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1、D 电控机械无级自动变速器,基本内容,1、CVT 技术的发展概况 2、无级变速传动的分类 3、金属传动带式无级变速传动（CVT）的技术特点 4、CVT的控制目标 5、CVT控制系统 6、CVT的控制技术,一、CVT 技术的发展概况,汽车之所以需要变速箱，是因为内燃机的工作特性，或者说是由内燃机的缺点决定的。在汽车行驶时，最需要扭力的时刻是加速，尤其是静止情况下的加速时。但是引擎在怠速阶段又偏偏最缺乏扭力，如果没有变速箱，别说加速，汽车就算正常行驶恐怕也十分的困难。,普通的变速箱，无论是手动的或者是自动的，都必须将引擎转速以一定数目的比例来分段，慢速行驶时，变速箱以低档将引擎所发出的扭力增倍输出
2、，但是问题在于车速的升降仍然和引擎本身的转速挂钩。只不过比例的常数不同而已。因此引擎要被设计成有一定的宽度的扭力范围，从而影响了输出效率。因此，如果我们可以反其道而行之，制造一个可以转变扭力和转速的装置，将引擎锁定在一个很窄的转速范围下工作，这样引擎的扭力，马力和输出效率都能够设计的极出色。为此工程师设计了CVT.,CVT发展至今，其基本工作原理大致不变。都是利用两个或者两个以上的摩擦面传递动力，而速度的改变是透过摩擦面接触的半径来进行的，即引擎转速保持不变，仍可以通过改变半径来改变车轮的转速，从而达到改变车轮转速的目的。,然而提高传动带性能和CVT传递功率极限的研究一直在进行，将液力变矩器集
3、成到CVT系统中，主、从动轮的夹紧力实现电子化控制，在CVT中采用节能泵，传动带用金属带代替传统的橡胶带。新的技术进步克服了CVT系统原有的技术缺陷，导致了传递转矩容量更大、性能更优良的第二代CVT的面世。,日本日产公司开发了使用在2.0L汽车上的CVT。在此基础上，日产公司开发了一种为中型轿车设计的包含一个手动换档模式的CVT。新型CVT采用一个最新研制的高强度宽钢带和一个高液压控制系统。通过采用这些先进的技术来获得较大的转矩能力，日产公司研究开发CVT的电子控制技术，传动比的改变实行全档电子控制，汽车在下坡时可以一直根据车速控制发动机制动，而且在湿滑路面上能够平顺地增加速比来防止打滑。,奥
4、迪A6无级变速器,二、无级变速传动的分类,1）变节圆传动 如:带式、链式传动； 2）摩擦传动 如:锥、盘、环及球面传动；,三、金属传动带式无级变速传动（CVT）的技术特点,1.基本结构与工作原理 2.关键部件 3.主要技术参数 4.性能指标,1）金属传动带 2）工作轮 3）液压泵,工作轮 （讲解）,1主动缸 2主动锥轮 3从动锥轮 4金属带 5从动缸 6传动钢球,工作轮的锥轮总成,主、从动轮由可动和不可动两部分组成，其工作面大多为直线锥面体。在液压控制系统的作用下，依靠钢球滑道结构作轴向移动，可连续地改变行动带工作半径，实现无级变速传动。,液压泵,液压泵为CVT 传动系提供控制、冷却和润滑的液
5、压油源。 常用的液压泵有两种形式：齿轮泵和叶片泵。 (为提高液压泵的工作效率，常采用滚子式叶片泵),起步离合器,1、湿式多片离合器 2、电磁离合器 3、液力变矩器,主要技术参数,为满足汽车的使用要求 1、中间齿轮传递副： ic=1.31.4 2、与其匹配的主传动装置速比: i0=3.854.35 3、CVT的传动比： icvt=0.4452.6 4、最后的CVT的传动装置总传动比： i=2.22715.834,性能指标,1)经济性 装CVT的汽车比装自动变速器的汽车提高约8%12%，与机械变速汽车相当。 2)动力性 装CVT的汽车加速性能比装自动变速器的汽车提高约7.5%11.5%，在较高速时
6、还略优于机械变速汽车。 3 )传动效率 CVT传动装置除机械传动外，因液压控制系统金属传动带的摩擦等要消耗能量，它的传动效率一定低于机械变速器的效率，最多只能接近机械变速器的效率。 4 )排放 CVT系统因其有较宽的速比变化范围，并能根据汽车行驶阻力和驾驶员选定的工作模式连续地改变速比，使发动机输出功率和汽车行驶阻力达到最佳匹配，保证发动机始终平稳地处在最佳工况下工作，从而改善汽车燃料经济性和发动机的排放。 例如:图,5AT与CVT综合性能比较蜘蛛图,四、CVT控制目标,CVT传动系的主要任务 1）把发动机输出功率可靠地传递到驱动轮，并尽可能减小功率损失。 2）根据汽车的运行条件，按驾驶员选定
7、的工作模式自动改变速比，使发动机维持在理想的工作点。,CVT控制问题的目标 1）金属带夹紧力控制 2）速比控制,目标金属带夹紧力,主从动轮的推力比,Tin*=,2FDNuDNRDN,COS,r =,Tin,T*in,最大转矩,转矩比,目标速比,1、主动轮的转速与从动轮的转速之比 2 、主从动轮的节圆半径之比 3、目标速比,金属传动带,金属传动带由多个金属片和两组金属环组成，金属片在两侧工作轮的挤压作用下传递动力，金属环在动力传递过程中主要用来将金属片约束在一起，并正确地引导金属片运动。,基本工作原理图 （讲解）,图为发动机前置前驱动汽车金属传动带式无级变速传动装置结构与工作原理。形式上与V形橡
8、胶带式无级变速传动相类似。传动装置的主、从动工作轮由固定和可动的两部分组成，形成V形槽与金属传动带啮合。当主、从动工作轮可动部分作轴向移动时，改变了传动带的回转半径，从而改变了传动比。可动轮的轴向移动是根据汽车使用要求，通过液压控制系统进行连续的调节，从而实现无级变速传动。,基本工作原理,五、CVT控制系统,1、机液控制系统 2、电液控制系统 3、控制液压缸的动压补偿 4、双压力液压控制系统,机液控制系统,缺陷 1、不能对主从动缸的压力进行独立控制 2、皮托管不能准确监测发动机转速变化 3、不能适用别的车型 4、金属带停留的位置不确定，影响下次起动的平稳性,电液控制系统,采用电液控制系统可以克
9、服机液控制的固有缺陷，如主、从动缸的压力可以独立控制，因而可以使传动装置按驾驶员的操作意图达到最佳匹配。利用精确测定的发动机与从动轮的转速信号，可实现对CVT传动装置速比和夹紧力的精确控制。另外，增加了制动开关信号，可使汽车在制动过程中，传动装置速比自动回到最大速比状态，为下一次平顺起步作准备。,控制液压缸的动态补偿,当主、从动缸高速旋转时，主、从动缸的液体由于离心力的作用产生动压力。该动压将影响对夹紧力和速比的精确控制，因此，为了解决高速时流体产生的动压对控制精度的影响、CVT主、从动缸通常采用右图的动压补偿来抵消离心力的作用。,主从动缸动压油室补偿,主动缸无油室动态补偿,双压力液压控制系统
10、,右图所示的CVT液压控制系统包括夹紧力控制、速比控制、前进倒退控制、起步离合器、总回路工作压力调节、润滑压力调节及电路故障备用系统等部分。,六、CVT的控制技术,CVT控制系统的关键技术 1、夹紧力控制 2、速比控制 3、起步离合器控制,夹紧力控制,在实际应用中，由于所采用的控制阀的不同，其实现也有所不同。如比例压力控制阀为连续的模拟量控制；对开关阀可采用调制脉宽方式或调制脉冲方式。 用调制脉宽方式 ，采用开关阀实现比例控制的原理是改变液压阀参与工作的比例。,脉宽调方式制,脉冲调制方式,脉冲调制与脉宽调制驱动信号的区别,系统引入了对测量信号的前置滤波处理，以抑制测量噪声的影响；另外，由于压力
11、控制阀的非线性特性，在方案中加入了控制阀特性补偿环节。,Subaru E2CVT夹紧力控制,Honda液压控制系统和夹紧力控制方案采用了与Subaru不同的双压力回路，夹紧力控制、速比控制都与Subaru有所不同。,Honda Civic夹紧力控制,速比控制,当驾驶员猛踩油门时,会导致目标速比突然变化，为了满足汽车行驶平顺性的要求，必须对实际最大变化率加以限制，确保最大变化率在给定的范围内。同时，该系统还测量控制阀芯的位置，一方面可限制控制阀芯的工作区间，保证控制阀在稳定的区间工作；另一方面可根据阀芯的位移对它的非线性特性进行补偿，保证对主动缸动态压力变化率的精确控制。,起步离合器控制,起步离
12、合器的功能 1、接合动力平顺，分离动力彻底。 2、接合时发动机不停车、不空转。 3、接合速度能随驾驶员意图变化，并给乘员的感觉保持不变。 4、上坡起步不溜坡，发动机不熄火。 5、具有可靠的低速爬行功能，帮助汽车平稳越障。 6、限制传递最大的转矩。 控制策略 1、比例控制策略 2、模糊控制,比例控制策略,当驾驶员踩下加速踏板，根据加速踏板的位移与位移变化率信号，CVT的ECU判断出汽车起步动作，于是使离合器压紧缸的压力立即升高到初始起步压力（固定值），以改善起步的快速性。在接合的过程中，为使汽车平顺起步，压紧缸的压力与发动机的转速按比例增加。待离合器主从动部分滑转消失后，把离合器的压力迅速升高到额定工作压力，保证离合器可靠传递发动机的转矩。,PS,PMAX,0,PMAX,模糊控制,阶段1、模糊控制器根据节气门开度、发动机转速以及离合器输出轴转速，即根据驾驶员的意图和汽车的起步条件估计初始起步压力。 阶段2、离合器接合压力变化率根据加速踏板位移（小、中、大三种情况）和发动机转速估算。,
