1、汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉第五章 傳動系控制5.1 5.1 概述概述變速器+前后、左右動力分配系統(tǒng)動力分配系統(tǒng)轉(zhuǎn)向特性、行駛穩(wěn)定性重點：自動變速器控制低油耗、舒適性傳動系=液力變矩器偶合器+齒輪驅(qū)動系齒輪驅(qū)動系=多片式離合器、制動器+單向離合器+行星輪系電子控制器ON/OFF或線性電磁閥離合器制動器結合分離變速目的：降低頻繁的變速操作液力偶合器使經(jīng)濟性惡化鎖止機構和超速驅(qū)動來解決變速沖擊小、操作異樣感少的變速點控制。汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉電子控制技術在變速點的自由設定、鎖止離合器的滑動控制、與發(fā)動機的協(xié)調(diào)控制更加容易變速沖擊小、更加圓滑和低油耗效果。5.

2、2 5.2 傳動系控制目標傳動系控制目標a.a.低油耗化低油耗化離合器鎖止雖然是降低油耗的有效方法，為了進一步降低油耗，將離合器鎖止范圍擴展到發(fā)動機更低轉(zhuǎn)速，這勢必造成震動和緊急制動時發(fā)動機熄火。因此，有必要對液力偶合器的輸入輸出軸的轉(zhuǎn)速差及離合器的結合分離進行更加精細的控制。汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉一般情況下，若發(fā)動機以較低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，能降低摩擦損失和泵氣損失降低油耗。但變速點的選擇對加速性能、節(jié)氣門開大時的加速感、耗油量及噪聲有影響，也是決定車輛性格的主要要素，不能僅從低油耗的要求確定變速，還應該綜合駕駛員的操作和運行環(huán)境等情報。b.b.舒適性舒適性由于發(fā)動機和車輛的力學

3、約束所引起的變速沖擊是所有變速器共同的問題。換高速檔位時，發(fā)動機因轉(zhuǎn)速降低而失去能量，該能量用來使車輛加速；換低速檔時，車輛的動能轉(zhuǎn)換為汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉發(fā)動機能量而減速，如果在短時間進行變速，車輛將承受強烈的加減速沖擊。為了減輕變速沖擊，有必要將摩擦要素的結合控制；利用線形電磁閥對油壓的精密控制；變速時鎖止的解除和發(fā)動機的控制進行協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)矩控制。5.3 5.3 自動變速器控制系統(tǒng)自動變速器控制系統(tǒng)電子控制的目的是根據(jù)駕駛員的操作、路面滑動及坡度等運行環(huán)境，對應發(fā)動機暖機狀況及轉(zhuǎn)速等，使變速及鎖止動作最優(yōu)化，以達到經(jīng)濟地舒適運行。汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系

4、 張偉電子控制自動變速器的控制系統(tǒng)電子控制自動變速器的控制系統(tǒng)燃料噴射控制噴射時期控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號節(jié)氣門開度信號水溫傳感器通信端子發(fā)動機控制用計算機變速器控制用計算機變速器電磁鐵1變速器電磁鐵2鎖止電磁鐵車速傳感器（內(nèi)置）啟動開關變速模式指示超速指示剎車的燈開關O/D開關模式選擇開關車速表汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉滑動控制由于發(fā)動機轉(zhuǎn)矩變動的原因，將鎖止區(qū)域向更低轉(zhuǎn)速擴展比較困難，但通過對輸入輸出軸間的滑動率進行控制，可降低低轉(zhuǎn)速的油耗57%變速控制變速根據(jù)車速和節(jié)氣門開度所決定的變速曲線進行，電子控制自動變速器通過具有多個變速特性的變速模式選擇開關讓駕駛員選擇所希望的變速

5、模式，同時檢測加速踏板全開位置的進一步踏下，來判斷駕駛員的變速意圖。5.4 5.4 傳動系控制邏輯傳動系控制邏輯汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉減輕變速沖擊離合器接合和分離的正時控制接合和分離的正時控制與變速狀態(tài)相應的最佳接合油壓最佳接合油壓與發(fā)動機協(xié)調(diào)控制，變速時減小發(fā)動機瞬時轉(zhuǎn)矩。多段變速化汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉5.5 電子控制自動變速器(ECT) 1.由機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等三大部分組成。它是通過電子控制系統(tǒng)自動控制各液壓(或氣壓)閥門的通斷，并通過執(zhí)行器改變變速齒輪的工作狀態(tài)來實現(xiàn)自動變速的。 2.自動變速器的類型 :按變速器換擋操作的自動

6、化程度分，有半自動變速器和全自動變速器。 按控制方式分，有液力控制式(AMT)和電子控制自動變速器(EAT)。 汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉按照動力傳遞的方式分,有：液力式、氣壓式、電磁式和機械式等不同形式。液力式又可分為動壓式(液力耦合式和液力變扭式)和靜壓式兩種。按變速是否連續(xù)分為無級自動變速器和有級自動變速器。有級式自動變速器根據(jù)前進擋位的數(shù)量可分為2擋、3擋、4擋自動變速器?，F(xiàn)在的自動變速器一般分為4個前進擋，4擋即為超速擋。 按齒輪變速器部分的結構可分普通齒輪式和行星齒輪式兩種。 汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉2.電子控制式自動變速器組成與原理 一、基本

7、組成：液力傳動裝置、輔助變速裝置和自動變速控制系統(tǒng) 液力傳動裝置液力傳動裝置有液力耦合器和液力變扭器，現(xiàn)代自動變速器液力傳動裝置都采用液力變扭器。變扭器安裝于發(fā)動機飛輪上，它通過液力傳遞動力，并可在一定的范圍內(nèi)實現(xiàn)減速增扭和無級變速。 輔助變速裝置 汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉有行星齒輪式和平行軸齒輪式兩種，一般為4個前進擋、1個倒擋。齒輪變速器與液力變扭器相配合，就形成了更大范圍內(nèi)的無級變速。 自動變速控制系統(tǒng) 液力控制式通過節(jié)氣門閥和調(diào)速器，將自動變速控制信號節(jié)氣門開度和車速轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬目刂朴蛪簛砜刂茡Q擋閥的動作，實現(xiàn)自動變速； 電子控制式則是將節(jié)氣門傳感器和車速傳感器的

8、電信號，輸入到電腦，由電腦確定換擋時機，輸出換擋電信號，控制換擋電磁閥動作，再通過換擋閥和換擋執(zhí)行機構實現(xiàn)自動換擋。 電子控制自動變速器的控制過程如圖2所示 汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉二、液力變扭器 其基本元件通常由三輪 (泵輪、渦輪和導輪)組成，如圖3所示。只有泵輪和渦輪的液力傳動機構稱為液力耦合器，其輸出轉(zhuǎn)矩與輸入轉(zhuǎn)矩相等。加了導輪后，作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩是變扭器輸入轉(zhuǎn)矩和導輪對液壓油的反作用轉(zhuǎn)矩之和，即起到了增扭的作用。 比較流行的設有鎖止離合器，到一定車速時，鎖止離合器接合，泵輪渦輪連成一體，消除了其間的小量滑差，從而提高了傳動效率。 汽車電子控制技術重慶大學機械學院車

9、輛系 張偉三、行星齒輪變速器 行星齒輪之間，通過選擇不同離合器的接合，形成不同的傳動組合來獲得不同的傳動比。見表2 四、四、自動變速控制系統(tǒng)自動變速控制系統(tǒng) 由電子控制系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)兩部分組成。液壓部分有調(diào)節(jié)壓力的液壓調(diào)節(jié)裝置和控制換擋執(zhí)行元件及變扭器鎖止離合器工作的液壓控制裝置。手動閥是一個多位換向閥，由變速器操縱手柄控制，用于設置自動變速器的工作狀態(tài)。有兩柱式和三柱式兩種。換擋閥是一個由換擋電磁閥控制的二位換向閥。汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉當需要換擋時，由電磁閥提供的控制油壓控制其滑閥移動，把要工作的換擋執(zhí)行元件與主油路接通，使其建立液壓而進人工作，而將不工作位執(zhí)行元

10、件的油路與泄油孔接通，使其泄壓而停止工作。見圖104個前進擋換擋控制舉例：一個二位換擋閥只能控制相鄰兩擋之間的變換，因此，4個前進擋的自動變速器就有3個換擋閥，3個換擋閥的控制方式有兩種：三電磁閥控制方式(即每個換擋閥都單獨用一個電磁閥來控制)；二電磁閥控制方式。汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉電磁閥通電情況和變速器所處的擋位見表 鎖止離合器控制閥，一般由液壓控制閥和電磁閥組成，有開關式電磁閥和脈沖式電磁閥。電子控制系統(tǒng)的基本組成如圖4-13所示1.傳感器與控制開關1)車速傳感器2)節(jié)氣門開度傳感器 3)變速器輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器 4)變速器液壓油溫度傳感器 5)超速擋開關(OD) 6

11、)模式選擇開關 :經(jīng)濟、動力、標準汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉7)保持開關8)擋位開關9)降擋開關 2.電子控制器(ECU)：自動變速器電子控制器(ECU)是自動變速器電子控制系統(tǒng)的控制核心，它根據(jù)各個傳感器及控制開關的信號和其內(nèi)部設定的控制程序，通過運算和分析，向各個執(zhí)行元件輸出控制信號，從而實現(xiàn)對自動變速器的控制?？刂苾?nèi)容主要有如下 汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉1)換擋控制：在前進擋位時進行自動換擋控制是自動變速器電腦的最基本的控制內(nèi)容。自動換擋控制就是要在汽車的行駛過程中，選擇最佳的時刻換擋以使汽車的動力性和經(jīng)濟性最佳。 過程見圖172)主油路液壓油壓力控

12、制 節(jié)氣門開度變化時對主油路油壓的控制是主油路油壓的最基本的控制。 擋位變化時對主油路油壓的控制 液壓油溫度變化時對主油路油壓的控制，包括低溫油壓修正和溫度過低油壓修正控制。汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉3)自動模式選擇控制 當操縱手柄在前進D擋時，電腦根據(jù)加速踏板踩下的速率(節(jié)氣門開啟速率)來確定換擋模式。當操縱手柄在前進低擋(S或L擋)時，電腦只選擇動力模式 。當操縱手柄在前進D擋，電腦處于動力模式，一旦節(jié)氣門的開度小于18，電腦就立即由動力模式轉(zhuǎn)換為經(jīng)濟模式。4)鎖止離合器控制 5)發(fā)動機制動控制 6)發(fā)動機轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩控制汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉5.6

13、無級變速(CVT)電子控制系統(tǒng) CVT是英文“Continuous Variety Transmission”的縮寫，即連續(xù)變速器。下面介紹V帶無級變速傳動。 無級變速傳動的主要優(yōu)點是： 1)最好的燃油經(jīng)濟性和最低的排放污染 2)無級變速傳動操作方便性和乘坐舒適性均好，其傳動效率卻遠高于帶有液力傳動的有級式自動變速器。 3)無級變速系統(tǒng)可使發(fā)動機工作穩(wěn)定4)能最好地協(xié)調(diào)汽車的外界行駛條件與發(fā)動機負荷，充分發(fā)揮發(fā)動機的功率潛力。 汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉變速原理：變速部分由主動帶輪(也稱初級輪)、V帶和從動帶輪(也稱次級輪)所組成。當主動帶輪的半徑r1處于最小半徑(兩個半輪之

14、間的軸向距離最大)，從動帶輪的半徑r2處于最大半徑 (兩個半輪間的軸向距離最小)時，傳動系統(tǒng)所形成的傳動比最大，相當于低檔行駛狀態(tài) 。結構如圖24，變速過程見圖25。無級變速傳動的關鍵部件V帶主要是采用鋼帶(圖26) 汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉2無級變速傳動系統(tǒng)的組成一般無級變速機構所形成的傳動比的變化范圍在4.690.44，在其后面需增加主減速器，在其前面一般還要配有如電磁離合器，或帶鎖止離合器的液力變矩器，或機械式變速機構以及為實現(xiàn)前進和倒車的“正倒機構”等，以滿足汽車使用的實際需要。圖27所示為采用V帶傳動與液力變矩器相組合的無級變速器，圖28所示為與電磁離合器相組合的

15、無級變速器結構，兩者均用于前輪驅(qū)動汽車 。汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉二、無級變速傳動的控制系統(tǒng)1控制系統(tǒng)的組成圖29所示為普通的控制系統(tǒng)。包括電磁離合器的控制和V帶變速控制。變速比由發(fā)動機節(jié)氣門信號和主動帶輪轉(zhuǎn)速所決定，ECU根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、車速、節(jié)氣門位置、換檔控制器(一般僅有P、R、N、D選擇)信號控制電磁離合器，以及控制V帶輪上液壓伺服缸的壓力，實現(xiàn)無級變速。一般在最高傳動比(低檔)時控制壓力最大，約2.2MPa；在最低傳動比(高檔)時的控制壓力最小，約0.8MPa。由于傳動比的改變僅受節(jié)氣門和主動帶輪轉(zhuǎn)速的控制，因而控制的靈活性受到了限制。 汽車電子控制技術重慶大學

16、機械學院車輛系 張偉圖30所示為利用主、從動帶輪轉(zhuǎn)速，以及發(fā)動機節(jié)氣門作為主要輸入控制信號，控制電磁離合器、帶輪油壓和傳動比的電子控制無級變速控制系統(tǒng)，其控制的靈活性得到了增強。2控制方法 圖31所示是以發(fā)動機的輸人轉(zhuǎn)速作為反饋信號，以節(jié)氣門開度等作為控制輸入信號，來控制V帶輪的壓力、調(diào)節(jié)傳動比的閉環(huán)電控無級變速傳動控制系統(tǒng)。 汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉3無級變速傳動的工作特性工作特性如圖32所示。當換檔控制器在“D”的位置，發(fā)動機處于怠速工況，前進檔離合器剛剛接合產(chǎn)生較小的牽引力 (1)點，汽車處于蠕動狀態(tài)。輕輕使油門開啟，離合器全部接合，汽車開始以較小的速度向前行駛(2)

17、點。如果進一步踩下油門踏板，電子控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、車速和駕駛員的選擇，控制帶輪得到不同的轉(zhuǎn)速比而使汽車加速。最小的發(fā)動機固定油門開度時傳動比最大(低檔)，對應于發(fā)動機轉(zhuǎn)速約為1700rmin(3)點，車速約為65kmh。如果油門開度再增大(4)點時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速增高，傳動比減小。若全部踩下油門，可以快速加速，發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到約4500rmin(5)點，并保持發(fā)動機轉(zhuǎn)速直到獲得較高的車速。汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速仍然增加，變速系統(tǒng)將繼續(xù)減小傳動比(升檔)到最高檔，直到獲得最大車速(6)點，此時發(fā)動機轉(zhuǎn)速約5000rmin，車速約140kmh。部分地減小油門開

18、度，傳動比變化到小于 1，發(fā)動機轉(zhuǎn)速有所下降，接近與汽車巡航行駛時的轉(zhuǎn)速(7)點。再進一步減小油門時，控制系。統(tǒng)使傳動比達到最小，可使發(fā)動機處于制動狀態(tài)(8)點。再次增大油門則引起降檔 (9)點，以便得到更大的牽引力來加速，實現(xiàn)超車。當行駛在下坡或彎曲道路上時，通過控制傳動比可以最大限度地利用發(fā)動機進行制動(10)點，此時發(fā)動機的轉(zhuǎn)、速變化范圍為 30004000rmin，而車速約在25135kmh范圍內(nèi)變化。圖32所示電控無級變速傳動系統(tǒng)具有理想的恒功率輸出，輸出轉(zhuǎn)矩與車速成反比。汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉5.7 電控機械式自動變速器 由傳統(tǒng)的機械變速器加上微機控制實現(xiàn)自動

19、操縱而成，它除具有一般自動變速器所具有的操縱方便、動力性、經(jīng)濟性好，駕駛舒適，行駛安全等優(yōu)點外，還具有：(1)部件成熟 (2)傳動效率高。(3)采用微機控制，易于實現(xiàn)復雜的智能化控制。一、電控機械式自動變速器的組成與原理一、電控機械式自動變速器的組成與原理電子控制的發(fā)動機、干式離合器和機械變速器組成的系統(tǒng)，它保持原發(fā)動機、離合器和變速器總成，僅少量改變了操縱系統(tǒng), 如圖33所示。 汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉w電子控制單元()w傳感器(1)車速和變速器輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器： (2)發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器：(3)加速踏板和節(jié)氣門開度傳感器(4)離合器行程傳感器：(5)擋位開關：(6)選擋范圍開關與換擋規(guī)律開關：(7)溫度與壓力傳感器：汽車電子控制技術重慶大學機械學院車輛系 張偉3.執(zhí)行機構(1)離合器控制(2)變速器控制(3)節(jié)氣門執(zhí)行機構(4)坡道平穩(wěn)起步裝置二、最佳換擋規(guī)律二、最佳換擋規(guī)律是指變速器的換擋時刻隨控制參數(shù)而變化的關系。普通手動變速器的“換擋規(guī)律”就是憑駕駛員的主觀技術經(jīng)驗，而自動變速器為采用最佳換擋規(guī)律創(chuàng)造了前提。 汽車電子控制技術