對汽車自動變速器的操縱系統的研究

李紅偉 單士睿

摘要:在當今對車輛燃油經濟性和排放要求越來越高的國際形勢下,汽車工業進入了迅速發展的嶄新時期,自動變速器技術也不斷得到完善和進步。基于自動變速器操縱系統的工作原理,本文對自動變速器的電控式操縱系統的結構和性能進行研究,分析了自動變速器的發展趨勢。

關鍵詞:自動變速器 電控式操縱系統

汽車變速器的任務是傳遞動力,并在動力的傳遞過程中改變傳動比、擴大驅動車輪轉矩和轉速的變化范圍,以調節或變換發動機的特性,適應經常變化的行駛條件(如起步、加速、上坡等),同時使發動機在有利(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:手動操縱式、自動操縱式和半自動操縱式。本文只介紹自動操縱式變速器的操縱系統。

自動變速器的操縱是自動操縱系統。所謂自動操縱是指汽車前進行駛過程中,駕駛員按行駛需要控制加速踏板,變速器即可根據發動機負荷和汽車速度的變化,自動的換入不同檔位工作。自動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,雖然自動操縱系統結構復雜,工藝要求高,但目前在國外的轎車上已經得到了比較普遍的應用。

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

一、液壓操縱系統

液壓操縱系統包括動力源(供油系統)、執行裝置、控制裝置和換檔品質控制裝置以及濾清冷卻系統。

1.動力源:也稱供油系統,是變速器正常工作的保障。

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

3.控制裝置由主油路系統、換檔信號系統和換檔閥系統組成。

4.換檔品質控制裝置:保證換檔過程平順柔和、無沖擊。

二、電子控制系統

(一)電子控制單元(ECU)

電子控制單元(ECU)根據傳感器傳來的電信號(車速和發動機負荷等參數轉變的電信號),按照設定的換檔程序對這些信號進行比較計算,作出是否需要換檔的判斷。當需要換檔時通過電磁閥操縱液壓的換檔閥去控制執行裝置的油路,實現換檔。

(二)傳感器

1.節氣門位置傳感器

它是將測得的節氣門開啟角度轉換成電信號輸入給ECU,以作為控制自動器換檔的依據。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線性電位計和一個怠速開關組成。節氣門軸轉動時,滑動觸點改變位置。節氣門處于不同位置時電位計具有不同電阻。節氣門開度的變化被轉換成電阻或電壓信號出送給ECU。ECU根據不同形式條件,按照設定的換檔程序對這些信號進行處理,判斷是否發出換檔的指令。

2.車速傳感器

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

當輸出軸轉動時,停車鎖止齒輪切割感應線圈的磁力線,使磁通量發生變化,從而產生交流感應電壓。ECU根據感應電壓脈沖頻率的大小計算出車速。

3.控制開關

(1)空檔啟動開關:用以保證只有選檔手柄位于“P”或“N”檔位置時發動機才能起動,防止發動機在驅動檔位置時起動。

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

(3)制動燈開關:用來判斷汽車是否實施制動。

(4)模式開關:用來選擇自動變速器的控制模式,以滿足汽車在各種形式條件下的使用要求。一般有經濟模式、動力(功率)模式和正常(標準)模式。

經濟模式:以汽車獲得最佳燃油經濟性為目標來設計自動變速器換檔規律。

動力模式:以汽車獲得最高動力性為目標來設計自動變速器換檔規律。

正常模式:設計的換檔規律介于經濟模式和動力模式之間。

在設計時常將汽車的某些檔位(如3-4檔)的換檔點的車速設計成動力模式大于正常模式。這樣,可以充分發揮汽車的動力性能,有利于超車。一般講,在山區行駛或有拖掛時,自動變速器采用動力模式運行比較有利,而在其它情況下采用正常模式或經濟模式有利于汽車的燃油經濟性。

4.執行器

執行器是指電子控制系統中的各種電磁閥。

(1)開關式電磁閥: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、電控式操縱系統的優點

1.因電控單元(ECU)能存儲與處理多種換檔規律,所以可按車輛行駛需要選擇合適的換檔規律,故可實現更合理、更復雜的控制,以獲得更理想的燃油經濟性。

2.由于簡化了液壓系統,從而使結構緊湊、質量輕。

3.控制精度高、反應快且動作準確。

4.如需要變更換檔規律或參數時,只要改變控制程序和某些電子元件的型號規格就可以滿足要求,而無需更換系統中的零件,故適應性更強,開發周期短。

5.便于整車的控制系統(如發動機控制、巡航控制、牽引控制、制動系統控制等)集成,控制系統兼容性好。

四、總結

我國的汽車工業起步較晚,雖然近年來自動變速器技術的研究取得了一定的進展,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,追上并超越國際現有的先進技術。

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