汽車電控機(jī)械式自動(dòng)變速器控制分析

張劍梅 劉玉龍

濰坊青特車橋有限公司 山東濰坊 262200

1 汽車電控機(jī)械式自動(dòng)變速器控制應(yīng)用現(xiàn)狀

快速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)促使汽車變速器自動(dòng)控制技術(shù)不斷發(fā)展、完善，在繼承手動(dòng)擋優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上降低了制造成本，提高了傳動(dòng)效率，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)油明顯、性價(jià)比較高等優(yōu)勢(shì)。電控機(jī)械式自動(dòng)變速器主要包括氣動(dòng)型（大多應(yīng)用于大型汽車和微型車上，需裝有氣壓驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)）、液動(dòng)型（具有較高的安全性，液壓元件加工過(guò)程對(duì)精密度要求較高，普通廠家很難達(dá)到該要求）和電控電型（反應(yīng)速度慢于氣動(dòng)型和液動(dòng)型變速器，涉及較為繁雜的調(diào)節(jié)控制參數(shù)，目前大量生產(chǎn)的難度較大）三種控制方式，傳動(dòng)效率及性價(jià)比較高的電控機(jī)械式自動(dòng)變速器目前已經(jīng)在車輛中得到廣泛運(yùn)用，但操作時(shí)因易出現(xiàn)換擋中斷問(wèn)題而增加了電控機(jī)械自動(dòng)變速器的控制難度，影響了最終的控制效果。這就對(duì)電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的控制方法提出了更高的要求，文章通過(guò)構(gòu)建一種有效的控制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)換擋品質(zhì)的改善，使自動(dòng)變速器的安全性和穩(wěn)定性得到顯著提高，確保汽車及駕駛?cè)藛T的安全[1]。

2 汽車自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)原理

自動(dòng)變速器改善了汽車的駕駛性能并減輕了駕駛員的疲勞感。汽車的動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)性也得到了改善。自動(dòng)變速器的重要零件是變矩器，行星齒輪組，離合器和控制機(jī)構(gòu)，外部設(shè)備是變速箱殼體，變速箱軸等。自動(dòng)變速器利用油門(mén)踏板的傾斜度和車輛的速度通過(guò)自動(dòng)變速的行星齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)?yè)Q擋，可以通過(guò)操作油門(mén)踏板來(lái)控制車速。液力變矩器是一種鎖止變矩器，它使用行星齒輪系統(tǒng)并且結(jié)構(gòu)緊湊。離合器是多片式的，制動(dòng)器是片式的，有兩種傳遞大扭矩的皮帶類型。它是壓力潤(rùn)滑，雙極主減速系統(tǒng)是飛濺潤(rùn)滑，變速箱是完全密封的。直接輸入電動(dòng)機(jī)功率，變速箱扭矩和離合器功能。泵輪可通過(guò)液體使渦輪旋轉(zhuǎn)，在泵輪和渦輪之間增加導(dǎo)向輪，以通過(guò)反作用力獲得輪之間的速度差，并且泵和渦輪可實(shí)現(xiàn)變速扭矩。

3 汽車自動(dòng)變速器的具體分類

依據(jù)不同變速器的不同工作過(guò)程，自動(dòng)變速器可以分為不同的具體類型。第一類是液力自動(dòng)變速器（簡(jiǎn)稱AT）。它具有很多普通機(jī)械式不具備的性能，如動(dòng)力穩(wěn)定，換擋迅速。普通機(jī)械式的缺點(diǎn)在于換擋、踩離合器難以協(xié)調(diào)坡度階躍。并且汽車自動(dòng)變速器可以在不同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與供油量的條件下，由行車電腦控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速。汽車自動(dòng)變速器令汽車駕駛員在駕駛時(shí)的操作量大為減少，駕駛員也可以將更多精力分配到周邊路況上，提高行車安全性。第二類是電控機(jī)械式自動(dòng)變速器（簡(jiǎn)稱AMT）。MT和離合器為AMT提供了一套專門(mén)負(fù)責(zé)動(dòng)力的裝置。AMT有三種類型：電動(dòng)、液壓和氣動(dòng)控制。在AMT駕駛的過(guò)程中，人的大腦與計(jì)算機(jī)相互協(xié)調(diào)配合，感官與傳感器之間諧調(diào)配合，手腳之間與機(jī)械相互配合。第三類是無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器（簡(jiǎn)稱CVT）。CVT在車輛行駛的過(guò)程中，并沒(méi)有設(shè)置擋位的交替變化，相當(dāng)于無(wú)級(jí)變速，擁有了更好的性能、燃油經(jīng)濟(jì)性。帶式CVT具有更高的適用范圍，它是由主動(dòng)帶輪，從動(dòng)帶輪的可動(dòng)椎盤(pán)縱向動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。

4 自動(dòng)控制中部件模型的構(gòu)建

離合器在工作時(shí)通常為常閉式，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)模型、傳動(dòng)系模型、自動(dòng)控制動(dòng)力模型與自動(dòng)控制離合器模型的建立（根據(jù)各部件間的關(guān)系）完成自動(dòng)變速器控制中部模型的構(gòu)建。①自動(dòng)變速器控制發(fā)動(dòng)機(jī)模型，運(yùn)行機(jī)制較為復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)的非線性程度較高，發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化時(shí)無(wú)需考慮其性能，重點(diǎn)在于自動(dòng)控制聯(lián)合方法，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臉?gòu)建基于與輸入口對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門(mén)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、輸出口對(duì)應(yīng)扭矩。②傳動(dòng)系模型，互相連接的膜片彈簧離合器的傳遞過(guò)程需通過(guò)相互摩擦的過(guò)程實(shí)現(xiàn)。③自動(dòng)控制動(dòng)力模型，處于行駛狀態(tài)的汽車體現(xiàn)了動(dòng)力模型有驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)[1]。離合器摩擦片表面磨損、變形和發(fā)熱等問(wèn)題（會(huì)影響生成的動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)）主要由摩擦?xí)r產(chǎn)生的滑動(dòng)能引起，忽略動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)，可降低離合器過(guò)渡時(shí)的磨損程度，僅需考慮離合傳遞受到離合器輸出力矩的影響[2]。

機(jī)電工程變速器在應(yīng)用中，相較于傳統(tǒng)變速器需要掌握其運(yùn)作情況、系統(tǒng)組成及工作原理等使用變速器過(guò)程中可能產(chǎn)生的問(wèn)題。在汽車中變速器應(yīng)用最為廣泛，顧以汽車為例，解讀機(jī)電工程中變速器使用注意事項(xiàng)：①排擋桿位置只有處于P、N時(shí)方能啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，如若想移出此兩檔位，則需要先踏下制動(dòng)踏板，按下手柄按鈕，方能將排擋桿移入至其他檔位。②車輛被牽引時(shí)，排擋桿需要處于N位置，牽引車速不能大于50km/h，距離也要在50km范圍內(nèi)，牽引距離如若較長(zhǎng)，則可以將驅(qū)動(dòng)車輪先升離地面。③P檔可充作手制動(dòng)輔助制動(dòng)器，卻不能代替手制動(dòng)器。④自動(dòng)變速器如若控制單元由于電氣故障進(jìn)入至緊急狀態(tài)，此時(shí)僅有R、1、3、檔可以工作，不能認(rèn)為尚有檔位不去修理，需要查明故障，否則會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)變速器多片離合器損壞[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的快速發(fā)展及應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的汽車電控機(jī)械變速器存在換擋品質(zhì)較低的問(wèn)題，自動(dòng)變速器在起步的自動(dòng)控制過(guò)程中易出現(xiàn)對(duì)沖擊度和滑磨功率的控制效果不佳的問(wèn)題，為有效滿足汽車電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的控制需求，文章設(shè)計(jì)的自動(dòng)變速器控制方法基于同步器，針對(duì)沖擊度（鎖止同步階段）和同步器滑磨功率在換擋力的作用下實(shí)現(xiàn)有效的控制過(guò)程，有效降低汽車起步時(shí)的沖擊度及同步器滑磨功率，進(jìn)一步提高自動(dòng)變速器控制過(guò)程的安全可靠性。