AMT自動(dòng)換擋技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

趙玉斌

(河北省交通職業(yè)技術(shù)學(xué)校)

經(jīng)過(guò)多年的研究與開(kāi)發(fā)，AMT自動(dòng)換擋技術(shù)有了很大的提高。現(xiàn)代AMT不僅換擋更加符合駕駛員的意愿，而且還利用現(xiàn)代控制方法，解決特殊環(huán)境下變速程序的復(fù)雜問(wèn)題，使控制能力及可靠性大幅度提高。其主要特點(diǎn)是一機(jī)(微機(jī))多參數(shù)、多規(guī)律性的控制。多參數(shù)指輸入電控單元的控制參數(shù)多元化，即控制參數(shù)不僅有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車(chē)速、油門(mén)開(kāi)度等信號(hào)，而且包含發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器工作環(huán)境和行駛條件等信息，全面的反映發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的實(shí)際工作情況;多規(guī)律是指控制器中存儲(chǔ)多種不同的換規(guī)律，如各種行駛條件下的最佳經(jīng)濟(jì)性、最佳動(dòng)力性和最佳排放性能等，可按需要調(diào)用相應(yīng)的規(guī)律實(shí)現(xiàn)最佳控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器在不同油門(mén)開(kāi)度和各種行駛環(huán)境下都能處于最佳工作狀態(tài)。對(duì)智能化的AMT也有了較深入的研究，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并增加控制參數(shù)，減少了不必要的換擋次數(shù)，并提高了燃油經(jīng)濟(jì)性和降低了排放。

目前，AMT在美國(guó)和歐洲已實(shí)現(xiàn)了商品化，重型汽車(chē)上裝配AMT的比例正在逐步增加。據(jù)預(yù)測(cè)，到2008年，歐洲近50％的MT將被AMT取代，部分AT市場(chǎng)也會(huì)被AMT占據(jù)。因此，近年來(lái)世界各重型汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)都在努力開(kāi)發(fā)新一代的AMT產(chǎn)品。這些AMT產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上大同小異，都是在原來(lái)固定軸式機(jī)械變速器的基礎(chǔ)上加裝替代人工手動(dòng)換擋的電子控制操縱機(jī)構(gòu)，但由于設(shè)計(jì)理念的不同，其性能有所差異。

比較典型的AMT產(chǎn)品是德國(guó)ZF公司推出的很有發(fā)展前途的ZF-AS Tronic系統(tǒng)，它代表了當(dāng)前AMT的發(fā)展水平，該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。

(1)變速器的所有功能被一體化在一個(gè)單元內(nèi)，電控系統(tǒng)一體化在換模塊中，通過(guò)一體化的結(jié)構(gòu)減少故障，提高可靠性。

(2)采用CAN通訊系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，電控柴油機(jī)(EDC)與其它的電控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)通訊。駕駛員可以選擇有利的自動(dòng)模式(動(dòng)力型和經(jīng)濟(jì)型)或選擇手動(dòng)換模式。這種自動(dòng)換策略允許發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最經(jīng)濟(jì)的范圍(自動(dòng)模式)、電控系統(tǒng)提供最優(yōu)的駕駛策略來(lái)保障駕駛的經(jīng)濟(jì)性。在任何行駛工況下，駕駛員都可以干預(yù)換。

(3)互換式的操作觀念，既可以用控制臺(tái)上的選器，也可以用轉(zhuǎn)向桿或方向盤(pán)上的選器進(jìn)行換控制，以滿(mǎn)足駕駛員不同的操作習(xí)慣。

(4)電動(dòng)/氣動(dòng)離合器控制，無(wú)離合器踏板。如果離合器負(fù)荷過(guò)重，電控系統(tǒng)會(huì)向駕駛員報(bào)警或顯示;如果離合器需要更換，則顯示更換時(shí)機(jī)。

(5)換是由換模塊實(shí)現(xiàn)的(氣動(dòng)換)。換模塊安裝在變速器的箱蓋上，很容易拆裝。換閥、氣缸、傳感器和外部連線均在換模塊內(nèi)。換指令來(lái)自電控系統(tǒng)，或者根據(jù)需要由駕駛員發(fā)出換指令。換期間，在變速器內(nèi)同步速度的調(diào)節(jié)是由電控柴油機(jī)和變速器的制動(dòng)器共同完成的，使換時(shí)間減小。

(6)顯示器為駕駛員提供駕駛模式(動(dòng)力型或經(jīng)濟(jì)型)、當(dāng)前位、報(bào)警信息和故障維修信息等。此外還可以通過(guò)蜂音信號(hào)給駕駛員報(bào)警，不會(huì)出現(xiàn)誤操作。ZF公司為實(shí)現(xiàn)汽車(chē)高可靠性、高經(jīng)濟(jì)效率和高環(huán)境適應(yīng)性而推出的ZF—AS Tronic系統(tǒng)，是世界上第一臺(tái)完全一體化的AMT系統(tǒng)。

除上述幾家外，美國(guó)Mark公司、德國(guó)Siemens Automotive公司、日本Hino公司、鈴木公司、三菱公司等也在載貨汽車(chē)上成功裝用AMT。在重型汽車(chē)上，特別是在重型載貨汽車(chē)上裝用AMT已成為發(fā)展趨勢(shì)。

國(guó)內(nèi)對(duì)AMT自動(dòng)換擋技術(shù)的研究開(kāi)展的比較晚，九五期間被列為“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目。吉林大學(xué)對(duì)AMT理論進(jìn)行了廣泛的研究，先后提出了2參數(shù)最佳換擋規(guī)律、動(dòng)態(tài)3參數(shù)換擋規(guī)律、最佳同步換擋規(guī)律、動(dòng)態(tài)閉環(huán)換擋控制、離合器模糊起步控制等理論，并在輕型車(chē)、重型車(chē)、轎車(chē)等不同的車(chē)型上進(jìn)行了裝車(chē)實(shí)驗(yàn)。北京理工大學(xué)對(duì)AMT的研究主要在重型車(chē)輛上，該校所研制的某裝甲車(chē)AMT產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)行了3000km定型試驗(yàn)考核，通過(guò)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型。該產(chǎn)品采用電控液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能夠完全進(jìn)行自動(dòng)換擋操作，也可操作換擋手柄進(jìn)行人工換擋，該產(chǎn)品還具有保持功能、自學(xué)習(xí)功能。原車(chē)的操縱機(jī)構(gòu)仍然保留，在電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以進(jìn)行手動(dòng)操縱。重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2002年啟動(dòng)了AMT的研發(fā)。主要研究?jī)?nèi)容:發(fā)動(dòng)機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立、離合器局部恒轉(zhuǎn)速控制、基于環(huán)境變化的離合器起步補(bǔ)償控制、基于不同駕駛意圖和道路條件下的換策略、離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)和選換執(zhí)行機(jī)構(gòu)研制、電子節(jié)氣門(mén)及其控制研究、AMT試驗(yàn)系統(tǒng)研制、AMT樣車(chē)研制與整車(chē)試驗(yàn)研究等。深圳市欣源晟實(shí)業(yè)有限公司在轎車(chē)上實(shí)現(xiàn)了AMT自動(dòng)換擋。其執(zhí)行機(jī)構(gòu)為普通電機(jī)，由3個(gè)電機(jī)分別實(shí)現(xiàn)油門(mén)、離合器、選擋、換擋的操作動(dòng)作，通過(guò)對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，選擋和換擋的操作只需一個(gè)電機(jī)就可完成，離合器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用省力裝置，減小了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率。

但是盡管?chē)?guó)內(nèi)在AMT研究方面投入了很多力量，也取得了不少成果，但也存在一些關(guān)鍵問(wèn)題需要解決:一是控制問(wèn)題，AMT的控制難度較AT和CVT大，AMT是動(dòng)力中斷情況下的換，需要頻繁地控制離合器，由于轎車(chē)的慣量較小，離合器的控制好壞直接影響起步和換控制的平順性，同時(shí)，每輛汽車(chē)的離合器行程存在差異，因此，離合器起步控制和換擋控制難以正確反映駕駛員操縱意圖，不能適應(yīng)復(fù)雜多變的行駛環(huán)境，成為困擾AMT技術(shù)發(fā)展的難點(diǎn)，造成離合器磨損和坡道、彎道意外換擋等不良現(xiàn)象，影響了乘坐舒適性，很難適應(yīng)人們對(duì)轎車(chē)性能越來(lái)越高的要求。二是可靠性和穩(wěn)定性問(wèn)題，這是AMT產(chǎn)品能否被生產(chǎn)接受的關(guān)鍵，也是困擾AMT產(chǎn)業(yè)化的核心問(wèn)題。