模塊6

無級變速器(CVT)的結(jié)構(gòu)、工作原理及手自一體變速器的工作情況模塊6無級變速器(CVT)的結(jié)構(gòu)、工作原理及手自一體變速器的工作情況【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

掌握無級變速器的基本概念，熟悉無級變速器的工作原理，掌握手自一體變速器的工作情況。

6.1無級變速器(CVT)的發(fā)展及優(yōu)點

6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)

6.3Tiptronic技術(shù)和CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)6.1無級變速器(CVT)的發(fā)展及優(yōu)點6.1無級變速器(CVT)的發(fā)展及優(yōu)點【本節(jié)目標(biāo)】

了解無級變速器的發(fā)展，了解無級傳動的優(yōu)點。

【基本理論知識】

6.1.1無級變速器的發(fā)展

無級變速器—CVT(ContinuouslyVariableTransmission)主要有以下幾種形式：

(1)機械式有多種形式，目前常見的是錐塊金屬V形帶式傳動，使用在轎車上。

(2)液壓傳動式(HydrostaticTransmission，簡稱HST)應(yīng)用于工程車輛和農(nóng)業(yè)機械中。

(3)電力式用于電動汽車(ElectricVehicle，簡稱EV)。

6.1無級變速器(CVT)的發(fā)展及優(yōu)點

1)改變傳動比。

2)實現(xiàn)倒車行駛。

3)中斷動力傳遞。表6-1各種變速器的換擋控制和傳動比的情況汽車傳動系統(tǒng)的目的，就是要匹配發(fā)動機的特性來適應(yīng)行駛系的需要。因此傳動系的作用是：各種變速器的換擋控制和傳動比的情況見表6-1。6.1無級變速器(CVT)的發(fā)展及優(yōu)點圖6-1CVT的控制目標(biāo)如圖6-1所示，理想的發(fā)動機工作狀態(tài)應(yīng)該在最經(jīng)濟的A線，這是人們追求的目標(biāo)，它能使燃油經(jīng)濟性提高10%～15%，而且使排出的廢氣污染物大大地降低。6.1無級變速器(CVT)的發(fā)展及優(yōu)點圖6-2加速時間的對比大眾汽車公司用奧迪A62.8L配備三種變速器，按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)做過試驗，其測定數(shù)據(jù)如圖6-2和圖6-3所示。6.1無級變速器(CVT)的發(fā)展及優(yōu)點圖6-3平均百公里油耗的對比6.1.2汽車采用無級傳動的主要優(yōu)點是：6.1無級變速器(CVT)的發(fā)展及優(yōu)點6.1.2汽車采用無級傳動的主要優(yōu)點1)最大的燃油經(jīng)濟性和最低的排放污染。

2)無級變速傳動和其他傳動相比，其操縱方便性和乘坐舒適性均可與電子控制的有級自動變速器相比美，而傳動效率卻遠高于液力傳動的有級自動變速器。

3)無級變速系統(tǒng)可以控制發(fā)動機的轉(zhuǎn)速在最小的范圍內(nèi)變化，而使車速在較大的范圍內(nèi)變化(目前傳動比范圍可達到5.0以上)。

4)能較好地協(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，提高整車燃料經(jīng)濟性。

5)CVT的最大優(yōu)點是可以實現(xiàn)全程無級變速。

6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)【本節(jié)目標(biāo)】

熟悉無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)。

【基本理論知識】

6.2.1無級變速器的工作原理

目前，在輕型汽車特別是轎車上應(yīng)用得最多的是V帶傳動的無級變速器。圖6-4所示為V帶傳動的無級變速器原理圖。圖6-4V帶傳動的CVT工作原理

a)高速b)低速6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)6.2.2無級變速器的結(jié)構(gòu)與工作過程

無級變速機構(gòu)一般所形成的傳動比的變化范圍是在0．44～4．69。無級變速器的結(jié)構(gòu)是由液力變矩器或電磁離合器或機械式變速機構(gòu)、為實現(xiàn)前進和倒車的“正倒機構(gòu)”、液壓控制單元以及電子控制單元等組成。圖6-6所示為采用V帶變速與液力變矩器相組合的無級變速器，圖6-7所示為與電磁離合器相組合使用的無級變速器結(jié)構(gòu)，兩者均用于前輪驅(qū)動。

以奧迪01J型無級變速器為例來說明無級變速器的結(jié)構(gòu)與工作過程。其零部件如圖6-8所示，結(jié)構(gòu)圖如圖6-9所示。。。

6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)圖6-5V帶傳動的CVT變速過程

a)傳動比為1b)傳動比大于1c)傳動比小于16.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)圖6-6帶液力變矩器的CVT6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)圖6-7帶有電磁離合器的CVT6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)圖6-8奧迪01J型無級變速器的零部件6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)圖6-9奧迪01J型無級變速器結(jié)構(gòu)圖6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)

1.動力傳遞及起動控制系統(tǒng)

(1)飛輪減振裝置飛輪減振裝置和雙質(zhì)量飛輪可減緩因發(fā)動機與變速器之間動力連接而產(chǎn)生的扭振，從而保證發(fā)動機無噪聲運轉(zhuǎn)。6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)(2)前進擋離合器、倒擋離合器及行星齒輪系在奧迪的CVT設(shè)計原理中，前進擋和倒擋離合器相當(dāng)于其他變速器中的變矩器或離合器，其作用是滑動起步和傳遞轉(zhuǎn)矩，將發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩傳遞給行星齒輪。

(3)傳遞路線

1)P/N位時行星齒輪系的動力傳遞路線。發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩通過輸入軸連接太陽輪傳遞到行星齒輪系并驅(qū)動行星齒輪1，行星齒輪1驅(qū)動行星齒輪2，行星齒輪2與內(nèi)齒圈嚙合。前進擋離合器和倒擋離合器中的離合器片沒有接合，其動力傳遞路線如圖6-11所示。。6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)圖6-11P/N位的動力傳遞路線示意圖6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)2)前進擋的動力傳遞路線。前進擋離合器的離合器片，在自動變速器油的作用下接合，太陽輪與行星齒輪架連接，行星齒輪系成為一個整體，其旋轉(zhuǎn)方向與發(fā)動機相同，傳動比為1，其動力傳遞路線如圖6-12所示6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)圖6-12前進擋的動力傳遞路線示意圖6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)3)倒擋的動力傳遞路線。倒擋制動器摩擦片與內(nèi)齒圈相連接，鋼片與變速器殼體相連。當(dāng)?shù)箵踔苿悠鞴ぷ鲿r，內(nèi)齒圈被固定，太陽輪(輸入軸)主動，力矩被傳遞到行星齒輪架。由于是雙行星齒輪(其中一個為惰輪)，行星齒輪架以與發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向相反的方向運轉(zhuǎn)，車輛向后行駛，其動力傳遞路線如圖6-13所示

6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)圖6-13倒擋的動力傳遞路線示意圖6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)圖6-14帶傳動的變速器結(jié)構(gòu)2.帶傳動的變速器發(fā)動機輸出軸輸出的動力首先傳遞到CVT的主動帶輪，然后通過V帶傳遞到從動帶輪，經(jīng)減速器、差速器傳遞給車輪來驅(qū)動汽車。如圖6-14所示為帶傳動的變速器結(jié)構(gòu)6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)3.液壓控制系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)(1)奧迪MultitronicCVT的液壓控制系統(tǒng)系統(tǒng)油路與油閥的位置如圖6-15所示。

圖6-15系統(tǒng)油路與油閥的位置圖6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)(2)奧迪MultitronicCVT的電子控制系統(tǒng)

1)控制單元J217。2)輸入裝置。

6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)(3)離合器的控制

1)離合器的電子控制。

①發(fā)動機轉(zhuǎn)速。

②變速器輸入轉(zhuǎn)速。

③加速踏板位置。

④制動力。

⑤變速器油溫。

⑥發(fā)動機轉(zhuǎn)矩。圖6-17三個電磁閥的位置和工作原理

SIV—安全閥KKV—離合器冷卻閥VSTV—輸導(dǎo)壓力閥N88—離合

器壓力調(diào)節(jié)電磁閥N215—離合器壓力調(diào)節(jié)閥6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)2)離合器的液壓控制。離合器的液壓控制流程圖如圖6-18所示。

3)離合器系統(tǒng)保護。圖6-18離合器的液壓控制流程圖6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)①離合器的安全切斷控制。當(dāng)壓力傳感器G193檢測到實際離合器壓力明顯高于電腦所計算出的額定壓力時，變速器就會進入安全緊急故障狀態(tài)。在這種情況下，無論手控閥所處的位置以及其他系統(tǒng)狀態(tài)如何，離合器壓力都會泄掉。這種安全切斷是由安全閥SIV來實現(xiàn)的，確保離合器快速分離。SIV是由壓力調(diào)節(jié)電磁閥N88激活的。當(dāng)離合器控制壓力上升到約4kPa時，離合器控制閥KSV的供油被切斷，油底殼與手控閥的連接通道被打開。6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)②離合器的過載控制。

4)離合器冷卻控制。離合器冷卻控制的工作原理如圖6-19所示。圖6-19離合器冷卻控制的工作原理6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)①冷卻前進擋離合器。當(dāng)前進擋離合器接合，離合器在過載或非正常使用情況下時，具有保護功能的鋼筒(壓盤)將潤滑油分配器壓回。在此位置，自動變速器油流經(jīng)潤滑油分配器前段再流入前進擋離合器。

②冷卻倒擋離合器。當(dāng)前進擋離合器不工作，發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)或倒擋離合器工作時，潤滑油分配器回到其初始位置。在這種情況下，自動變速器油流到潤滑油分配器后，通過分配器盤回流到倒擋離合器。分配器帶輪油道內(nèi)的部分自動變速器油流到行星齒輪系，為其提供必要的潤滑。6.2無級變速器的工作原理與結(jié)構(gòu)③離合器的冷卻控制。變速器控制單元通過油溫傳感器，監(jiān)測到離合器的溫度過高信號時，離合器冷卻系統(tǒng)被接通。變速器控制單元向壓力調(diào)節(jié)電磁閥N88提供一個額定電流，該電流產(chǎn)生一個控制壓力，控制離合器冷卻閥KKV，KKV將壓力從冷卻回油管傳到吸氣泵，如圖6-17所示。

5)離合器爬行控制和轉(zhuǎn)矩匹配控制。

①車輛靜止時離合器控制(爬行控制)。

②離合器的轉(zhuǎn)矩匹配控制在前面已敘述。

4.CAN-BUS信息交換變速器控制單元要通過與發(fā)動機控制單元及其他控制單元進行通信交換信息。6.3Tiptronic技術(shù)和CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)6.3Tiptronic技術(shù)和CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)【本節(jié)目標(biāo)】

了解Tiptronic技術(shù)和CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

6.3.1Tiptronic技術(shù)

Tiptronic是一種以自動變速器的技術(shù)為基礎(chǔ)，另外加了電子和液壓控制裝置，允許自動變速器有手動換擋的技術(shù)，可在D位轉(zhuǎn)到手動操作模式的同時，所選擋位又能在儀表上清晰顯示。與傳統(tǒng)的自動變速器一樣，它們的共同點是沒有離合器踏板，只有制動和加速兩個踏板。換擋過程由電子液壓閥來控制，而駕駛者可以在手動和全自動換擋模式中任選。6.3Tiptronic技術(shù)和CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)6.3.2CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

1.概述

(1)CAN系統(tǒng)應(yīng)用的必要性20世紀90年代以來，隨著集成電路和單片機在汽車上的廣泛應(yīng)用，汽車上的電腦數(shù)量越來越多，電腦之間需要共享的數(shù)據(jù)量也越來越大。圖6-20奔馳S320轎車CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)示意圖6.3Tiptronic技術(shù)和CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(2)CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)簡介

(3)CAN協(xié)議的定義

(4)CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點

①將傳感器信號線數(shù)量減至最少，使傳感器信號能夠進行高速數(shù)據(jù)傳輸和共享。

②電腦和電腦插腳最小化應(yīng)用，節(jié)省電腦的有限空間。

③由于CAN總線面向內(nèi)容編址,故很容易建立高水準(zhǔn)的控制系統(tǒng)，并可進行靈活配置。

④各電腦對所連接CAN總線進行實時監(jiān)測，如出現(xiàn)故障則電腦會存儲故障碼。⑤CAN數(shù)據(jù)總線必須符合ISO11898標(biāo)準(zhǔn)，因此不同廠家的電腦在車上能夠進行數(shù)據(jù)交換。6.3Tiptronic技術(shù)和CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(5)CAN技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用狀況2.CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的組成及工作原理

(1)CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中每個電