電控機械式自動變速器在拖拉機上的應用

王文明 雒安 孫利明

摘 要：在當前技術不斷發展的背景之下，各行各業在技術滲透和應用下都得到了很大的發展與進步。變速箱是拖拉機中較為重要的設備，自動變速器憑借其良好的燃油經濟性以及具有較好的性能，因此在拖拉機中應用地較為廣泛。對拖拉機的變速箱控制系統進行一定的改造就能夠實現自動控制的功能。本文對三種形式的操縱控制系統進行了對比分析，并且簡單闡述了各類電控液動控制系統的原理，側重于介紹電控液動AMT在拖拉機上的應用，具有一定參考價值。

關鍵詞：拖拉機;自動變速器;電控機械式變速器應用

過去拖拉機上使用的都是傳統的手動變速箱，僅由拖拉機的駕駛人員個人的駕駛經驗來判斷換擋的時機，相對來說具有一定的不穩定性，駕駛人員的駕駛技術對拖拉機燃油效率和拖拉機運行效果有較大的影響。電控機械式自動變速器是當前技術進步在自動變速器上地體現，通過在傳統變速箱上進行改造，實現選擋和換擋上的自動化。電控機械式自動變速器領域內也稱之為AMT，在拖拉機中有較大的應用空間，通過使用自動化換擋技術，能夠讓駕駛員的操作得以簡化，從而能夠提高使用效率和操作的穩定性。當然，目前國內拖拉機大多還是使用的傳統手動變速箱，但不可否認的是AMT在拖拉機未來發展上有很好地應用前景，本文也主要就此進行介紹。

一、電控機械式自動變速器控制系統類型

當前AMT中的自動換擋系統主要有三種類型，即電控液動、電控氣動以及電控電動，在這之中，前兩者應用的相對較多以下，下面進行對這三種形式進行具體介紹。

（一）電控液動操縱控制系統

當前在三種AMT形式當中，應用最廣泛的就是電控液壓AMT。它不僅換擋速度相當快，并且與其他液壓系統之間的配合協作是比較好的。液壓系統，簡單來說就是通過對電控單元的指令進行響應，來對電磁換向閥進行控制，從而自動完成換擋等動作。電控液動AMT在拖拉機上應用時，相對其他形式也較有優勢，主要體現在液壓源可以由拖拉機的液壓泵提供。

下圖為電控液動AMT的結構示意圖，圖中的1指的是選擋油缸，2指的是換擋油缸，而3則指的是離合器控制閥組和油缸。

（二）電控氣動操縱控制系統

電控氣動AMT控制實現是由氣動系統來實現。氣動系統在控制上和液壓系統是一樣的，也是通過對電控單元的指令進行響應，而后傳遞控制信號，使得操作的執行機構來完成換擋和離合器的分離和結合等工作。氣動系統利用氣體體積的可壓縮性來實現控制，能夠實現自動換擋，但是換擋速度相對較慢。當然它也有它自己的優點，即不需要增加調壓設備以及蓄能器等，在一定程度上降低了經濟成本同時也實現了自動換擋等操作。

（三）電控電動操作控制系統

電控電動AMT使用電機來完成控制操作，同樣也是對電控單元的指令響應傳達到執行機構，而后自動完成離合器的分離、結合以及自動選擋和換擋操作。電控電動AMT當前在價格上以及實際應用的質量上看都還算可以，但是相對其他兩種形式來說，調整起來相對困難，因此在應用上還不能夠實現大規模的應用和生產。

二、電控液動系統在拖拉機上的應用

電控液動AMT主要由動力組件，壓力控制閥，變速箱，離合器控制閥以及執行結構構成。它們分別實現對主變速桿和離合器分離結合的控制。下面對部分結構控制的執行進行簡單介紹。

（一）離合器執行器

離合器執行器使用的是單作用油缸，主要由Mv3456四個電磁閥來實現對其的控制，執行器的控制模式主要有4種，一是分離，二是保持分離狀態，三是接合，四是保持接合狀態。在分離模式中，僅開放Mv3電磁閥，而其他三個電磁閥都保持關閉狀態，壓力油進入執行器使離合器分離，這是完成正常換擋操作的必要程序。在接合模式當中，電磁閥的狀態恰恰相反，僅關閉Mv3電磁閥，另外三個電磁閥則需要打開，可以選擇分別或者同時打開的方式，EC進行脈寬調頻，根據執行器的執行實際行程進行反饋，而后根據最佳接合規律來進行相應的調整，最終配合拖拉機完成起步和換擋等操作。而在狀態2與狀態4即狀態保持模式當中，四個電磁閥均關閉，也不進行各類執行操作。

（二）選擋、換擋執行器

變速箱的選擋和換擋的執行器集成為一個模塊，同樣選擋油缸和換擋油缸也可以用一套聯動機構連接起來，從而能夠實現兩個操作之間的連貫。采用平行式的布置結構來設備選擋和換擋執行器，需要4個換擋油缸來組成執行器，而如果采用正交式的布置結構的話僅僅需要兩個換擋油缸，不僅結構更為緊密，在成本上也得到了一定的控制。

三、拖拉機自動換擋策略的簡單介紹

拖拉機自動換擋策略是自動換擋系統的理論核心，當前拖拉機自動換擋系統當中采用的策略主要有兩種，一是利用車速和油門開度的雙參數換擋，二是利用車速，油門開度以及拖拉機加速度的三參數換擋。拖拉機運作和普通車輛其實有較大的區別，可能用于田間作業，也可能是路面運輸。實現自動換擋的時候，相對來說，拖拉機要考慮的因素要更多一些，而且因為控制也相對復雜，所以在實際生產和應用的時候更應該要針對拖拉機的特點進行自動換擋的設計。

四、結束語

電控機械式自動變速器也在不斷地技術升級和進步當中，使用電控機械式AMT有許多的優點，例如利用計算機能夠存儲和處理很多的信息并進行拖拉機換擋策略的選擇，能夠實現更為復雜的更針對拖拉機特點的控制方式。當然，目前在應用上還有待進一步的發展，在今后研究當中，可以綜合考慮拖拉機控制的多種因素，最終實現自動換擋，這對未來拖拉機的發展和進步也有重要意義。

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作者簡介：王文明（1991-3）男，民族：漢族，籍貫：河南省洛陽市，職稱：助理工程師，學歷：本科，研究方向：研究拖拉機。