四、液压控制系统的组成及工作原理

自动变速器的自动换档控制是由电子控制系统控制液压控制系统的各种滑阀，通过改变液压系统的油路来实现的。因此，自动变速器的控制系统可分为液压控制系统和电子控制系统两部分，掌握好相关控制系统的结构、工作原理及检修的相关知识，是学习自动变速器的重要内容。

液压控制系统担负着为液力传动装置提供传动介质，对齿轮变速机构进行换档控制的重要任务。同时它还保证为变速器的各部分提供可靠的润滑和冷却。

1.液压控制系统的基本组成

液压控制系统主要由动力源、执行机构和控制机构三大部分组成，其组成部件及功用见表1-1-12。

2.液压控制系统主要元件

（1）油泵 油泵是液压控制系统的动力源，一般位于液力变矩器和行星齿轮系统之间，由液力变矩器泵轮驱动。其功用是产生一定压力和流量的ATF，供给液力变矩器、液压控制系统和行星齿轮机构。其类型主要有月牙齿轮泵、转子泵和叶片泵，如图1-1-34所示。三种泵的共同特点是：内部元件（转子）由液力变矩器花键毂或驱动轴驱动，外部元件与内部元件之间有一定的偏心距。

图1-1-35所示为内啮合齿轮泵的结构及工作原理。其主要由主动齿轮、从动齿轮、月牙板、壳体等组成。主动齿轮为外齿轮，从动齿轮为内齿轮，在壳体上有一个月牙板，把主、从动齿轮不啮合的部分隔开，并形成两个工作腔，分别为进油腔和出油腔。进油腔与泵体上的进油口相通，出油腔与泵体上的出油口相通。主动齿轮内径上有两个对称的凸键，与液力变矩器后端油泵驱动毂的键槽或平面相配合。因此，只要发动机转动，油泵便转动并开始供油。

油泵在工作过程中，主动齿轮带动从动齿轮转动，在齿轮脱离啮合的一端（进油腔），容积不断变大，产生真空吸力，把ATF从油底壳经滤网吸入油泵。在齿轮进入啮合的一端（出油腔），容积不断减小，油压升高，把ATF从出油腔挤压出去。这样，油泵不断地运转，就形成了具有一定压力的油液，供给自动变速器工作。

这种油泵要求具有严格的加工制造精度。因为齿轮之间、齿轮与泵体之间，过大的磨损和间隙会导致油泵的性能下降，油压过低。而油压对于自动变速器的正常工作是非常重要的。

油泵使用应注意以下事项：

①发动机不工作，油泵不转，自动变速器无油压，即使在D位和R位，也不能靠推车起动发动机。

②长距离拖车时，由于发动机不转，油泵也不转，齿轮系统没有润滑油，磨损会加剧，因此要求车速慢、距离短。如丰田车系要求拖车车速不高于30km/h，距离不超过80km；奔驰车系要求拖车车速不高于50km/h，距离不超过50km。

③变速器齿轮系统有故障或严重漏油时，牵引车辆应将传动轴脱开。对于前轮驱动的汽车，应将前轮悬空牵引。

（2）主调压阀 液压油从油泵输出后，即进入主油路系统，油泵是由发动机直接驱动的，输出流量和压力均受发动机运转状况的影响，变化很大。当主油路压力过高时，会引起换档冲击和增加功率消耗；而主油路压力过低时，又会使离合器、制动器等执行元件打滑，因此在主油路系统中必须设置主油路调压阀。其作用是将油泵输出压力精确调节到所需值后再输入主油路。应满足主油路系统在不同工况、不同档位时，具有不同油压的要求：

1）节气门开度较小时，自动变速器所传递的转矩较小，执行机构中的离合器、制动器不易打滑，主油路压力可以降低。而当发动机节气门开度较大时，因传递的转矩增大，为防止离合器、制动器打滑，主油路压力要升高。

2）汽车低速档行驶时，所传递的转矩较大，主油路压力要高。而在高速档行驶时，自动变速器传递的转矩较小，可降低主油路油压，以减少油泵的运转阻力。

3）倒档的使用时间较少，为减小自动变速器尺寸，倒档执行机构被做得较小，为避免出现打滑，需提高操纵油压。

主油路调压阀结构如图1-1-36所示。油压的调节是靠电子控制调压，电磁阀调整出不同的油压值，使滑阀改变节流口a的大小，通过节流作用控制主油压的大小。节流口b泄出的油压经二次调压阀的节流作用，调整出变矩器油压。

（3）二次调压阀 二次调压阀是把主调压阀泄出的油压调节成变矩器油压，其结构如图1-1-37所示。作用于滑阀向下的力有手动阀和油道8的油压力，向上的力有弹簧弹力和来自主调压阀调节后的油压力，向上和向下两种力的平衡决定了节流口a的开度，即通过节流口的开度将主油压调节成变矩器油压。

（4）手动阀 手动阀又称为手控阀或手动换档阀，与驾驶室内的变速杆相连，其功用是控制各档位油路的转换。如图1-1-38所示，当驾驶人操纵变速杆时，手动阀会移动，使主油压通往不同的油道。如当变速杆置于P位时，主油压会通往P位、R位和L位油道；当变速杆置于R位时，主油压会同时通往P位、R位和L位油道与R位油道；当变速杆置于N位时，手动阀会将主油压进油道切断，便不会有主油压通往各换档阀；当变速杆置于D位时，主油压会通往D位、2位和L位油道；当变速杆置于2位时，主油压会同时通往D位、2位和L位油道与2位和L位油道；当变速杆置于L位时，主油压会同时通往D位、2位和L位油道与2位和L位油道及P位、R位和L位油道。

（5）换档阀 电控自动变速器换档阀的工作由换档电磁阀控制，其控制方式有两种：一种是加压控制，即通过开启或关闭换档阀控制油路进油孔来控制换档阀的工作；另一种是泄压控制，即通过开启或关闭换档阀控制油路泄油孔来控制换档阀的工作。加压控制方式的工作原理如图1-1-39所示，压力油经电磁阀后通至换档阀的左端。当电磁阀关闭时，没有油压作用在换档阀左端，换档阀在右端弹簧力的作用下移向左端，如图1-1-39a所示；当电磁阀开启时，压力油作用在换档阀左端，使换档阀克服弹簧力右移，如图1-1-39b所示，从而改变油路，实现档位变换。

（6）锁止离合器控制阀 目前在一些新型电控自动变速器上，锁止电磁阀采用脉冲式电磁阀，ECU可利用脉冲电信号的大小来调节锁止电磁阀的开度，以控制作用在锁止离合器控制阀右端的油压，由此调节锁止离合器控制阀左移时排油孔的开度，从而控制锁止离合器活塞右侧油压的大小，如图1-1-40所示。

当作用在锁止电磁阀上的脉冲电信号为0时，电磁阀关闭，没有油压作用在锁止离合器控制阀的右端，此时锁止离合器活塞左右两侧的油压相同，锁止离合器处于分离状态；当作用在锁止电磁阀上的脉冲电信号较小时，电磁阀的开度和作用在锁止离合器控制阀右端的油压以及锁止控制阀左移打开的排油孔开度均较小，锁止离合器活塞左右两侧油压差以及由此产生的锁止离合器接合力也较小，使锁止离合器处于半接合状态。脉冲信号越大，锁止离合器活塞左右两侧油压差以及锁止离合器接合力也越大。当脉冲信号达到一定数值时，锁止离合器即可完全接合。

→小提示：ECU在控制锁止离合器接合时，可以通过电磁阀来调节其接合速度，让接合力逐渐增大，使接合过程更加柔和。

（7）节流控制阀 在自动变速器内，为改善换档质量，减轻换档冲击和延长离合器制动的使用寿命，在通往离合器或制动器的油路中加装了许多节流控制阀。

→小提示：节流控制阀的作用有两个，一是使作用在离合器和制动器上的油压缓慢上升，以减轻接合时的冲击；二是使作用在离合器和制动器的油压泄油时尽快泄出，使分离迅速彻底，防止摩擦片分离不彻底造成的磨损。

如图1-1-41所示，当工作油液从进排液口①流入进排液口②时，油压使防松球压靠在一个节流孔上，因此工作油液仅能流经一个节流孔，使流至进排液口②的工作油液压力上升比较缓慢，减小了离合器和制动器接合时的冲击；当工作油液反转流动时，工作油液将防松球从受阻的节流口处推开，泄油迅速，使离合器和制动器片能够快速分离。

（8）储能减振器 储能减振器也称蓄能器，通常用于防止离合器和制动器在接合时的冲击，一般安装在自动变速器的壳体上，如图1-1-42所示。

如图1-1-43所示，油压从进排液口将活塞1推至右端，同时将活塞2向下推。用此方式不但可减小活塞1上的油压冲击，防止离合器或制动器片快速接合时引起冲击，而且在推下活塞2压缩弹簧时又储存了能量。

（9）阀体 液压控制系统的阀体用于装载各种电磁阀和液压阀，其上制造有许多密集复杂的油道，用于控制液压及切换液压通道。阀体通常分为上阀体、下阀体和手动阀体，图1-1-44所示为典型的液压控制阀体实物。

3.液压控制系统的工作原理

目前大部分电子控制自动变速器采用两个电磁阀操纵三个换档阀实现四个档位的变换。电控自动变速器换档液压系统原理如图1-1-45所示，它采用泄压控制方式。由图中可知，1—2换档阀和3—4换档阀由电磁阀A控制，2—3换档阀由电磁阀B控制。电磁阀不通电时关闭泄油孔，来自手动阀的主油路压力油通过节流孔后作用在各换档阀右端，使阀芯克服弹簧力左移。电磁阀通电时泄油孔开启，换档阀右端压力油被泄空，阀芯在左端弹簧力的作用下右移。

1）1档控制。图1-1-45a为1档控制过程，此时电磁阀A断电，电磁阀B通电，1—2档换档阀阀芯左移，关闭2档油路；2—3档换档阀阀芯右移，关闭3档油路。同时使主油路油压作用在3—4档换档阀阀芯右端，使3—4档换档阀阀芯停留在右位。

2）2档控制。图1-1-45b为2档控制过程，此时电磁阀A和电磁阀B同时通电，1—2换档阀右端油压下降，阀芯右移，打开2档油路。

3）3档控制。图1-1-45c为3档控制过程，此时电磁阀A通电，电磁阀B断电，2—3档电磁阀右端油压上升，阀芯左移，打开3档油路。同时使主油路油压作用在1—2档换档阀左端，并让3—4档换档阀阀芯左端控制油压泄空。

4）4档控制。图1-1-45d为4档控制过程，此时电磁阀A和电磁阀B均不通电，3—4档换档阀阀芯右端控制压力上升，阀芯左移，关闭直接档离合器油路，接通超速制动器油路，由于1—2档换档阀阀芯左端作用着主油路油压，虽然右端有压力油作用，但阀芯仍然保持在右端不能左移。