湖南省茶陵縣自動變速器廠譚書淵

（工程師）轎車變速器MAT可行性匯報

10/6/20231湖南省茶陵縣自動變速器廠轎車變速器MAT可行性匯報前言該項目，屬國家鼓勵優(yōu)先發(fā)展的汽車“關鍵零部件”重點項目——無論是理論研究還是產品開發(fā),均屬重大的原始創(chuàng)新研究開發(fā)項目，國際國內尚屬空白.現已列入“湖南省科技攻關計劃”。為描述方便,將機械仿電學理論代表作:轎車全機械自動變速器，以下簡稱為:MAT，其英文全拼是:M:Machine——指“全機械”,它是“沒有電的,但具有電功能的智能機械”。A：Auto——指“自動”。T：Transmission——指“變速”。因涉及發(fā)明專利核心內容,請予保密,僅供內部交流.10/6/20232前言該項目，屬國家鼓勵優(yōu)先發(fā)展的汽車“關鍵零部件提綱一、技術可行性二、經濟可行性三、企業(yè)簡介四、MAT發(fā)明人簡介五、開發(fā)現狀六、產業(yè)化措施七、使用優(yōu)勢八、功能、市場優(yōu)勢10/6/20233提綱一、技術可行性10/6/20233www.一、技術可行性1.1、MAT的基本原理機械“仿電學”

MAT通俗解釋MAT學術解釋1.2、MAT的可行性與可靠性、準確性與協(xié)調性10/6/20234一、技術可行性1.1、MAT的基本原理10/6/20234國內外現狀現有“關鍵技術”比較直接離心力

——現有日本雅馬哈MATE50型自動變速器所應用的自動離合器，是利用直接的離心力，去控制自動離合器的開關動作，故扭矩小、可靠性差。杠桿離心力

——我國自主創(chuàng)新的“全機械一體化”MAT手動/自動變速器，是利用杠桿離心力放大的合力，去控制自動離合器的開關動作，故扭矩大、高可靠性。10/6/20235國內外現狀現有“關鍵技術”比較10/6/20235www國內外現狀現有“結構原理”區(qū)別

“初級單元”邏輯判斷

——現有第一代MAT與日本雅馬哈MATE50型自動變速器一樣，是利用單元機路單級邏輯判斷、死記硬背的結構原理,去控制自動變速執(zhí)行元件的開關動作，故難以滿足自動變速器性能優(yōu)化的要求。

“高級復合”邏輯判斷

——第三代MAT手動/自動一體化變速器，是利用組合機路邏輯判斷、程序控制的結構原理,對變速執(zhí)行元件的開關動作進行運算控制，故可與電控發(fā)動機協(xié)調配合，全面滿足現代轎車自動變速器性能優(yōu)化的匹配要求。10/6/20236國內外現狀現有“結構原理”區(qū)別10/6/20236www國內外現狀現有離合器性能比較

干式離合器——現有干式離合器結構的機械傳動，既不能阻隔發(fā)動機動力不均勻性，又不能切斷動力換檔的沖擊力，故難以滿足自動變速器性能優(yōu)化的匹配要求。

濕式離合器——第三代MAT手動/自動一體化變速器，采用濕式離合器結構，自動控制變速執(zhí)行元件的開關動作。因液體潤滑、散熱，熱容量很大，允許滑轉，且磨損小，壽命長，摩擦系數穩(wěn)定變化小，動力傳遞沖擊力小，故可全面滿足現代轎車自動變速器性能優(yōu)化的舒適性要求。10/6/20237國內外現狀現有離合器性能比較10/6/20237www.m國內外現狀現有自動變速器功能描述比較

電控液力自動變速器：描述——現有電控自動變速器——是將“車速和油門”（節(jié)氣門開度）作為電控單元的輸入信號，經電控單元處理后輸出，控制各檔位液壓回路的電磁閥開關（開為1、關為0），來控制油路的通斷（通為1、斷為0），使各檔位變速閥產生相應的開關動作，從而實現“電控液壓自動換檔、自動變速”（參見《傳動技術》第19卷第4期，作者：邱緒云，同濟大學車輛工程系博士生，主攻：自動變速器控制。全機械自動變速器：描述——全機械一體化自動變速器——是利用“油門和路況”（反饋扭矩）作為機械“CPU”的輸入信號，經機械“CPU”的三級邏輯判斷處理后輸出，按照程序控制的方法，控制各檔位發(fā)動機油門、扭矩轉速發(fā)出的變量信號1T′?和由路況反饋扭矩發(fā)出的變量信號2T′?,同時與給定值T?進行“比較分析”，然后，進行“邏輯判斷”，最后作出選擇:若需增扭：則減檔，若需增速：則加檔。由于控制裝置檔位的變化,完全是配合發(fā)動機的扭矩轉速、自動跟隨油門、車速與路況的變化而變化，從而達到了自動適應、協(xié)調換檔的“智能機械”傳動的目的。采用濕式離合器結構，自動控制變速執(zhí)行元件的開關動作。因液體潤滑、散熱，熱容量很大，允許滑轉，且磨損小，壽命長，摩擦系數穩(wěn)定變化小，動力傳遞沖擊力小，故可全面滿足現代轎車自動變速器性能優(yōu)化的舒適性要求。10/6/20238國內外現狀現有自動變速器功能描述比較10/6/20238ww名詞定義機械“仿電學”——是一門研究、利用機械仿照電學理論，實現(無電源狀態(tài)下)程序控制功能的“智能機械”科學。屬機械、電子、信息、計算機、自動控制等“多領域交叉學科”。電路——由兩線(或多線)與負載組成的電流傳輸路線。機路——由兩軸(或多軸)與齒輪（帶輪）組成的動力傳遞路線。眾所周知：“路”與動態(tài)非常相關，可以說，只要有“動”就有“路”.比如，有行人就有道路，有汽車就有公路，有火車就有鐵路，有電子流動就有電路。同理，有機械傳動就必有“機路”。然而，迄今為止,在機械領域，凡需用詞“機路”的地方均被“機構”一詞所混淆，直至今日，“機路”才伴隨著新型“智能機械”傳動裝置“全機械自動變速器”的問世而應運而生。所謂“機路”：它是由兩根軸（或多軸）與齒輪副組成的機械動力傳遞之路,簡稱“機路”。“全機械一體化自動變速器”所設計的機路，類似電路一樣，同樣具有“記憶比較”和“邏輯判斷”的功能.10/6/20239名詞定義機械“仿電學”——是一門研究、利用機械名詞解釋機械“記憶比較”盡管“機”“電”有別，但同在一系統(tǒng)里，它們總是相伴相隨即一體化，其機路與電路的“記憶比較”和“邏輯判斷”功能非常相似。就變速器而言：“機路”中，動力輸入端的機械離合器，相當于電路輸入端的電子開關；兩軸（或多軸）與齒輪副組成的機路，相當于兩線（或多線）與負載組成的電路；將原有的機路一齒輪副隔離,同時插入一齒輪、軸（俗稱倒檔）就成了一“反相器”；動力傳遞相當于電流傳輸；動力輸出軸相當于電信號的輸出端。機路分析中，機路元件的相對位置如:殼體相對齒輪、地面相對輪胎,相當于電路的零電位“接地”。機路中，記憶比較元件的“三因子”（要素另附）33

交叉組合試驗衡定的多因子組合參數，即自動控制閉環(huán)系統(tǒng)中的變速執(zhí)行元件的“給定值”，配合記憶發(fā)動機（即電控發(fā)動機）所記憶的“扭矩轉速”等工況參數“給定值”，可將相應的檔位,應處的狀態(tài)，通過“記憶比較”對號入座，并準確無誤地記牢，即所謂的“機械記憶”。10/6/202310名詞解釋機械“記憶比較”10/6/202310www.ma名詞解釋機械“邏輯判斷”利用機械進行“邏輯判斷”,初聽不可思議,細想其實可行:因為,MAT它是根據油門、轉速、扭矩、路況等參數,利用機械

仿電學原理，采用數控機路、程序控制

的方法,通過全機械“數控開關離合器”、“數控機路觸發(fā)器”、“數控組合邏輯機路運算控制器”與記憶發(fā)動機協(xié)調配合，組成“機械CPU”運算控制系統(tǒng),對機械數字化“狀態(tài)變量”和“狀態(tài)函數”進行運算控制,即對機械數字化狀態(tài)的“動態(tài)值”與“給定值”進行“記憶比較”和“邏輯判斷”,來完成（相當于）計算機的程序控制功能，實現自動換檔、自動變速。10/6/202311名詞解釋機械“邏輯判斷”10/6/202311www.ma名詞解釋機械“邏輯判斷”具體地講——

因MAT設計有類似“基本電路單元”功能一樣的多個“基本機路單元”,然后，將這些相互協(xié)調、緊密配合的“基本機路單元”組合成“復合機路”,再由“組合邏輯機路”與記憶發(fā)動機協(xié)調配合,組成“機械CPU”運算控制系統(tǒng)，對“增扭”或“增速”進行邏輯判斷和運算控制，使機械同時具有“正確指揮”和“準確執(zhí)行”的雙重功能。它實際上是一個“閉環(huán)自動控制系統(tǒng)”中的隨動系統(tǒng)。被控對象是——因路況而變化不定的車速與扭矩。反饋通道設計為——“同機路逆程反饋”?？刂蒲b置是——一個具有“智能機械”傳動功能的“全機械自動變速器”。它能根據：發(fā)動機工況和行駛路況反饋的扭矩的大小、轉速的高低、車速的快慢等狀態(tài),自動進行“記憶比較”,鑒別、區(qū)分和感知“相同的轉速不同的扭矩”,然后,發(fā)揮“復合機路”的邏輯功能，對當前的油門與車速、轉速的變化,是成正比狀態(tài)？還是成反比狀態(tài)？進行判斷——即對當前是急需增扭？還是急需增速？做出選擇——若需增扭則減檔，若需增速則加檔。由于控制裝置檔位的變化：完全是配合發(fā)動機的扭矩轉速、自動跟隨油門、車速與扭矩的變化而變化，從而達到了自動適應路況變化的目的。10/6/202312名詞解釋機械“邏輯判斷”10/6/202312www.ma10/6/20231310/6/20231310/6/20231410/6/202314MAT自動適應路況方框圖技術說明給定值——T?

是指MAT按照“數控機路”預定的程序，事先設計確定一組數字化狀態(tài)的開關離合器的開關“閥值”和機械雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的信號觸發(fā)“閥值”以及四變量組合邏輯門的邏輯“閥值”。MAT“給定值”的作用是——由發(fā)動機油門、扭矩轉速發(fā)出的變量信號1T′?和由路況反饋扭矩發(fā)出的變量信號2T′?,同時與給定值T?進行“比較分析”，然后，進行“邏輯判斷”，最后作出選擇:若需增扭：則減檔，若需增速：則加檔。由于控制裝置檔位的變化,完全是配合發(fā)動機的扭矩轉速、自動跟隨油門、車速與路況的變化而變化，從而達到了自動適應、協(xié)調換檔的“智能機械”傳動的目的。其中的“給定值”是指——“記憶發(fā)動機”的給定值和“記憶離合器”的給定值。由“記憶發(fā)動機”的給定值,負責牢記發(fā)動機的扭矩轉速等工況參數。由“記憶離合器”的給定值,負責牢記離合器的轉速、離心力和彈力等工況參數。通過MAT的記憶元件（記憶離合器與記憶發(fā)動機）和機械雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器以及組合邏輯門運算控制器與電控發(fā)動機的協(xié)調配合，自動適應路況的變化和共同滿足發(fā)動機最佳經濟工況要求。10/6/202315MAT自動適應路況方框圖技術說明給定值——T?MAT自動換檔復合邏輯功能表復合邏輯1級邏輯判斷2級邏輯判斷3級邏輯判斷邏輯函數形成檔位

增扭增速增扭增速增扭增速狀態(tài)函數（車速）組合狀態(tài)

T1T2T3T4T5T6F0DWAT11010DWAT21111DWAT3（組合因子另附）0112DWAT40013DWAT50013DWAT60004DW注：T1-T2、T3-T4等：機械雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，F0=111增扭，F0=001增速，F0=000超速.10/6/202316MAT自動換檔復合邏輯功能表復合邏輯1級邏MAT數控機路閥值轉速分配表復合邏輯1級邏輯判斷2級邏輯判斷3級邏輯判斷觸發(fā)信號形成檔位

增扭增速增扭增速增扭增速閥值轉速（車速）組合狀態(tài)

T1T2T3T4T5T6FZnDWAT10DWAT21DWAT3（分配方案另附）2DWAT43DWAT53DWAT64DW注：為了與發(fā)動機協(xié)調配合,故不同的發(fā)動機扭矩轉速,MAT需選配不同的閥值轉速.10/6/202317MAT數控機路閥值轉速分配表復合邏輯1級邏MAT配合發(fā)動機自動適應路況原理圖

(MAT滿足發(fā)動機最佳經濟工況循環(huán)圖)

邏輯狀態(tài)：D

狀態(tài)函數：b5

平路為“1”，坡路為“0”

b0=“加油加速”=“11”

b4

增速為“1”，增扭為“0”

C

E

b3=“加油減速”=“10”

b0≈b6≈b7≈b9=1

b3b6b7b8=或門：自動超越+鎖止離合

b3≈b4≈b5=0

b2或選擇：手動模式

b0b1b9ABFG10/6/202318MAT配合發(fā)動機自動適應路況原理圖

(MAT滿足發(fā)動AB路段——增速路況

因路段b0平路加油、FDN>LKN（發(fā)動機工況扭矩>路況反饋扭矩，由功率、載荷設計給定）故:FDN=FDn≥LKN=KGn=DWn=增速

正反饋式中FD：發(fā)動機，LK：路況，DW：檔位，N：扭矩，n：轉速，Di：檔位代號。FDn：發(fā)動機轉速；KGn：開關離合器閥值轉速；DWn：變速器原有檔位轉速；KGn=FZn閥值轉速。10/6/202319AB路段——增速路況因路段b0平路加油、FDN>BC路段——增扭路況因路段：b1～b3，加油沖坡、先FDN>LKN后FDN<LKN（發(fā)動機工況扭矩<路況反饋扭矩）故：FDN=FDn≤LKN=KGn=DWn=減檔

負反饋因b1加大慣性：FDN>LKN，則b1=加油加速=4DW。

因b2慣性減小：FDN

≈

LKN，則b2=加油維持=4DW。因b3慣性消失：FDN<LKN，則b3=加油減速=3DW。

因b4阻力加大：FDN<LKN，則b4=加油減速=2DW。因b5阻力最大：FDN<LKN，則b5=加油減速=1DW。10/6/202320BC路段——增扭路況因路段：b1～b3，加油沖坡、先MAT配合發(fā)動機自動適應路況基本原理增速路況：油門的大小與車速的快慢成正比狀態(tài)。此時，MAT會在原有的檔位上自動依次加檔,直至車輛用“省油的、超速檔”行駛，使發(fā)動機重新工作在：相對的“高轉速、低扭矩”狀態(tài)下,提高了發(fā)動機的——燃油經濟性。選擇結構：MAT(HNA4321R)∽

AT（PRND321）可選模式：手動/自動、增扭/增速（事先或臨時確定）組合性能：自動＋增速＝省油最佳狀態(tài)：確保發(fā)動機3500轉/分,時速可達120Km10/6/202321MAT配合發(fā)動機自動適應路況基本原理增速路況：10/6/2MAT配合發(fā)動機自動適應路況基本原理增扭路況：油門的大小與車速的快慢成反比狀態(tài)。此時，MAT會在原有的檔位上自動依次減檔,直至車輛用“變矩的、增扭檔”行駛，使發(fā)動機重新工作在：相對的“低轉速、大扭矩

”狀態(tài)下,提高了發(fā)動機的——動力性。選擇結構：MAT(HNA4321R)∽

AT（PRND321）可選模式：手動/自動、增扭/增速（事先或臨時確定）組合性能：自動＋增扭＝強化動力最佳狀態(tài)：確保發(fā)動機1750轉/分,時速僅為12Km10/6/202322MAT配合發(fā)動機自動適應路況基本原理增扭路況：10/6/2MAT配合發(fā)動機自動適應路況基本原理在增扭路況狀態(tài)下——只要路況反饋扭矩>發(fā)動機工況扭矩，便立即逼使發(fā)動機扭矩轉速下降，于是,MAT變速器立即根據油門、轉速、扭矩、路況、反饋的參數,按照程序控制的方法，通過全機械“數控開關離合器”、“數控機路觸發(fā)器”、“數控組合邏輯機路運算控制器”組成的——

“機械CPU”運算控制系統(tǒng)，強制“變速執(zhí)行元件”自動降檔，使發(fā)動機在變速器依次降檔的過程中，重新增加了扭矩、轉速，重新調整了發(fā)動機的最佳經濟工況點，滿足了發(fā)動機動力性和燃油經濟性最佳經濟工況要求，達到了配合發(fā)動機自動適應路況變化的目的。實現了“智能機械”、自動換檔、自動變速功能.因此，現代轎車變速器MAT不僅能夠完成自身的自動變速任務，而且還能和電控發(fā)動機協(xié)調配合，共同滿足發(fā)動機的最佳經濟工況要求。10/6/202323MAT配合發(fā)動機自動適應路況基本原理在增扭路況狀態(tài)下二、經濟可行性根據業(yè)內權威GDP—MI曲線，進行統(tǒng)計分析,結合“本土化”產能實際，保守取值預測：MAT市場：僅全球年需求量的30%即為1300萬臺,僅500人單班，每人每天僅裝配2臺，即為日產1000臺，月產25000臺，年產30萬臺，省油型、免維護“手/自一體化”變速器：單臺成本14800元,售價：18800元，僅小規(guī)模年裝配30萬臺,年利稅12億元,由本土化就地完成。詳見《商業(yè)計劃書》、產業(yè)化具體措施。10/6/202324二、經濟可行性根據業(yè)內權威GDP—MI曲線，進行投資規(guī)模與產業(yè)規(guī)模計劃表投資投資投資產業(yè)規(guī)模經濟效益產業(yè)形式投資投資程序形式規(guī)模年產量年利稅金額回收期首期超常規(guī)小規(guī)模30萬臺12億元手工裝配一步到位76-100萬元1年分期投資滾動發(fā)展中期非常規(guī)小規(guī)模30萬臺12億元手工裝配一步到位6000萬元1年后期常規(guī)小規(guī)模30萬臺12億元正規(guī)流水線6億元1年子項目同步進行產業(yè)化常規(guī)大規(guī)模300萬臺120億元正規(guī)流水線60億元1年后期子項目同步進行10/6/202325投資規(guī)模與產業(yè)規(guī)模計劃表10/6/202325www.三、企業(yè)簡介

1985年開始MAT早期原始創(chuàng)新研究與開發(fā)1987年3月第一代MAT柴油摩托車成功問世1995年5月申辦成立民營科技企業(yè)1995年8月第二代MAT3D6V－276Q開發(fā)成功2002年9月第三代MAT4D16V－4G64設計成功企業(yè)文化：“鍥而不舍，創(chuàng)新超越”

10/6/202326三、企業(yè)簡介1985年開始MAT早期原始創(chuàng)新研究與開發(fā)四、MAT發(fā)明人簡介譚書淵(廠長、工程師)，MAT項目負責人,機械仿電學理論創(chuàng)建者擅長“機電自動控制”與“無電自動控制”

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10/6/202327四、MAT發(fā)明人簡介譚書淵(廠長、工程師)，MAT項四、MAT發(fā)明人簡介經過31年鍥而不舍的創(chuàng)新研究與超前開發(fā)，終于在機械、電子領域創(chuàng)造了多項“第一”，打破了多個“神話”：其中有的已獲發(fā)明專利、有的已獲湖南省科學大會獎（以下僅說明——具備與您合作的條件、檔次及自主創(chuàng)新能力）1、打破了普通離心泵不能自吸

的神話，（即打破了國際上公認的:要實現離心泵自吸必須保證泵體進口高于葉輪中心的經典理論

）,利用逆向思維、創(chuàng)新設計，解決了這一難題：實現了普通離心泵進口低于葉輪中心也能可靠自吸的功能。

2、打破了機械離心式離合器打滑不可靠的神話，首次采用杠桿離心力放大控制原理攻克了這一難關，徹底解決了國際上公認的傳統(tǒng)機械離心式離合器扭矩小的致命弱點，達到了顯著增大扭矩的目的。3、打破了機械不可能實現“計算機程序控制功能”的神話，首次利用“機械仿電學”理論和實際做成該理論的代表作——MAT產品說服世人，并實現了“智能機械、無電程序控制”功能。

10/6/202328四、MAT發(fā)明人簡介經過31年鍥而不舍五、開發(fā)現狀5.1、產品樣機已進入第三代MAT與中高檔轎車的配套開發(fā)設計階段。5.2、完成了空間限位設計中——

MAT專用軸承的開發(fā)工作。5.3、現已完成MAT變速操控萬向、萬能、通用匹配系統(tǒng)的開發(fā)工作。5.4、完成了MAT與一汽“變否定為肯定”的可行性書面答辯工作。5.5、萬事具備、只欠一臺匹配樣車?！?/p>

省油、匹配改制要求：A、低轉速、大扭矩(110～210Nm/1500～3000rpm,1.8T或4G64)。B、錢少可先配一輛奇瑞新風云,錢多先配中華駿捷,寶來或帕薩特。10/6/202329五、開發(fā)現狀10/6/202329www.mat-hn.co六、產業(yè)化措施

6.1、生產以裝配為主——因本土化裝配企業(yè)，零部件由加工廠提供,故可充分利用配套廠現有的資金設備和產能。為了盡可能減小投資風險,首期錢少“手工裝配法、滾動發(fā)展”；錢多“流水裝配法,子項目同步進行”。6.2、后期組建檢測線——首期的“手工精細裝配法”,比如，甲、乙、丙三人，誰裝配打誰的數碼記號，然后定期、統(tǒng)一、送湖南大學汽車質量檢測站檢測，哪個數碼記號產品需要返工,按照記號“順藤摸瓜”追究責任人。產業(yè)化前期，暫由湖南大學代為檢測（每臺僅提取適當的有償檢測費），故首期MAT產業(yè)化的“檢測線投資”幾乎為零。

6.3、流動資金各自分擔

——

首期大量的流動資金（1—5億元）,先由產業(yè)聯合體配套廠短期墊付（1個月)，比如：從整車廠拿來訂單1萬套,根據訂單要求，總裝廠分派株洲完成1萬套齒輪；攸縣完成1萬套殼體;醴陵完成1萬套附件。最后，由茶陵完成總成裝配與按訂單發(fā)貨、結算.這種聯合