广州本田飞度无级自动变速器电液控制系统原理设计.docx

1、广州本田飞度无级自动变速器电液控制系统原理设计广州本田飞度无级自动变速器电液控制系统原理设计 The Design of Honda fit CVT principle and rountine of liquid 摘 要近年来随着汽车工业和科学技术的快速发展，使得汽车的检测与维修发生了的变化。为了适应目前日新月异的汽车新技术，满足当前职业院校对汽车教学设施的迫切需求。本田飞度汽车1.3L采用了专门为其设计的全新紧凑型i-DSI发动机，实现了顶级水平的低油耗、高输出、低排放。而且它还配备了CVT（Continuously Variable Transmission）即无级变速器，由于CVT可以

2、实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性和动力性。为此选择以广州本田飞度这款经典车型变速器设计实验台。本文对该实验台的设计方案进行了一些研究，同时对无级变速器系统的基本原理做了一定的介绍以及油路的走向和各个阀体的工作原理。为制定一台性能可靠、功能齐全的本田飞度汽车变速器实验台起到了一定的铺垫作用。关键字：无级自动变速器；实验台；油路走向；阀体工作原理ABSTRACTIn recent years, with the auto industry and the rapid development of science and technology, mak

3、ing detection and repair of motor vehicles take place changes. In order to adapt to changing the current new vehicle technology, vocational institutions to meet the current car the urgent need of teaching facilities. Honda Fit car 1.3 L used a special design for the new compact i-DSI engine, to achi

4、eve the top level of low fuel consumption, high output, low emissions. It is also equipped with a CVT (Continuously Variable Transmission) that the CVT, the CVT transmission can be achieved than the continuous change and thus get transmission status of the best matches, improved vehicle fuel economy

5、 and dynamic. For this reason chose to Guangzhou Honda Fit this classic model of the gearbox design test-bed. In this paper, the design of the test-bed for a number of research programmes, while the i-DSI engine and CVT system to do the basic principles of a certain, and some of the note of the liqu

6、id. For the development of a reliable, fully functional Honda Fit car engine transmission test-bed played a certain role in the stage.Keyword: CVT ; test-bed design; road of liquid ; principle of liquid;目 录 1 引 言1.1 开发与设计变速器电液控制实验台的目的和意义21世纪的的今天，随着我国汽车工业的高速发展，汽车已经成为机械与高新技术结合的产物，使汽车维修的概念、方式发生了根本的变化。经

7、济型轿车已经逐步形成家庭购车的主流。广州本田飞度1.3L轿车秉承了本田公司的“MM”设计理念（Man Manximum;Mechanism Minimum,即人能够享受的有效空间最大化，车必须的机器占用空间最小化）。并采用了专门为其设计的全新紧凑型i-DSI发动机，实现了顶级水平的低油耗、高输出、低排放。而且它还配备了CVT（Continuously Variable Transmission）即无级变速器1，由于CVT可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性。所以飞度汽车将无疑深受家庭购车者的喜爱。

8、由于汽车工业和科学技术的快速发展，汽车技术日新月异，特别是电子、计算机技术，机电一体化技术在汽车上的大量应用，使得汽车的结构、性能发生了巨大的变化。新的机构原理和电子控制装置相继涌现，在大幅度提高汽车综合性能的同时，也使得汽车检测与维修的理论和方式发生了根本性的变化，这就对现代汽车检测与维修的技术人员提出了更高的要求。为了适应目前日新月异的汽车新技术，针对当前职业院校对汽车教学设施的迫切需求。本人开发与设计了广州本田飞度变速器电液控制实验台。在社会上其它企业机构和个人也有进行这项工作的。但是他们的设计多是从机械方面出发的，设计较为简单，并不适合实践中的教学要求。而我设计的这个飞度汽车发动机变速

9、器实验台是以变速器油液走向以及各阀体的工作原理还有实际车辆出现的故障为出发点，设计贴合于实际教学。适合于各类中、高等汽车类职业院校，及各类有汽车专业的培训机构。本实验台是一台以实物和检测装置、模拟装置相结合的发动机和变速器综合实验台。培训人员可以通过对该实验台的学习，清晰地看到发动机和变速器系统的组成、各元件的安装位置、结构及工作原理，更直观地掌握发动机和变速器系统的工作过程，拉近实际车辆维修与教学培训的距离。实验台面板上清楚地显示了各个挡位的油路走向以及能清楚的分析各个阀体的工作原理。这样自动变速器油路综合实验台非常适合汽车专业维修人员，及各类培养汽车专业维修人员院校的学习和使用。1.2 国

10、内的发展现状及发展趋势目前我国的发动机和变速器实验台主要依配备普通的自动变速器为主，而无级变速器依它优越的性能已经渐渐的走上了汽车舞台。现在的一些高端车型如奥迪A6、A4轿车包括丰田的混合动力轿车普瑞斯等等都配备了无级变速器。无级变速器是汽车的前沿技术。而国内的无级变速器实验台却很少，这种情况无法满足国内汽车行业对发动机和无级变速器实验台的需求。为了让汽车维修人员跟上汽车技术发展的脚步，为了填补汽车实验台在这个领域的空白，我设计了无级变速器实验台。为了设计适合我国国情的，即技术相对先进，价格合理，能够代替进口产品的具有一定社会效益和经济效益的发动机和无级变速器实验台，我采用了广州本田飞度1.3

11、L经济型轿车。随着电控发动机和无级变速器技术的提高和成本的降低，世界各国生产的汽车中采用电控燃油喷射系统和无级变速器系统的比重越来越大。因此，无论是研制人员还是使用维修人员，都必须尽快掌握电控发动机和无级变速器的技术原理，迅速缩短与世界先进水平的差距。随着我国发动机电控系统和无级变速器系统的开发脚步的加快，必须培养大批掌握电控发动机和无级变速器系统的专业人才，因此，高性能的电控发动机系统和无级变速器系统实验台的研制是必不可少的。2 CVT自动变速器概述在汽车上广泛使用自动变速器技术是将液力变矩器和行星齿轮系组合的自动变速器技术，在主要汽车制造商生产的城市用车中的平均装车率已经达到70。但是液力

12、变矩器和行星齿轮系的组合有明显的缺点传动比不连续，只能实现分段范围内的无级变速，液力变矩器的效率较低，影响了整车的动力性能与燃料经济性；增加变速器的档位数来扩大无级变速覆盖范围，就必须采用较多的执行元件来控制行星齿轮系的动力传递路线，导致自动变速器零部件数量过多，结构复杂，保养维护不便。所以汽车行业早就开始研究其它新型变速技术，无级变速（CVT）技术就是其中最有前景的一种。CVT（Continuously Variable Transmission）技术即无级变速技术，采用传动带和工作直径可变的主、从带轮相配合传递动力。由于CVT可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，

13、提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性，所以它是理想的汽车传动装置。目前德国大众车以及本田轿车，已采用了钢带式无级自动变速器。深信无级自动变速器定会以其优越性而愈来愈多地得到推广和应用。下面就以本田飞度轿车的无级自动变速器为例，说明无级自动变速器的无级变速原理，电液控制分析，综合故障分析及检测，传感器、执行器原理及检测。2.1 CVT自动变速器的特点2.1.1 CVT自动变速器的基本原理广州本田飞度(Fit)轿车装用了无级自动变速器(CVT)，它具有结构紧凑、传动效率高的特点；具有前进档无级变速和倒档二级变速功能，简化了操纵；手自动一体选择模式提高了驾乘乐趣。与

14、其它结构形式的自动变速器不同，CVT自动变速器的前进档传动比变化是连续的，它还取消了液力变矩器，增加了起步离合器，以满足对自动变速器的普通要求，包括：(1)允许在车辆停止且变速器处于行车档状态下，发动机怠速运转。(2)允许车辆从停车状态开始加速，包括在坡道上起步、加速。(3)提供合适的连续可变的传动比，以使发动机工作在较高转矩转速或经济转速范围内。(4)允许车辆以可变车速巡航，同时具有优良的燃油经济性。在CVT自动变速器内部没有固定传动比的齿轮，有一个主动带轮和一个从动带轮，通过液压来改变主、从动带轮的有效直径，来改变传动比，钢带在两个带轮间起动力传递的作用。在高传动比时，主动带轮的直径增大；

15、从动带轮的直径减小，如图1-1所示。在低传动比时，主动带轮的直径减小而从动带轮的直径增大，如图1-1-b所示。CVT自动变速器的控制系统也是采用了电控、液压控制模式，由动力系统控制模(PCM)采集各传感器的信息，然后操作电磁阀，以控制液压滑阀的动作，从而实现离合器的接合或分离，以及向主、从动带轮施加自动变速器油压。a)高传动比b)低传动比图1-1 CVT的变速原理2.1.2 广州本田飞度CVT自动变速器的结构特点广州本田飞度CVT自动变速器的总体构造见图1-2，其机械部件主要由4根平行布置的轴，包括如下部件：(1)输入轴。与飞轮相连接，包括太阳轮、行星轮和行星架。(2)主动带轮轴。包括主动带轮

16、和前进档离合器以及与驻车齿轮为一体的中 图1-2广州本田飞度CVT自动变速器的总体构造间从动齿轮。 (3)从动带轮轴。包括从动带轮、起步离合器和中间主动齿轮。(4)主传动轴(中间齿轮轴)。包括中间从动齿轮和减速器主动齿轮。3 CVT自动变速器的动力传递路线分析3.1 PN位当操纵手柄位于P位时，没有液压作用于前进离合器、起步离合器和倒档制动器，故没有动力传递到主动带轮、从动带轮和中间主动齿轮；在P位，驻车齿轮被锁定，车辆不能移动。3.2 D、S、L位1主减速从动齿轮 2中间从动齿轮 3中间主动齿轮4从动带轮轴 5前进档离合器 6太阳轮 7倒档制动器 8钢带 9主动带轮轴 10起步离合器 11主

17、减速主动齿轮图 3-1 D、L、S动力传递路线 当操纵手柄位于D、S、L位时，即前进档动力传递路线。前进档离合器工作时，使行星齿轮机构的太阳轮与内齿圈相连，齿圈的转速与太阳轮相同，而太阳轮通过花键与输入轴同相连，则主动带轮与输入轴同向同速旋转，如图 3-1所示。前进档时，因行星齿轮机构中两个部件被同时驱动，则整个行星齿轮机构以一个整体旋转，此时行星轮没有自转，行星齿轮机构本身的传动比为l:l。动力传递路线如图 3-2 所示。前进档离合器接合时，动力由输入轴太阳轮前进离合器内齿圈同向输出主动带轮钢带从动带轮。同时，起步离合器接合，动力由从动带轮轴起步离合器中间主动齿轮中间从动齿轮主减速器输出。图

18、3-2前进档动力传递示意图3.3 R位动力传递路线倒档时，倒档制动器工作，使行星架与自动变速器壳连接为一体，行星架被固定。在行星齿轮机构中，太阳轮输入，行星架固定，则齿圈反向减速旋转，行星齿轮机构旋转方向如图3-3所示，当倒档制动器卡住无法分离时，会出现在任一前进档车辆无法移动，但倒档正常的故障。动力传递路线如图3-4所示。倒档制动器接合时，动力由输入轴太阳轮倒档制动器固定行星架，内齿圈反向减速输出-主动带轮-钢带-从动带轮。同时，起步离合器接合，动力由从动带轮轴起步离合器中间主动齿轮中间从动齿轮主减速器输出。1主减速从动齿轮 2中间从动齿轮 3中间主动齿轮 4从动带轮轴 5前进档离合器 6太

19、阳轮 7倒档制动器 8钢带 9主动带轮轴 10起步离合器 11主减速主动齿轮图3-3 倒档动力传递路线图3-4R档动力传递路线3.3 R位动力传递路线倒档时，倒档制动器工作，使行星架与自动变速器壳连接为一体，行星架被固定。在行星齿轮机构中，太阳轮输入，行星架固定，则齿圈反向减速旋转，行星齿轮机构旋转方向如图3-3所示，当倒档制动器卡住无法分离时，会出现在任一前进档车辆无法移动，但倒档正常的故障。动力传递路线如图3-4所示。倒档制动器接合时，动力由输入轴太阳轮倒档制动器固定行星架，内齿圈反向减速输出-主动带轮-钢带-从动带轮。同时，起步离合器接合，动力由从动带轮轴起步离合器中间主动齿轮中间从动齿

20、轮主减速器输出。4 电液控制系统原理设计4.1 广州本田飞度自动变速器电液控制系统原理设计以及阀体结构展示广州本田飞度CVT自动变速器采用电、液控制系统，液控系统油路图见图4-1，各油液的代码及说明见表4-2。 图4-1 液控系统油路图表4-2各油液的代码及说明油路代码作用说明油路代码作用说明CC离合器控制LUB润滑CCB离合器控制BPH高压COL自动变速器油冷却器PHC高压控制CR离合器减压RCC循环DN从动带轮RI倒档安全装置DNC从动带轮控制RVS倒档制动器DR主动带轮RVS倒档制动器DRC主动带轮控制SC起步离合器FWD前进档离合器SI换档限止装置LUB润滑X排放液压控制系统主要包括主

21、阀体、油泵、控制阀体、ATF油道体以及手动阀体等组成，主阀体通过螺栓固定在飞轮壳上；ATF油泵固定在主阀体上；控制阀体位于自动变速器箱体外部；ATF油道体固定主阀体上，并与控制阀体、主阀体及内部液压回路相连；手动阀体固定在中间壳体上。带轮和离合器分别由各自的供油管路供油，倒档离合器由内部液压回路供油。主阀体及各滑阀以及各控制阀体的位置见如图4-3，图 4-4所示。1润滑阀 2PH调节阀3起步离合器换档阀 4离合器减压阀 5换档锁定阀 6起步离合器蓄压阀 7起步离合器后备阀 8PH控制换档阀 图4-3主阀体及各滑阀1起步离合器压力控制阀2从动带轮压力控制阀 3主动带轮压力控制阀 4主动带轮控制阀

22、 5控制阀体 6从动带轮控制阀 图4-4 控制阀体发动机运转时，自动变速器油泵开始运转，自动变速器油（ATF）通过滤清器泵出并进入液压油路。自动变速器油泵输出的油液进入PH调节阀并形成PH油压，PH压力传至带轮控制阀，最终至带轮。动力系统控制模块(PCM)通过电磁阀进行液压压力控制，最终实现带轮传动比的变换及起步离合器的接合。42各控制阀体与各个元件的设计与作用分析：4.2.1PH调节阀。图4-5 PH调节阀PH调节阀用于调节油泵输出的油压，并向液压控制回路及润滑回路提供PH油压。PH调节阀根据PH控制换档阀提供的控制压力(PHC)进行调节的。其工作原理：从图4-5可知，油泵将油液泵入该阀的P

23、H油口后，该阀右端作用着弹簧的弹力和由PH控制换挡阀送人的控制油压，该油压作用在主油压调节阀的右端PHC油口，形成一个向左推阀的力，参见3D油路图，该阀的左端作用着油泵经主调压阀调出的主油压，经节流口反馈作用在该阀的左端，左右两端压力的抗衡，决定了主调压阀的开度，从而决定了主油压PH的大小，从图可知，PH油压是靠向LUB口泄油来保证的。可见，PH油压随发动机转速，即节气门开度变化而变化，同时还受控于电脑控制的主动带轮与从动轮调压电磁阀调整出的控制油压的控制。4.2.2 PH控制换档阀。根据主动带轮控制压力(DRC)和从动带轮控制压力(DNC)向PH调节阀提供PH控制压力(PHC)，PH调节阀据

24、此来调节PH压力。4.2.3离合器减压阀。接收PH压力并对离合器减压压力(CR)进行控制。图4-6离合器减压阀 其工作原理：从图4-6可知，该阀是把主油压PH调节成离合器减压油压CR。从图又知，该压力的调节是靠弹簧弹力和CR油压经节流口反馈作用在该阀左侧，左右两力的平衡将PH油压调节成CR油压。离合器减压阀调出的CR油压一方面向手动阀送油，以供前进或倒挡离合器工作。CR油压还分别送人主从动带轮油压控制电磁阀，通过电磁阀调压后供给主从动带轮。CR油压还向限止装置电磁阀送油，以便便限止电磁阀在电脑控制下开闭，驱动倒挡限止阀动作，决定倒挡离合器是否工作。4.2.4 换档锁定阀。也称换档限止阀，在电气

25、系统发生故障时，换档锁定阀切换相应油道，将起步离合器从电子控制切换到液压控制。4.2.5 起步离合器蓄压阀。缓冲、稳定提供给起步离合器的油压。4.2.6 起步离合器换档阀。在电子控制系统出现故障时，起步离合器换档阀接收换档锁定压力(SI)，并将润滑油液(LUB)旁路转换至起步离合器后备阀。4.2.7 起步离合器后备阀。在电子控制系统出现故障的情况下，起步离合器后备阀提供离合器控制B压力(CCB)，以对起步离合器进行控制。4.2.8 润滑阀。稳定内部润滑液压回路的压力。4.2.9主动带轮压力控制阀。图4-7主动带轮压力控制阀 主动带轮压力控制阀由线性电磁阀和滑阀组成，由动力系统控制模块(PCM)

26、控制，用于向主动带轮控制阀提供主动带轮控制压力(DRC)。其工作原理：从图4-7可知，主油压PH送入主动带轮压力调节阀的PH口后，经该调压阀调压后，输出一个随行驶状况而变化的主动带轮压力，以调整主动带轮直径，线性地改变车速。从图又知，DR压力是靠电脑控制的主动带轮压力控制电磁阀，送人压力调节阀右端的DRC压力和弹簧弹力的合力，与主动带轮调压阀调出的DR压力，反馈作用在调压阀的左侧，左右两侧压力的抗衡，决定调压阀的位置，从而将PH压力，调整成线性变化的主动带轮油压DR。上图的ST油口，是在电脑失控，电磁阀不动作时，DRC油压增高，增高至限定压力时，换挡限制阀打开，将油压送人主动带轮压力调节阀的S

27、1油口，向右推主动带轮压力调节阀，以减小主动轮压力，减小主动带轮工作直径，使汽车行驶速度降低，此功能为变速器回家功能。4.2.10 从动带轮压力控制阀。从动带轮压力控制阀由线性电磁阀和滑阀组成，由动力系统控制模块(PCM)控制，用于向从动带轮控制阀提供从动带轮控制压力(DNC)。其图如上图所示，其工作原理：从图可知，该阀右端作用着从动带轮压力控制电磁阀送过来的控制压力DNC和自身弹簧弹力，而阀的左端则作用着从动带轮调压阀调整出的从动带轮压力DN，DN油压经节流口反馈作用在阀的左端，左右两端压力的平衡决定了该阀打开油口的大小，从而调整出从动带轮油压DN。可见，DN油压随从动带轮油压控制电磁阀的通

28、断占空比而线性变化，改变带轮的工作直径，调整变速器输出转速。4.2.11 起步离合器压力控制阀。图4-8起步离合器压力控制阀起步离合器压力控制阀由线性电磁阀和滑阀组成，由动力系统控制模块(PCM)控制，它根据节气门开度的大小，调节起步离合器压力的大小。其工作原理：从图4-8可知，起步离合器压力控制电磁阀CR油口的压力是由离合器减压阀调出，该油压送入起步离合器控制电磁阀的CR油口。在此电脑通过节气门位置信号，控制电磁阀开闭的占空比，从而控制送往换挡限止阀CC的压力大小，也就改变了起步离合器压力的大小。保证了自动变速器停车怠速运转、起步、加速各种工况的换挡质量。4.2.12 主动带轮控制阀。对主动

29、带轮压力(DR)进行调节，并向主动带轮提供压力。4.2.13 从动带轮控制阀。对从动带轮压力(DN)进行调节，并向从动带轮提供压力。4.2.14 手动阀。 图4-9手动阀 根据操纵手柄的位置，开启或关闭相应的油道。其工作原理：从图4-9可知，手动阀输人的油压是CR泊压，即由离合器减压阀调出的油压，CR阀送人手动阀后的走向决定于手动阀的位置，当手动阀拨人D位，手动阀将油压送人前进离合器，当手动阀置人R挡时，倒挡离合器工作。当车速大于IOk村h向前行驶时，电脑控制限止装置电磁阀泄油，把倒挡限止阀右侧的R油压泄掉，至使倒挡限止阀右移，堵塞通往倒挡离合器的油工作，限止切入倒挡。4.2.15倒档限止阀。

30、 图4-10倒档限止阀倒档限止阀由限止装置电磁阀提供的倒档锁定压力进行控制。当车辆速度大于10kmh时，倒档限止阀将切断通向倒档制动器的液压回路。其工作原理：从图4-10可知，倒挡限止阀一端作用着弹簧的弹力，另一端作用着由电脑控制电磁阀送入Rl压力，当Rl压力泄掉时，阀处于右侧，此时倒挡离合器压力油道被关闭，若Rl油压将阀推至左侧，则倒挡离合器油道被打开，于是手动阀CR油压便可通过倒挡限止阀RVS进人倒挡离合器，使倒挡离合器工作。综上可见，倒挡限止阀是一个开关阀，它的左右移动可关闭或打开倒挡离合器油道。4.3电液控制系统的各种控制4.3.1传动比控制(换档控制) 动力系统控制模块(PCM)根据

31、实际行驶条件与存储的行驶条件进行比较以进行传动比(换档)控制，通过连续地变化主、从功带轮的传动比，满足发动机目标转速的要求，传动比控制框图见图3-16。操纵手柄位于D位时，无级自动变速器的传动比变化范围是2360407；在R位时，如果踩下加速踏板，传动比被设定为1.326松开加速踏板则为2.367。如果在较大节气门开度时发动机的目标转速较高，会有较好的加速性；在部分节气门开度下发动机的目标转速较低，以实现较好的燃油经济性。、此外，发动机的目标转速还考虑到操纵于俩的位置。PCM在各个档位采用了不同的发动机目标转速，同时，自动变速器有不同的换档曲线包括正常特性曲线、节气门全开特性曲线、低速特性曲线、市区特性曲线、运功特性曲线、弯道特性曲线当操纵手柄处于D位时，无级自动变速器会在正常特性曲线和市区特性曲线间切换；如果节气门全开，则会切换至节气门全开特性曲线；在S位，自动变速器会在运动特性曲线和弯道曲线间切换。另外，在发动机温度较低时，带轮被设置为高传动比，以便迅速暖机。在持续运转时，无级自动变速器的油液温度可能升高至预期限值以上，PCM将对发动机高转速运转时间进行监测，必要时改变