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1、2013年3月19日星期 二 汽车电子工程学 汽车动力性的电子控制系统 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 三、自动变速器分类 液力自动变速器（automatic transmission AT） 液力变距器行星齿轮变速器+液压控制系统+电子控制系统，其中控制系统可分为： 全液压式和电子控制式 机械式自动变速器（automatic manual transmission AMT） 传统手动变速器控制部件 双离合器式自动变速器（Dual Clutch Transmission DCT） 双离合器自动变速系统的基本工作原理相当于采用两套变速器和两个离合器，一个变
2、速器处于工作状态时，另一变速器空转。 电控机械式无级变速器 continuously variable transmission CVT） 一般由V形金属钢带与可调半径的带轮得到无级变速。 相对手动变速器，自动变速器具有下列优点： 1. 简化操作，减轻驾驶员劳动强度，提高行车安全性。 2. 提高驾驶平顺、舒适。 3. 可使汽车行驶过程中经常地处于良好的性能状态。 4. 可改善汽车排放。 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 四、电控液力自动变速器 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 基本组成 行星齿轮变速器的主要功用 有： 1)
3、 在液力变矩器的基础上再将 转矩增大2倍4倍，以提高汽车的 行驶适应能力。 2) 实现倒挡传动。 液压控制系统作用： 根据驾驶员的要求和汽车 的工况，液压控制系统可开通或切 断某些执行机构油缸的油路，从而 使离合器结合或分离，制动器制动 或释放，达到换挡变速的目的。 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 换挡规律 自动变速是根据汽车的行驶参数来 控制的，这些参数主要有车速、发动机 节气门开度、发动机转速、液力变矩器 涡轮转速和汽车加速度等，目前应用最 多的是车速车速和发动机节气门开度发动机节气门开度两个参 数信号。自动换挡点与控制参数之间的 变化规律，称为换挡规
4、律。 换挡延迟：自动变速的降挡点比升挡点晚。 (1) 保证换挡控制的相对稳定性，减少循环换挡。 (2) 驾驶员可以干预换挡，通过控制油门踏板而改变换挡点，进行提前升挡或提前降 挡。 (3) 通过改变换挡延迟可以改变换挡点，以适应动力性、经济性等方面的不同需要。 换档延迟随着油门信号的增大而增大。换档延迟随着油门信号的增大而增大。小油门时换档延迟小有利于换小油门时换档延迟小有利于换 入高档，燃油经济性好；大油门时入高档，燃油经济性好；大油门时换档延迟大有利于减少换档次换档延迟大有利于减少换档次 数。数。适用于行驶阻力变化不大，常适用于行驶阻力变化不大，常在小油门下工作的轻型车。在小油门下工作的轻
5、型车。 由两种以上换档规律组成。可在不同油门开度下得到不同的换档规 律。一般在小油门时以减少油耗和污染、提高舒适性为主；大油门 时提高动力性为主。汽车实际上采用的都是组合型换档规律。 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 液力变矩器的锁止控制 避免变距器处于耦合 状态而产生的功率损耗。 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 自动变速器换档品质 ? 换档过程迅速；换档过程迅速； ? 换档过程平顺；换档过程平顺； rZpAT= 油缸活塞上压强油缸活塞上压强 油缸承压面积油缸承压面积 摩擦系数摩擦系数 摩擦片平均半径摩擦片平均半径 摩擦
6、副数摩擦副数 1. 离合器、制动器油缸内的油压有 缓冲过程 离合器、制动器油缸内的油压有 缓冲过程 2. 换挡时主油路油压有缓冲过程。换挡时主油路油压有缓冲过程。 3. 执行换档动作的时序要匹配执行换档动作的时序要匹配 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 1.1、脉宽调制电磁阀压力控制 ?脉宽调制电磁阀脉宽调制电磁阀可以实现离合器压力的闭环控制，增强控制能力和控制系统的灵活性。 ?通过控制占空比在0100之间变化，控制电磁铁的快速开和关的周期，可得到不同的控制压 力。实现图示的离合器的结合与分离过程。 ?通过转速反馈来控制离合器主、被动边的转速差，相当于通过控
7、制离合器的结合与分离的压力来 控制滑磨速度，从而得到良好的换档品质。 ?利用这种控制方法，低功耗、长寿命高速响应阀是关键。 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 1.2、电液比例压力控制阀 ?比例电磁铁比例电磁铁在其工作行程内，电磁力与通入其线圈的电流 成正比。 ?比例电磁铁控制一双边节流阀一双边节流阀，输出的控制压力与输入的 控制电流成比例关系，最大控制压力通常在3MPa以下，控 制电流小于100mA，电压为24VDC或12VDC。 ?通过比例电磁铁的开关信号比例电磁铁的开关信号“占空比占空比” 控制电流大小。占空 比越大，相应于通过电磁铁线圈的电流越大，控制
8、输出的 压力也就越大。 1.3、换档电磁阀、换档电磁阀 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 2、 换档时主油路油压的缓冲控制 ?图为一种重型车用，由电磁阀控制液压 阀达到控制离合器结合时油压缓慢升高 的缓冲控制阀。 ?油门信号以液压信号的形式作用到缓冲 调压阀的左端，油门越大，离合器的结 合压力越高，可以传递的转矩越大。 ?换挡前，离合器油缸的供油油路与液压 系统回油油路相通，结合压力为0，离合 器在分离弹簧的作用下处于分离状态。 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 3、 换档动作的时序匹配 ?理论上要求换档过程中制动器分 离
9、的同时离合器正好结合，两者 动作同时发生。不出现分离与结 合时序上的重叠或间断。 理论上要求换档过程中制动器分 离的同时离合器正好结合，两者 动作同时发生。不出现分离与结 合时序上的重叠或间断。 ?当出现换档重叠时，其效果如同 挂上双档，产生急剧的转矩扰动 而形成换档冲击； 当出现换档重叠时，其效果如同 挂上双档，产生急剧的转矩扰动 而形成换档冲击； ?当出现换档间断时，其效果如同 挂上了空档，先导致动力中断， 然后结合挂档，产生换档冲击。 当出现换档间断时，其效果如同 挂上了空档，先导致动力中断， 然后结合挂档，产生换档冲击。 ?即使换档重叠或间断的时间很 短，也会形成冲击。 即使换档重叠或
10、间断的时间很 短，也会形成冲击。 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 换挡规律电子控制系统组成 1. ECU据油门信号和车速信号，及选档手柄的 位置，进行档位选择及换档控制。 液压传 动装置作为变速控制系统的执行机构，电磁 阀带动换档阀完成档位选择，缓冲阀控制换 档过程品质。 2. 不同发动机、变速箱或车型，以及不同的使 用方式，所需控制程序不同，由台架试验或 道路试验确定后，存于存储器中。 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 电子控制系统组成 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 五、 机械有
11、级自动变速器AMT ?电控离合器电控离合器 根据传感器检测到的发动 机和变速器的转速，以及节气 门的位置和挡位等输入信号， 通过 根据传感器检测到的发动 机和变速器的转速，以及节气 门的位置和挡位等输入信号， 通过液压液压或或电动执行器电动执行器，控制 传统单片式离合器的结合和分 离。其核心是保证离合器结合 过程迅速、平稳、可靠。 ，控制 传统单片式离合器的结合和分 离。其核心是保证离合器结合 过程迅速、平稳、可靠。 ?发动机转速控制发动机转速控制 换挡时，发出指令使发动机的转速与将换挡的变速 器输入轴转速一致，保证离合器平顺性，减少离合器的 磨损。 换挡时，发出指令使发动机的转速与将换挡的变
12、速 器输入轴转速一致，保证离合器平顺性，减少离合器的 磨损。 ?电控选挡电控选挡 在电控离合器和发动机转速控制的基础上，将传统的 换挡机构换成由换挡开关和电液执行器组成电控机构。 在电控离合器和发动机转速控制的基础上，将传统的 换挡机构换成由换挡开关和电液执行器组成电控机构。 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 离合器的自动控制 离合器最佳接合规律一般是根据离合器最佳接合规律一般是根据节气门开度节气门开度、发动机转速发动机转速、挡位挡位、坡度坡度及及车速车速等影响 离合器接合的因素来确定的。 等影响 离合器接合的因素来确定的。 1) 节气门的开度节气门的开度在
13、踩下节气门踏板准备起步时，离合器不接合，而需发动机达到目 标转速后才平稳接合，以防止熄火。汽车起步时离合器接合的速度分缓慢、正常和急速等 不同程度，主要按节气门踏板的踏入量来控制。中、高车速范围时的离合器控制，除受节 气门大小的影响外，还与节气门开度的变化率有关。 2) 发动机转速发动机转速 3) 挡位与车速挡位与车速 4) 坡度与载荷坡度与载荷 离合器接合速度与挡位关系 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 双离合器自动变速器 DCT是非线性、时滞、干扰、 变参数、多自由度扭转振动的传动 系统，因此，就电控系统而言，系 统模型的建立，匹配控制策略的制 定及其实
14、现是其关键技术。 是非线性、时滞、干扰、 变参数、多自由度扭转振动的传动 系统，因此，就电控系统而言，系 统模型的建立，匹配控制策略的制 定及其实现是其关键技术。 双离合器变速箱的工作原理 DCT换挡过程的关键问题是控 制两离合器切换的时序。 换挡过程的关键问题是控 制两离合器切换的时序。 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 双离合器自动变速系统的换挡过程 双离合器自动变速系统的换档过程是一个离合器分离，同时另外一个离合器接合的过 程，两离合器切换之前目标档位已经进入预选状态。具体的换档过程包括两部分： ?预选无转矩传递的下一档位； ?两离合器之间动力的切换。
15、 两离合器之间的动力切换包括两个阶段： 1）转矩相：发动机转矩由离合器C2传递转变为由离合器C1传递； 2）惯性相：调节发动机转速使其与离合器C1转速同步。 为了保证换档过程中动力不中断，实现平顺换档，离合器的分离、接合应有重叠时 间，称为换档重叠。 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 双离合器自动变速系统的换挡过程 DCT升档控制过程 DCT降档控制过程 第七章 汽车动力性的电子控制系统7.2 自动变速器7.2 自动变速器 六、无级变速器 ECVT主要电控离合器（或液力变矩器）、钢带、主动带轮、被动带轮、液压控制阀、电子控制单 元等组成。 CVT控制问题可归结为如下两个目标。控制问题可归结为如下两个目标。 (1) 金属带夹紧力控制金属带夹紧力控制 (2) 速比控制速比控制
