电子控制机械式自动变速器

第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 概述 离合器的自动控制 变速器换档及发动机供油的控制 电子控制单元 特殊控制装臵
第二节 离合器的自动控制
• 机械式自动变速器不再有离合器踏板，离合
器的工作需与发动机节气门及换档操纵配合 协调，控制系统对这种配合的要求很高。 • 只有实现离合器的最佳接合规律，才能保证 汽车起步、换档过程的质量，减少对传动系 统零部件的冲击，延长这些部件的使用寿命 和提高乘坐舒适性。
选择、车速等。 • 控制单元(ECU)根据换档规律、离合器控制规律、发动机节气 门自适应调节规律产生的输出，对节气门开度、离合器、换 档操纵三者进行综合控制，有效配合。
与液力自动变速器相比，这种自动变速器在控制上 的难度较大，主要体现在以下几个方面：
• 需切断动力换档，但又没有液力变矩器在起步、换档过程中 •
接合的控制。其关键是接合速度，即根据离 合器最佳接合规律确定的接合行程和时间， 它是由节气门开度、发动机转速、输入轴转 速及离合器传递的转矩等参数控制。 • 如果ECU通过传感器发现操纵液压缸所要求 的接合行程与实际接合行程之间有误差时， 则采用电路调节器对电磁阀进行脉冲宽度校 正，以减少或消除误差。
活塞不动，离合器保持分离。
• Y1关闭，Y2、Y3和Y4由驱动电磁阀的脉冲电流的脉冲幅
• 4）保持接合
常行驶。
值控制，分别或同时接通，脉冲越宽，活塞运动速度越快。
• 离合器接合后，除Y2外所有电阀全部关闭，汽车进入正
• 2.变速器换档的自动控制
• 变速器换档自动控制有换档和换位两种执行机构，如图
二、离合器执行机构
• 离合器执行机构有液动和气动两种。 • 如果从使用性能上来看，液动要优于气动，
但对已有气压系统的汽车而言，使用气动 方案可降低成本。
• 图所示的液压控制系统，操纵离合器动作的是一个单作用液
压缸，系统由电磁阀Y1、Y2、Y3、Y4控制，这些阀有直径 各不相同的节流孔，以满足不同接合速度的要求。 • 该系统的工作 模式有四种： 1）分离 2）保持分离 3）接合
5.坡度与载荷
• 道路坡度与汽车载荷的增加，均会引起
发动机转速的峰值及输出转矩的明显变 化。 • 为了降低动载荷与提高接合平稳性，在 道路坡度与汽车载荷的增加时，离合器 的接合速度被适当放慢。
（二）最佳结合规律
• 根据影响离合器接合的因素及使用性能
对离合器提出的基本要求，经数学处理 和优化后即能确定在各种节气门开度、 发动机转速、道路坡度、传动比、车重 及车速等条件下的离合器最佳接合规律。 • 离合器就按此规律工作。
起缓冲和减振作用。 固定轴式变速器采用拨叉换档比用液压制动器和离合器换档 冲击大。 单、双片干式离合器与湿式多片离合器相比，不允许长时间 打滑，否则会烧坏摩擦片，因此对起步、换档过程的控制要 求更高。 机械式自动变速器需在换档时变化节气门，而液力自动变速 器是在定节气门状态下换档。 液力变矩器具有自动适应性，坡上起步很容易。而机械式自 动变速器要靠驾驶员使制动器、离合器和发动机节气门三者 协调工作，才能实现起步。因此进行自动化时，需增加坡道 辅助起动装臵。
其行程大致分三个阶段： 1）零转矩传递 2）转矩传递急速增长 3）恒转矩传递
– 因第一阶段无转矩传递，故结合速度较快，可实现快速起 步或减少换档时功率中断的时间； – 第二阶段速度较慢，以获得平稳起步或换档，提高乘坐舒 适性和减少传动系冲击载荷；但过慢的速度又会造成滑磨 时间长，影响离合器寿命，故需控制在一定时间内完成。 – 第三阶段速度也较快，以使压紧力尽快达到最大值，并保 留分离轴承与分离叉之间的间隙。
4）保持接合
• 2.离合器的执行机构
• 离合器的执行机构有液动和气动两种。如果从使用性能来
看，液动要优于气动，但对已有气压系统的汽车而言，使 用气动方案可降低成本。 • 图9.11所示的液压系统，操纵离合器动作的是一个单作用 液压缸，系统由电磁阀Y1、Y2、Y3、Y4控制，这些阀有 直径各不相同的节流孔，以满足不同接合速度的要求。
一、ECU组成及特点
• 电子控制单元由电源、中央处理器
（CPU）、存储器、输入及输出电路等几 部分组成。 • 输入电路连接各类传感器，输出电路则连 接各执行机构。
• 图为具有一个控制单元的单机系统，现阶段实际应
用的已逐步发展成双机系统，也就是使用两个控制 单元的主从结构。这样，一旦主机出现故障，就可 以自动切换到从机继续进行控制。
2.节气门开度
• 节气门开度的操纵反映了驾驶员的意图，被用于控
制离合器的接合速度。 – 在离合器接合的前阶段，离合器接合速度正比于 节气门开度； – 在离合器结合的后阶段，因发动机与变速器输入 轴已接近同步，接合速度不需再受节气门控制。 • 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，主要由节气门开度来控制。 • 中、高车速范围内的离合器控制，除受节气门大小 的影响外，还与节气门开度的变化率有关。
示的是5个前进档、一个倒档的双轴式变速器的换档 执行机构。选档与换档由四个电磁阀根据ECU发出 指令进行控制
二、发动机节气门开度的自动控制
节气门踏板的行程通过传感器传至ECU，ECU再按 对应的开度控制步进电机。 • 在正常行驶时，加速踏板踩下行程与步进电机驱动 的节气门开度是一致的。 • 但在换档过程中，在换档过程，踏板行程与节气门 开度就不一致。步进电机按换档规律要求先松开节 气门，以便挂空档，在挂上新的档位后，接合离合 器，随着传递发动机扭矩增大的同时，节气门按自 适应调节规律加到新的开度。
4.档位与车速
• 变速器输出转矩的
大小与档位（传动比） 有关，低档传动比大， 后备牵引力大，从而使 汽车的加速度也大， 传动系可能产生的动载荷也越大。 • 因此从提高离合器结合平顺性、乘坐舒适性及减少动 载考虑，在同一节气门开度下，低档行驶时应放慢离 合器结合速度vc，故低档时换档时间长。 • 此外，由于车速间接地反映了外界的负荷大小，在同 一节气门开度下行驶时，车速越高说明外部阻力越小， 所以离合器结合速度可以加快。
主要内容
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第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 概述 离合器的自动控制 变速器换档及发动机供油的控制 电子控制单元 特殊控制装臵
第三节 变速器换档及发动机供油的控制
• 一、变速器换档自动控制 • 二、发动机节气门开度的自动控制
一、变速器换档自动控制
• 一般在变速器上交叉的安装两个控制油缸。图中显
• 双机控制单元，一个ECU用于控制发动机，另一个
ECU控制离合器和变速器（传动系）。 • 汽车起步时，传动系ECU通过发动机ECU限制发动 机转速，使离合器接合，离合器接合速度根据节气 门踏板被踩下的程度和速度决定； • 开始换档时，发动机ECU依传动系ECU指令，通过 加大节气门或操纵排气制动来控制发动机；换档过 程中，加速踏板与喷油量控制装臵间的对应关系中 断，但换档结束后恢复正常。 • 发动机ECU也把发动机负荷和转速的信息传给传动 系ECU，使其能控制离合器和变速器平稳、快速的 换档。
巡航控制等）的操纵，选定变速器功能和节气门状态，传感器 监测汽车的各工作参数，ECU根据存储器中储存的程序（最佳 换档规律、离合器最佳结合规律、发动机节气门调节规律等） 对节气门开度、离合器接合及换档进行控制，以实现最佳匹配， 从而获得良好的行驶性能、平稳的起步性能和迅速的换档能力。
主要内容
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电子控制机械式自动变速器
主要内容
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第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 概述 离合器的自动控制 变速器换档及发动机供油的控制 电子控制单元 特殊控制装臵
第一节 概 述
• 传统的固定轴式齿轮变速器 • 优点：效率高、成本低、结构简单，获得广泛应用 • 缺点：换档困难、换档时动力中断、驾驶水平对汽车
9.11所示，采用的是双作用液压缸，分别由电磁阀Y5、Y6 和Y7、Y8操纵。液压缸在空间的布臵相互正交，故称x-y 换档器，它们各自有三个工作位臵，运动范围组成“王” 字型。活塞工作的三个位臵，两端的两个由缸壁或档板限 位，中间位臵由液压压力差自动定位。换档操纵与手动变 速器相同。
• 3.发动机节气门开度的自动控制
二、控制功能及原理
• 变速控制 • 离合器控制 • 发动机节气门控制
1.变速控制
• 各种工况下的最佳换档规律被存储于传动
系ECU中，在汽车行驶时根据发动机负荷 及车速两参数即可控制换档。 • 驾驶员如果需进行人为干预换档，主要是 依靠踩加速踏板的操作，必要时也可通过 选档手柄。
2.离合器控制
• 离合器控制主要是汽车起步与换档时离合器
一、离合器最佳接合规律
• 在起步换档过程中，离合器操纵不仅受车辆载
荷、坡度、发动机转速、车速及档位等因素的 影响，也受驾驶员的人为因素和一些偶然因素 影响。 • （一）主要影响因素
– – – – – 离合器结合行程 节气门开度 发动机转速 档位与车速 坡度与载荷
1.离合器结合行程
• 从离合器分离到结合
3.发动机节气门控制
• 发动机节气门控制是通过步进电机实现的，
它包括三个方面内容：
– 发动机起动 – 加速控制 – 换档时刻控制
• 重点是换档时刻控制。
• 换档时刻发动机的控制主要是对转速的控制，目的
是使其适应新的输入轴转速，从而减小换档后离合 器接合时的冲击。 – 如升档时，发动机需降速，此时可通过放松节气 门来实现，若转速相差仍很大，则要依靠同步器 或发动机制动等方法来达到同步； – 在降档时，如果超过变速器同步转速范围，就需 要进行两次离合器的操纵，使发动机升速，以提 高离合器主动片的转速，达到快速、无冲击换档 的目的。 • 节气门调节还可保证在换档前后不出现牵引力突变， 以提高换档平顺性。
行驶性能有较大影响 • 能够改进的：
– 同步器的使用； – 微型计算机的发展与应用，提供了对机械自动变速器进行 合理地自动控制、完成汽车起步、换档等功能的可能性； – 用先进的电子技术改造传统的手动机械式变速器使其自动 化，不仅能保留原齿轮变速器效率高、成本低等长处，而 且还具有液力自动变速器因自动换档带来的优点。