得的正确车速信息是由两个车速传感器输入的，如图2-114所示。
为了进一步确保信息的精确性，ECT的ECU不断对这两个信号进行比较，看它们是否相同。
图2-114车速传感器
（1）2号车速传感器（主车速传感器）。
如图2-115所示，一个装有内置式磁铁的转子安装在变速器主动小齿轮轴或输出轴上。
每当该轴（即转子）旋转一圈整时，磁铁便启动簧片开关（该开关安装在主车速传感器内）产生一个信号，输出轴每转一圈，该传感器便输出一个脉冲。
（2）1号车速传感器（后备车速传感器）
该传感器装在车速里程表中，如图2-116所示。
如果主车速传感器发生故障，它就起主车速传感器的作用。
车速里程表软轴每转一圈，该传感器便输出4个脉冲信号。
图2-1152号车速传感器图2-1161号车速传感器
（3）感应线圈型车速传感器
除了前面介绍的簧片开关型车速传感器外，还有感应线圈型车速传感器，该传感器产生交流电压。
此型车速传感器用于A341E及A342E的2号车速传感器（主车速传感器）。
图2-117感应线圈型车速传感器
如图2-117所示，2号车速传感器装在变速器延伸壳上，检测变速器输出轴的转速。
该传感器由一个永久磁铁、线圈及磁轭组成。
一个有4齿的转子装在变速器输出轴上，与轴作为一个整体旋转。
当变速器输出轴旋转时，磁轭（前端）与转子之间的间隙由于齿的作用而增大或减小。
通过磁轭的磁力线的数目相应增加或减少，使线圈中产生交流电压，如图2-118所示。
该交流电压的频率与转子的转速成正比，因此可以指示车速。
图2-118感应线圈型车速传感器的工作
注意！
如果两个车速信号均正确，来自2号车速传感器的信号在1号车速传感器的输出比较以后，用于换挡正时控制。
如果来自2号车速传感器的信号是错误的，ECU立即停止使用该信号，改而使用来自1号车速传感器的信号控制换挡正时，如果发生这种情况，它便输出第62号故障代码。
此外，如果1号车速传感器不正常，那么便显示故障代码42。
6、制动灯开关
ECT的ECU可检测出制动踏板何时被操作。
当制动踏板被踩下时，取消变矩器锁止离合器工作；当制动踏板未被踩下时，取消“N”至“D”占驻控制。
如图2-119所示，制动灯开关安装在制动踏板支架上。
当踩下制动踏板时，开关接通，STP端子电压为12V；当松开制动踏板时，开关断开，STP端子电压为0V。
ECU根据STP端子的电压变化了解制动器的工作情况。
图2-119制动灯开关及其电路图
如果后轮被抱死，制动又正在进行时，为防止发动机失速，ECU也相应地取消锁止离合器的工作；该信号也用于“N”至“D”占驻控制。
如果STP信号电路断路，ECU便不会取消锁止离合器的工作和“N”至“D”占驻控制。
在某些车型中，制动灯开关信号也从驻车制动器开关输入，用作对锁止离合器取消锁止
的信号，如图2-120所示。
图2-120驻车制动器开关图2-121超速挡主开关
7、超速挡主开关
超速挡主开关由驾驶员操作控制，使ECT可以或不可以进入超速挡行驶。
如图2-121所示，当该开关接通后，如果相应的条件满足时，ECT便进入超速挡。
当该开关关断后，ECT在任何情况下都不能换入超速挡。
（1）超速挡主开关“ON”（接通）
当超速挡主开关接通（触点断开）时，ECU的OD2端子电压为12V，变速器能换至超速挡，如图2-122所示。
（2）超速挡主开关“OFF”（关断）
当超速挡主开关断开（触点闭合）时，电流从蓄电池流至接地，ECU的OD2端子电压为0V，如图2-123所示。
此时，ECU不允许变速器换入超速挡；同时，O／DOFF指示灯亮。
图2-122超速挡主开关“ON”状态图2-123超速挡主开关“OFF”状态
8、巡航控制ECU
如果实际车速降至设定的巡航控制速度以下大约10km／h，巡航控制ECU传送一个信号至ECT的ECU，命令锁止离合器分离，同时不能换入超速挡，如图2-124所示。
图2-124巡航控制ECU
参考
在Lexus（凌志LS400）中，ECU执行如下控制任务：
·当汽车以超速挡爬坡，而速度却降至超速挡切断速度以下（较设定速度约低4km/h）时，ECU便取消超速挡，以防止车速进一步下降[超速挡切断速度设置为SET/COAST或ACCEL（设定／滑行或加速）运行7s后较设定速度约低8km/h时]。
·一旦超速挡取消，而车速上升至超速挡恢复速度（较设定速度约低2km/h）以上时，ECU便判断（根据来自执行器电位器的信号）汽车已完成爬坡，ECU在大约6s之后恢复超速挡。
·当汽车以巡航控制方式行驶时，巡航控制ECU传送一个信号给至发动机及ECT的ECU。
在收到这个信号时，发动机及ECT的ECU便转换为常规换挡方式。
在节气门位置传感器的怠速运转点接通（如下坡行驶等）时，巡航控制ECU也能防止变速器的锁止取消。
这样，就可以确保在巡航控制系统的控制下平顺行驶。
9、电磁阀
ECT一般有3个电磁阀，1号和2号电磁阀控制换挡（第1、第2和第3及超速挡），而3号电磁阀则控制锁止离合器的锁止。
如图2-125所示。
图2-125电磁阀及其电路图
（1）1号和2号电磁阀。
电磁阀安装在阀体上，由来自ECU的电信号控制接通或关断，使各种油压的油路按工作所需进行切换，使变速器从某一个挡位换入另一个挡位。
电磁阀的结构如图2-126所示。
电磁阀接通时，可动铁芯被线圈向上吸，阀被打开，使加压油液（主油路油压）排出。
电磁阀的工作与各挡的关系见表2-13所示。
图2-126电磁阀的结构
表2-13换挡电磁阀与各挡的关系
挡位
电磁阀
第1
第2
第3
超速
1号
通
通
断
断
2号
断
通
通
断
如果1号或2号电磁阀的电路出现断路或短路，ECU就会立即切断输往该电磁阀的电流，并执行失效保护功能。
（2）3号电磁阀。
电磁阀安装在传动桥壳或阀体上，来自ECU的信号控制接通或关断，从而控制锁止离合器的工作。
当ECU传送一个信号至3号电磁阀，使之接通（阀被打开）时，作用在锁止信号阀上部的主油路油压降低，锁止离合器被分离。
参考
·在A340E、A340H、A540E和A540H中，当3号电磁阀接通时，主油路油压作用在锁止继动阀顶部，使锁止离合器接合。
·A341E和A342E中的3号及4号电磁阀是按顺序逐渐打开和关闭的，以减少换挡的冲击。
三、ECT的ECU的功能
ECT的ECU具有控制换挡正时、控制锁止正时、故障诊断、失效保护、“N”至“D”的占驻控制以及发动机扭矩控制等功能，下面对其主要部分进行介绍。
1、换挡正时控制
（1）ECT的ECU将换挡杆在各个挡位（“D”、“2”或“L”挡位）及每个行驶模式（常规或动力）下的最佳换挡模式编程存入存储器中。
如图2-127所示，ECU根据适当的换挡模式，根据来自车速传感器的车速信号，以及来自节气门位置传感器的节气门开启信号打开或关闭1号和2号电磁阀。
这样，ECU可以通过操纵各电磁阀，打开或关闭通往离合器及制动器的油路，使变速器得以换入高挡或低挡。
图2-127ECT的ECU控制程序图
值得注意的是，ECU仅在汽车前进时才提供换挡正时及锁止控制。
在倒挡（A341E和A342E除外）、驻车及空挡中，变速器是用机械的方法控制，而不是用电子的方法控制。
（2）换挡方式。
ECU编有
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