電子技術與自動控制技術的發展對于汽車變速器的發展具有重要影響,其可以為汽車變速器的研發提供先進技術支持,致使汽車變速器向自動化以及智能化方向發展,進而提高汽車行駛性能。變速器作為汽車生產的重要組成構件,自動變速器的發展離不開電子技術與自控技術的支持,因汽車自動變速器的應用逐漸大眾化以及普及化,所以加強對各種汽車自動變速器的深入研究十分重要,同時還需要詳細了解汽車自動變速器的保養策略,重視汽車自動變速器的應用與研發。
一、汽車變速器相關內容概述
組成
汽車變速器的廠牌型號多種,廠牌型號不同,其外部形狀以及內部結構等也會有所不同,但是組成結構基本相似,基礎結構都是由齒輪式自動變速器以及液力變矩器構成。如果是根據部件功能進行分類,汽車變速器的組成大致可以分為五部分,分別是供油系統、換擋操縱機構、液力變矩器、自動換擋控制系統以及變速齒輪機構等。其中, 供油系統主要是由管道、油箱、調壓閥、油泵以及濾清器等構成,主要作用是供給、調節以及穩定系統,保護裝置壓力油,確保系統及裝置正常運行,并向機組各軸承以及傳動機構提供潤滑油,以此冷卻軸承或傳動機構。換擋操縱機構主要分為兩種類型,一種是節氣門閥操縱機構,一種是手動選擇閥操縱機構,其作用是控制自動換擋,提高駕駛性能,減少油耗。液力變矩器,安裝于發動機飛輪之上,應用作用與手動變速器離合器相類似,可以自動改變傳動比以及扭矩比等,具有減速增扭功能。自動換擋控制系統具有自動接通或切斷換擋離合器以及制動器供油油路的作用,借此可以改變齒輪變速器的傳動化,完成自動換擋操作。變速齒輪系的形式分為兩種,一種是行星齒輪周轉輪系(見圖1),一種是普通齒輪定軸輪系,相比于普通齒 輪,行星齒輪的使用范圍更為廣泛。
工作原理
汽車自動變速器具有自動換擋功能,駕駛員踩下油門時可指揮自動換擋系統工作,該系統可以控制變速齒輪機構,改變機構動力傳遞路線,實現自動換擋目標。液力自動變速器具有自動變速檔位的功能,其換擋方式具有機械性特征,可以將車速以及節氣門開度信號進行轉換,以此改變換擋執行元件油路,控制行星齒輪轉動情況,進而可以滿足自動變速要求。當液力自動變速器與電子控制系統相融合時,電控液力自動變速器由此誕生,其可以接收駕駛員指令,并將指令信息進行轉換,當電信號輸入電控單元后,電控單元可以自動控制換擋閥的關閉與開啟,以此實現對離合器與制動器油路的控制,完成自動變速操作。如果是液力變矩器,其主要是利用液體的流動性傳遞 扭矩,同時借助液壓控制裝置操作行星齒輪系統,致使行星齒輪產生傳動比,并明確行星齒輪的旋轉方向,以此完成升、降檔操作。在自動換擋以及變速操作中,行星齒輪機構傳動比的調整以及液壓控制裝置的操控等,都是由汽車自動變速器完成,駕駛員只需下達相關指令即可。
二、汽車自動變速器的應用探究
無極自動變速器
無極自動變速器的英文縮寫為 CVT,不同于傳統的手動變速器,無極自動變速器無齒輪傳動機構,其動力的傳遞主要依靠于 V 形傳動帶與主、從動輪,傳動比的改變具有連續性特點。無極自動變速器主要是由金屬帶、動輪組以及液壓泵等構成,其中動輪組可以細分為主動輪組與從動輪組,二者均是由固定盤與可動盤構成,且與 V 形帶相嚙合。無極自動變速器的優點是無級變速,傳動比的改變可連續完成,汽車變速平順,乘坐舒適,加速性能穩定,燃料的選用具有較高的經濟性。與此同時,無極自動變速器的動力性能良好,低耗油,運行可以適當減少廢氣排量,且無極自動變速器的結構設計簡單,零部件使用量較少,無行星齒輪與齒輪副,進而體積與質量較為輕小。無極自動變速器應用的缺點是傳遞扭矩與應用范圍有限, 僅能應用于發動機排量小于3.0L的汽車,且傳動帶易損壞,更換頻率較高,成本投入較多。當前,國內奧迪以及奇瑞旗云之星等汽車品牌的生產制造均使用了無極自動變速器。
雙離合自動變速器
雙離合自動變速器的英文縮寫為 DCT(見圖2),相比于其他類型的汽車自動變速器,該變速器較為先進,典型的產品代表為6檔雙離合自動變速器。雙離合自動變速器的輸入總成是一個實心軸與外部套筒軸的組合,檔位主要分為奇數檔與偶數檔,其中奇數檔的控制主要依靠于離合器與實心輸入軸的連接,而偶數檔的控制主要依靠于離 合器與套筒輸入軸的連接。雙離合自動變速器的優點是換擋時間縮短,換擋更為舒適,換擋期間無需中斷動力,且動力的傳遞與變速的連接等均可以實現無縫性,變速器應用質量更高,維修成本偏低,使用壽命較長。與此同時, 雙離合自動變速器的加速性能良好,低耗油,高傳動效率, 致使汽車運行速度更快,且不受傳遞功率限制,適用性較強,適用于各種車型。雙離合自動變速器應用的缺點是電子控制系統較為復雜,系統操作難度較大,生產制造成本偏高。
電控機械自動變速器
電控機械自動變速器的英文縮寫為 AMT,其主要是在手動變速器的基礎上增設電控液壓裝置,該裝置受電子控制單元的控制,以此操縱離合器與換擋桿,實現離合器的自動操作。針對于有級機械變速器的自動換擋切換操作,也是由電子控制單元控制,換擋切換需要參考汽車行駛速度、發動機轉速以及節氣門開度信號等。不同于其他 類型的自動變速器,電控機械自動變速器將原手動變速器的大部分基件進行了保留。電控機械自動變速器的應用優點是高效率傳動,使用燃料具有較高經濟性,且電控機械自動變速器的結構較為簡單,生產與保養成本偏低,一般僅為液力機械自動變速器的1/4左右。與此同時,電控機械自動變速器適用性較強,適用于各種車型,如果客戶汽車使用成本有限, 則可以考慮選擇電控機械自動變速器。
液力機械自動變速器
液力機械自動變速器的英文縮寫為 AT,其應用最為廣泛,重要組成部分包括行星齒輪、液力變矩器以及電子液壓控制系統等,其變速操作的完成需要依靠液力傳遞與行星齒輪,液力變矩器的運行需要油液傳遞動力,借此吸收沖擊能量,在液體傳遞動力“柔性”特征下,液力變矩器可自動連接與調整轉速。液力機械自動變速器的應用優點主要包括換擋平穩,無沖擊或振動現象,變速器轉速較為平緩,換擋無需中斷動力,自動換擋控制難度偏低,且汽車乘坐較為舒適。與此同時,液力機械自動變速器的運行不受傳遞功率限制,可適用于多種車型。液力機械自動變速器的缺點包括低傳動效率、高耗油,變速器的結構較為復雜,生產制造成本較高,日常保養存在一定難度,保養成本較高,且駕駛員在換擋時可能會感受到一定的沖擊力, 加之變距范圍有限,所以變速器的變速反應較為遲緩,靈敏度低于手動變速器。
三、汽車自動變速器的保養策略
汽車自動變速器屬于專業化設備,日常保養必不可少,其可以延長變速器使用壽命。汽車自動變速器保養策略介紹如下:
其一,定期檢查自動變速器油液。油液質量對于變速器的運行具有重要影響,其屬于一種特殊的高級潤滑油, 油液的基本作用包括冷卻、潤滑以及清洗等,其可以通過傳遞扭矩以及液壓的方式控制離合器以及制動器等,保養人員需要保證油液質量。與此同時,保養人員需要定期檢查油量,確保油量充足。
其二,定期檢查手動選擋機構。手動手柄位置需要對應自動變速器內部彈簧片位置,保養人員的日常檢查需要注意調整,以免因換擋沖擊力較大而引發安全事故。
其三,定期檢查停車擋制動性能。如果是坡上停車,駕駛員需要保證制動踏板處于松開狀態,選擋桿處于停車擋,以免出現自滑現象。若想換擋,駕駛員需要優先踩下制動踏板,隨后換擋。
四、汽車自動變速器的發展趨勢
現如今,汽車行業的發展目標為綠色環保,節能減排, 為積極響應國家號召,汽車自動變速器的研究與發展需要逐漸向小型化以及智能化方向發展,而汽車自動變速器相關部件的生產需要向輕量化方向發展。具體發展趨勢介紹如下:
其一,小型化方向。汽車自動變速器的研發與生產需要逐漸減輕各零部件質量,同時還需要在保證使用安全的基礎上盡可能縮小變速器體積,減少其空間占用面積,以此擴大駕駛空間,提高駕駛員的舒適感,提升汽車生產的競爭實力。
其二,智能化方向。信息化時代,智能技術已被廣泛應用于汽車生產制造當中,汽車自動變速器作為汽車生產的重要裝置,其需要順應時代發展,注重智能化電子系統的應用,利用電子技術合理調整與控制相關參數,自行診斷與記錄系統故障,加之微機控制變速器的應用,可以確保汽車自動變速器運行的穩定性。
其三,輕量化方向。汽車自動變速器是由多個零部件構成,為實現汽車自動變速器小型化的發展目標,變速器各零部件的研發需要向輕量化方向發展。以膨脹密封產品為例,該產品的輕量化發展可以有效控制汽車空間。
其四,數字化方向。傳統的變速器主要是開關觸點型傳感器以及模擬信號磁電型傳感器等,現如今,汽車自動變速器的數字化發展使得其傳感器轉變成數字信號控制下的霍爾型傳感器,該傳感器可以自動識別數字信號,確保數據信息傳遞更加精準、可靠。當前,部分高端車型自動變速器的傳感器已實現數字化發展目標,例如奧迪09E 或09L變速器,其傳感器均為霍爾型傳感器,集成控制效果顯著。
其五,頻率化方向。傳統汽車自動變速器換擋油路的切換控制方式為開關型電磁閥,其屬于一種開關型控制法,如果是在6擋系列變速器應用下,依據執行器高流量的特點,需要選用高頻率脈寬調至電磁閥,該電磁閥是執行器控制類型逐漸向頻率化發展的典型代表,其可以同時控制5個換擋執行元件,完成執行元件的分離與接合操作。與此同時,頻率化的發展可以讓換擋油路控制由傳統的開關型轉變成調節型,以此提升換擋質量。
五、汽車自動變速器新技術控制分析
智能型控制
汽車自動變速器的智能型控制可以讓汽車的駕駛更加輕松,可以促進汽車行業的智能化發展。汽車自動變速器新技術具有一定“智慧”,可以模仿人體大腦感知不同路況、駕駛人員性情以及行駛阻力等,并將相關數據信息傳送至中央控制器,隨后由中央控制器通過對數據信息的分析自動換擋變速,控制汽車發動機扭矩以及轉速等。在智能型控制下,駕駛人員僅需操控加速踏板即可,汽車自動變速器會自動完成換擋變速操作。
自適應控制
在自適應控制方面,控制類型主要分為兩種,一種是穩態控制,需要著重考慮換擋執行元件摩擦片材料的摩擦系數,另一種是動態控制,其主要的作用是對換擋時傳動比的變化情況進行監控。自適應控制對于汽車自動變速器的運行具有一定的保護作用,同時還可以有效控制油泵運行壓力,以此有助于提高汽車自動變速器新技術的應用 效益,提升汽車自動變速器的經濟價值。
模糊邏輯控制
模糊邏輯控制的關鍵在于模糊控制器的設計,該控制器屬于一種語言控制器,主要是模擬人類的控制特征,具體設計包括結構選擇、規則選取以及模糊化與解模糊方法的確定等,其中模糊規則的選取最為關鍵,其是模糊控制器的設計核心。模糊邏輯控制器的設計可以預測駕駛人員的下一個動作,以此合理控制換擋時間,確保換擋變速 的合理性。
六、結束語
汽車變速器屬于一種變速裝置,主要用于協調發動機轉速以及車輪實際行駛速度等,汽車變速器的高質量、高效率運行有助于汽車發動機最佳性能的發揮。汽車自動變速器作為汽車變速器的發展主流,其主要包括無極自動變速器、雙離合自動變速器、電控機械自動變速器以及液力機械自動變速器等四種現代化的自動變速器技術,四種變速器的應用優缺點各異。隨著經濟以及科學技術的不斷發展,汽車生產技術水平逐步提高,汽車變速器的設計應該逐步向小型化、智能化以及輕量化方向發展。
參考文獻略.