自动变速器控制单元测试系统的设计.doc

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天津工程师范学院2009届本科生毕业设计

TianjinUniversityofTechnologyandEducation

毕业设计

自动变速器控制单元测试系统的设计

TheDesignofAutomatictransmissioncontrolunitfortestsystem

摘要

该系统以奥迪A601V自动变速器﹑丰田A341E自动变速器﹑通用4T80E自动变速器为基础，在不影响电控发动机及自动变速器各种性能的前提下，对电控系统进行改造，最终设计了一套可综合进行三种不同车系的自动变速器实验、教学、科研及实际故障检测的平台。

对汽车维修行业的从业人员或汽车相关专业的学生来说，是十分有益的，也是十分必要的。

教师在利用实验台进行授课时，学生更容易理解，记忆也更深刻，学习效率将大幅高。

设计说明书对自动变速器的结构组成进行了讲解，对其工作原理进行了深入的分析，最主要的是对实验台的设计过程进行了全面的总结和详细的说明。

实验台的总体设计工作包括实验台台架结构的设计、实验台面板的设计、实验台面板控制图的设计、故障点和故障现象模拟的设计。

关键词：

自动变速器整合实验台；实验教学系统；设计与制作

ABSTRACT

ThesystembasedonAudiA601VAutomaticTransmission，A341EToyotaAutomaticTransmission，4T-80Egeneral-purposeautomatictransmission,Withoutprejudicetotheengineandelectronicallycontrolledautomatictransmissionunderthepremiseofavarietyofperformance,thetransformationofelectroniccontrolsystems,andultimatelydesignedasetofintegratedsystemsofthreedifferentcarsautomatictransmissionexperiments,teaching,scientificresearchandpracticalplatformforfaultdetectionofthevehiclemaintenanceindustryprofessionalsorstudentscar-relatedisverybeneficial,butalsoverynecessary.Teachersintheuseoftest-bedforthemediumofinstruction,studentsmoreeasilyunderstandandremembermoreprofound,learningefficiencywillbesignificantlyhigh.

Designspecificationofthestructureoftheautomatictransmissiononthecompositionofitsworkingprincipleofanin-depthanalysis,themostimportanttest-bedforthedesignprocessofconcludingacomprehensiveanddetailedexplanation.Experimentalworkincludesthedesignbenchteststructuredesign,thedesignoftestpanels,test-bedpanelcontrolchartdesign,faultandfaultsimulationofthedesignphenomenon.

KeyWords：

Automatictransmissionintegrationtest-bed；Experimentalteachingsystemdesignandproduction

目录

1引言 1

1.1设计的目的与意义 2

1.2设计与制作的主要工作 2

2自动变速器电控系统的结构组成和工作原理分析 3

2.1自动变速器电控系统的结构组成 3

2.1.1自动变速器传感器的种类 3

2.1.2自动变速器ECU 3

2.1.3自动变速器执行元件及控制开关 3

2.2自动变速器电控系统工作原理 4

3实验台总体设计方案 7

3.1实验台的功用和设计思路 7

3.1.1实验台的功用 7

3.1.2实验台设计思路 7

3.2元件的故障设计 8

3.2.1故障点的设计 8

3.2.2元件的模拟信号设置和断路﹑短路等现象分析 11

3.3自动变速器故障的自诊断与故障代码 13

3.3.1自动变速器故障的自诊断 13

3.3.2故障代码 14

4电路图的设计 21

5接线图的设计 23

5.1换档电磁阀接线图设计 23

5.2故障开关及测点的设计 24

5.3节气门及油温﹑冷却液温度传感器的采集和接线图的设计 24

5.4转速采集及显示电路设计 26

6实验台的台架设计 27

6.1实验台控制面板设计 27

6.2实验台台架设计 28

6.3电动机的设计 28

6.3.1模拟转速传感器和自动变速器输入轴转速传感器电机的选择 28

6.3.2车速传感器电机的选择 29

总结 30

参考文献 31

附录 32

致谢 46

1引言

现代化的汽车产品是机械与电子紧密结合的产物。

近十多年来，随着电子信息技术的迅猛发展和人们对汽车的动力性、舒适性、经济性及环保等方面要求的不断提高，电子技术被越来越多地引入到汽车装置上，使汽车越来越智能化。

所谓“智能化”，就是将先进的电子信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、自动控制技术、计算机处理技术等有效地整合，集成运用于汽车装置，实现大范围、全方位发挥作用的实时、准确、安全、高效、环保的综合运行系统。

在电池动力和代用燃料动力汽车技术还不十分完善的今天，以燃烧汽油为动力的汽车依然是当今汽车工业的主导产品。

随着汽车工业的发展，全球汽车产量逐年增长，石油需求量也飞速增长，而石油又是不可再生的资源，这就导致了汽油价格的飙升，从而使节油汽车日益受到广大普通用户的关注。

因此，运用高科技手段微电子控制（简称电控）技术，使每一滴油都能充分有效地燃烧干净，便成为世界各大汽车公司竞相追求的目标。

同时，随着环境保护愈来愈受到人们的关注，汽车在尾气排放方面的要求也越来越严格，这也推动了汽车发动机电控技术的发展。

与此同时，汽车电控化、电子化和智能化也带来许多问题，使得汽车的故障变得越来越复杂，除了以前相对简单的机械故障外，还包括了更为复杂的电控系统故障，这就要求与之相适应的更为先进的故障诊断技术，以前简单的诊断技术,己经不能满足当今逐渐电控化的汽车的需要[1][2][3]。

1.1设计的目的与意义

自动变速器的复杂程度在当今轿车上是最高的。

自动变速器的飞速发展及其普

遍应用已成为当今轿车发展的一个方向。

目前自动变速器上采用的电子控制系统，

许多采用的是模糊控制理论，使变速器在经济模式和动力模式之间存在滑动换档曲

线，在不同的道路条件下，自动变速器的换档更加随意、更加柔顺。

这样，自动变

速器的结构及其工作原理变得越来越复杂，这给维修人员增添了许多技术难题，也给汽车专业的学生在学习和实验时带来许多不便。

电控技术作为新兴的技术，特别是在国内，应用时间较短。

人们对发动机、变

速器电控技术的原理、工作特性以及实际中会产生的问题还没有深刻的理解；其次，

由于发动机、变速器引入了电子控制技术，它们的故障日趋复杂化，因此以前人工

故障诊断法已经无法满足维修的要求。

当前，制约我国汽车维修行业发展的主要因

素是人才和技术的缺乏。

许多从事汽车维修多年的技工，检测或诊断机械故障得心

应手，但对于电控发动机故障，则感到力不从心，不知从何下手，这是因为许多维

修工依然是凭“经验维修”，而不是“数据维修”；诊断汽车电控故障依然靠“换件诊断”，而不是“技术诊断”。

这样造成的错诊误断、错换部件等现象层出不穷，维修费用也居高不下。

与此同时，我国与汽车有关的各类院校教学内容、教学手段和教学模式陈旧，大部分高等院校对电控发动机知识的讲解还只是停留在书本知识的传授上。

虽然学生的理论知识比较丰富，但是由于很少有实践机会，学生对老师讲解的电控发动机、自动变速器知识认识不深刻，记忆不牢固，对故障的了解只是停留在老师介绍的个别情况上，至于这些故障产生的原因以及其他发动机的情况还不能融会贯通。

为此，基于上面的分析，为促进我国汽车检测与诊断技术的发展和丰富国内汽车专业的教学、科研设备，确定了本课题的研究内容，即在我校现有设备的基础上，通过改进和重新设计，开发变速器测控实验教学系统。

其主要的思路是通过对汽自动变速器的结构和原理分析并可以设置电控动机及变速器主要传感器、执行器、控制线路以及电控单元等信号的常见故障；另外，它还可以模拟自动变速器的主控信号，使实验及教学能互动进行。

该系统可以为使用者提供非常方便的检测接口、直观的电路显示以及非常丰富的检测内容。

相关企业的技术人员以及相关专业的大专院校学生通过在试验平台上的反复模拟试验，可以加强对电控发动机及自动变速器的结构、控制原理以及故障诊断原理的认识，提高使用和维修水平。

因此发动机及变速器测控实验教学系统的开发有着较大的实用价值和应用前景，它可广泛应用于各大专院校、科研院所及汽车维修企业单位，因此也具有广阔的市场前景[4][5][6]。

1.2设计与制作的主要工作

1）确定基本组成结构及个装置的的选型和布置方案，其中包括传感器的选择及布置。

2）设计结构原理图：

自动变速器电控系统的试验台工作原理及其性能匹配，包括驱动设备变频调速原理，传感器的模拟与输出原理。

3）线路设计。

4）熟路与输出的产生方法。

5）通过一些实验，确定故障的测试方法。

2自动变速器电控系统的结构组成和工作原理分析

2.1自动变速器电控系统的结构组成

2.1.1自动变速器传感器的种类

1．节气门位置传感器功用：

是将发动机的负荷（对应于节气门的开度）转换为电信号输入ECU，作为确定变速器换档时机和变矩器锁止时机的主要信号之一，一般采用线型输出型节气门传感器，带有怠速开关，多与发动机节气门位置传感器功用[7]。

2.机油温度传感器：

检测自动变速器液压油的温度。

以作为ECU控制进行换档控制，油压控制和锁止离合器控制的控制信号。

3.发动机转速传感器:

自动变速器控制ECU利用发动机转速信号与变速器输入轴转速信号进行比较以判断锁止离合器的打滑状态，从而调整适合的变矩器锁止离合器控制电磁阀的调制脉冲，传递方式可分为专线和数据总线两种，型式有电磁式和霍尔式。

4.自动变速器输入轴转速传感器：

结构和车速传感器相同；向ECU输入行星齿轮变速器输入轴的转速信号，更精确的控制换档过程，还有就是把信号和来自发动机控制系统的发动机信号进行比较计算出变矩器的传动比，使油