對(duì)汽車自動(dòng)變速器的操縱系統(tǒng)的研究

李紅偉 單士睿

摘要:在當(dāng)今對(duì)車輛燃油經(jīng)濟(jì)性和排放要求越來越高的國際形勢下,汽車工業(yè)進(jìn)入了迅速發(fā)展的嶄新時(shí)期,自動(dòng)變速器技術(shù)也不斷得到完善和進(jìn)步?；谧詣?dòng)變速器操縱系統(tǒng)的工作原理,本文對(duì)自動(dòng)變速器的電控式操縱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行研究,分析了自動(dòng)變速器的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞:自動(dòng)變速器 電控式操縱系統(tǒng)

汽車變速器的任務(wù)是傳遞動(dòng)力,并在動(dòng)力的傳遞過程中改變傳動(dòng)比、擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍,以調(diào)節(jié)或變換發(fā)動(dòng)機(jī)的特性,適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件(如起步、加速、上坡等),同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利(功率較高而耗油率較低)的工況下工作。變速器可按操縱方式的不同分為:手動(dòng)操縱式、自動(dòng)操縱式和半自動(dòng)操縱式。本文只介紹自動(dòng)操縱式變速器的操縱系統(tǒng)。

自動(dòng)變速器的操縱是自動(dòng)操縱系統(tǒng)。所謂自動(dòng)操縱是指汽車前進(jìn)行駛過程中,駕駛員按行駛需要控制加速踏板,變速器即可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和汽車速度的變化,自動(dòng)的換入不同檔位工作。自動(dòng)操縱可是駕駛操作大為簡化輕便,有利于安全行駛,并使換檔過程中速度變化平順,從而提高了汽車的加速性和舒適性。因此,雖然自動(dòng)操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工藝要求高,但目前在國外的轎車上已經(jīng)得到了比較普遍的應(yīng)用。

自動(dòng)變速器的操縱系統(tǒng)可以分為液控式(全液壓)操縱系統(tǒng)和電控式操縱系統(tǒng)。本文重點(diǎn)研究電控式操作的電子控制系統(tǒng)。自動(dòng)變速器的電控式操縱系統(tǒng)包括液壓操縱系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)。

一、液壓操縱系統(tǒng)

液壓操縱系統(tǒng)包括動(dòng)力源(供油系統(tǒng))、執(zhí)行裝置、控制裝置和換檔品質(zhì)控制裝置以及濾清冷卻系統(tǒng)。

1.動(dòng)力源:也稱供油系統(tǒng),是變速器正常工作的保障。

2.執(zhí)行裝置:控制裝置根據(jù)汽車不同行駛條件,分別在執(zhí)行裝置中建立或卸除油壓,從而得到自動(dòng)變速器的不同檔位。包括換檔離合器、換檔制動(dòng)器和單向離合器等。

3.控制裝置由主油路系統(tǒng)、換檔信號(hào)系統(tǒng)和換檔閥系統(tǒng)組成。

4.換檔品質(zhì)控制裝置:保證換檔過程平順柔和、無沖擊。

二、電子控制系統(tǒng)

(一)電子控制單元(ECU)

電子控制單元(ECU)根據(jù)傳感器傳來的電信號(hào)(車速和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷等參數(shù)轉(zhuǎn)變的電信號(hào)),按照設(shè)定的換檔程序?qū)@些信號(hào)進(jìn)行比較計(jì)算,作出是否需要換檔的判斷。當(dāng)需要換檔時(shí)通過電磁閥操縱液壓的換檔閥去控制執(zhí)行裝置的油路,實(shí)現(xiàn)換檔。

(二)傳感器

1.節(jié)氣門位置傳感器

它是將測得的節(jié)氣門開啟角度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入給ECU,以作為控制自動(dòng)器換檔的依據(jù)。通常采用線性可變阻型傳感器。

線性可變阻型傳感器由一個(gè)線性電位計(jì)和一個(gè)怠速開關(guān)組成。節(jié)氣門軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),滑動(dòng)觸點(diǎn)改變位置。節(jié)氣門處于不同位置時(shí)電位計(jì)具有不同電阻。節(jié)氣門開度的變化被轉(zhuǎn)換成電阻或電壓信號(hào)出送給ECU。ECU根據(jù)不同形式條件,按照設(shè)定的換檔程序?qū)@些信號(hào)進(jìn)行處理,判斷是否發(fā)出換檔的指令。

2.車速傳感器

它是安裝在自動(dòng)變速器輸出軸附近的測量輸出軸轉(zhuǎn)速的電磁感應(yīng)式的轉(zhuǎn)速傳感器。由永久磁鐵和感應(yīng)線圈組成。

當(dāng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),停車鎖止齒輪切割感應(yīng)線圈的磁力線,使磁通量發(fā)生變化,從而產(chǎn)生交流感應(yīng)電壓。ECU根據(jù)感應(yīng)電壓脈沖頻率的大小計(jì)算出車速。

3.控制開關(guān)

(1)空檔啟動(dòng)開關(guān):用以保證只有選檔手柄位于“P”或“N”檔位置時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)才能起動(dòng),防止發(fā)動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)檔位置時(shí)起動(dòng)。

(2)自動(dòng)跳合(又稱降檔)開關(guān):用來檢測加速踏板踩下是否超過節(jié)氣門全開位置。

(3)制動(dòng)燈開關(guān):用來判斷汽車是否實(shí)施制動(dòng)。

(4)模式開關(guān):用來選擇自動(dòng)變速器的控制模式,以滿足汽車在各種形式條件下的使用要求。一般有經(jīng)濟(jì)模式、動(dòng)力(功率)模式和正常(標(biāo)準(zhǔn))模式。

經(jīng)濟(jì)模式:以汽車獲得最佳燃油經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)來設(shè)計(jì)自動(dòng)變速器換檔規(guī)律。

動(dòng)力模式:以汽車獲得最高動(dòng)力性為目標(biāo)來設(shè)計(jì)自動(dòng)變速器換檔規(guī)律。

正常模式:設(shè)計(jì)的換檔規(guī)律介于經(jīng)濟(jì)模式和動(dòng)力模式之間。

在設(shè)計(jì)時(shí)常將汽車的某些檔位(如3-4檔)的換檔點(diǎn)的車速設(shè)計(jì)成動(dòng)力模式大于正常模式。這樣,可以充分發(fā)揮汽車的動(dòng)力性能,有利于超車。一般講,在山區(qū)行駛或有拖掛時(shí),自動(dòng)變速器采用動(dòng)力模式運(yùn)行比較有利,而在其它情況下采用正常模式或經(jīng)濟(jì)模式有利于汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。

4.執(zhí)行器

執(zhí)行器是指電子控制系統(tǒng)中的各種電磁閥。

(1)開關(guān)式電磁閥:通常用來控制換檔閥和變矩器鎖止離合器油路的開啟或關(guān)閉。

(2)線性脈沖式電磁閥:用來控制油路中的油壓。

三、電控式操縱系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

1.因電控單元(ECU)能存儲(chǔ)與處理多種換檔規(guī)律,所以可按車輛行駛需要選擇合適的換檔規(guī)律,故可實(shí)現(xiàn)更合理、更復(fù)雜的控制,以獲得更理想的燃油經(jīng)濟(jì)性。

2.由于簡化了液壓系統(tǒng),從而使結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕。

3.控制精度高、反應(yīng)快且動(dòng)作準(zhǔn)確。

4.如需要變更換檔規(guī)律或參數(shù)時(shí),只要改變控制程序和某些電子元件的型號(hào)規(guī)格就可以滿足要求,而無需更換系統(tǒng)中的零件,故適應(yīng)性更強(qiáng),開發(fā)周期短。

5.便于整車的控制系統(tǒng)(如發(fā)動(dòng)機(jī)控制、巡航控制、牽引控制、制動(dòng)系統(tǒng)控制等)集成,控制系統(tǒng)兼容性好。

四、總結(jié)

我國的汽車工業(yè)起步較晚,雖然近年來自動(dòng)變速器技術(shù)的研究取得了一定的進(jìn)展,但是和國外相比仍然存在不小的差距。因此,我們只有投入更大的精力去迎頭趕進(jìn),追上并超越國際現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)。

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