自動(dòng)變速箱基礎(chǔ)知識(shí)大全（精品）

1、上海汽車股份有限公司汽車齒輪總廠自動(dòng)變速箱基礎(chǔ)知識(shí)講 義編著:2002年9月§1 緒 論1概述一、 at類型二、 液力傳動(dòng)的發(fā)展歷史三、 hmtat基本構(gòu)造發(fā)展歷史四、 at控制技術(shù)的發(fā)展五、 hmtaat發(fā)展歷程2at和mt的分析比較一、 at的優(yōu)點(diǎn)二、 at存在的問(wèn)題和進(jìn)行的改進(jìn)方向三、 汽車傳動(dòng)系技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)3amt技術(shù)發(fā)展動(dòng)向一、 概述二、 amt基本組成和工作原理三、 amt和hmt分析比較4cvt技術(shù)發(fā)展動(dòng)向一、 概述二、 cvt的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)分析三、 cvt和hmt的比較5其他第一章 緒論§1 概述一、自動(dòng)變速箱（at automatic transmiss

2、ion）的類型at有以下幾種形式：（一）液力機(jī)械at-amt(hydrodynamic mechanical transmission)廣泛應(yīng)用于轎車、公共汽車、重型車輛和商用車上，它是目前at的主流。（二）機(jī)械式at-amt（automated mechanical transmission）在機(jī)械式變速箱基礎(chǔ)上加上微機(jī)控制電液伺服操縱換檔機(jī)構(gòu)，目前僅在局部卡車上運(yùn)用。（三）無(wú)級(jí)式at-cvt(continuously variable transmission)又有三種形式：1、機(jī)械式：有不少形式。目前所謂的cvt是指推塊金屬v型帶式電子控制at，在轎車上已開(kāi)始批量試用。2、靜壓式：(hy

3、drostatic transmission hst)在工程車輛和農(nóng)業(yè)機(jī)械上已應(yīng)用，但存在效率、噪聲、重量和速度限制等問(wèn)題，在汽車上沒(méi)有應(yīng)用。3、電力式：用于電動(dòng)汽車(ev electric vehicle)。二、液力傳動(dòng)的發(fā)展歷史fottinger,三元件一級(jí)單相，失速扭矩比為5prrtttrilok,三元件一級(jí)兩相，失速扭矩比為3.7rptlysholm-smith,六元件三級(jí)單相，失速扭矩比為4.7prttgeneral motors hydromatic,液力偶合器，扭矩比為1ptgeneral-motors torquematic,四元件一級(jí)三相相，失速扭矩比為3.6prrtbuic

4、k two-stage dynaflow,五元件兩級(jí)多相，失速扭矩比為3.2（3.5）rprtt1.z.f.hydromedia, 2.general motors,3.chrysler torque-flite,4.ford fordmatic, 5.renault trans-fluide, 6.broukhouse, 7.borgwamer,對(duì)稱型三元件一級(jí)兩相，失速扭矩比為2.13.6rtp圖1 歷史上曾出現(xiàn)過(guò)的具有代表性的液力變矩器液力變矩器于1905年由德國(guó)dr.fottinger蓋爾曼·費(fèi)丁格創(chuàng)造，作為蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)減速器。1928年英國(guó)人sinclair和vickers一

5、起成功地創(chuàng)造了液力偶合器并實(shí)用化。1930年british daimlar car corp公司將由辛普森式行星齒輪和液力偶合器組成的自動(dòng)變速器用于汽車上。1940年導(dǎo)輪裝在自由輪上的綜合式變矩器用于汽車自動(dòng)變速器并批量生產(chǎn)。圖1列出了歷史上曾出現(xiàn)過(guò)的具有代表性的液力變矩器（包括液力偶合器）。從液力變矩器的發(fā)展過(guò)程，我們可以清楚的看到，液力變矩器的發(fā)展有兩大特點(diǎn)。第一，逐步從結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的多元件多級(jí)向結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的對(duì)稱型三元件單級(jí)兩相型式發(fā)展，目前小汽車上已絕大多數(shù)采用這種型式。第二，目前液力變矩器失速變矩比k0在1.62.7之間，一般k0在2左右，對(duì)于檔位多的自動(dòng)變速箱（五檔）k0小于2，為了通用

6、，變矩器的變型產(chǎn)品k0可能大于2。變矩器這樣的變化和發(fā)展，反映了人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)過(guò)程。一開(kāi)始人們認(rèn)為變矩器可以自動(dòng)無(wú)級(jí)變速，汽車傳動(dòng)系的變矩任務(wù)主要應(yīng)該由變矩器來(lái)完成，而機(jī)械式變速箱只起輔助作用。因此在設(shè)計(jì)中盡量提高其變矩比，開(kāi)發(fā)了不少結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多元件多級(jí)變矩器，k0最高時(shí)曾達(dá)78。但是不久人們發(fā)現(xiàn)，液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱最主要的問(wèn)題是變矩器效率低、費(fèi)油，多元件多級(jí)變矩器效率尤其低，采用變矩器必須解決效率低的問(wèn)題。在提高變矩器效率的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)要提高其效率只能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和降低變矩比，將k0降低到2左右，才能使變矩器效率接近90%左右。人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到，變矩器主要是在起步和加速時(shí)起作用，汽車傳動(dòng)系的變

7、矩任務(wù)主要應(yīng)由機(jī)械式變速箱來(lái)完成。液力變矩器的優(yōu)點(diǎn)主要是：1.自動(dòng)變矩，起步時(shí)外界扭矩自動(dòng)增大，提高起步性能，行駛時(shí)能適應(yīng)外界阻力的變化。扭矩和牽引力隨油門踏板變化很容易操縱調(diào)節(jié)，特別是低速起步和爬坡時(shí)，使得駕駛?cè)菀追奖恪?.減少起步和換檔時(shí)沖擊，降低傳動(dòng)系動(dòng)載荷，延長(zhǎng)傳動(dòng)系壽命。3.隔離發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩不均勻性引起的振動(dòng)，降低噪音，給人以駕駛平穩(wěn)的高級(jí)感覺(jué)，提高乘坐舒適性。4.提高車輛的通過(guò)性。車輛在軟路面（如泥濘地、沙地、雪地等）上起步和加速時(shí)，車輪下陷量較機(jī)械傳動(dòng)約小25%，滑轉(zhuǎn)小，附著儲(chǔ)備大23倍，能以穩(wěn)定牽引力和任意低的車速行駛。5.防止發(fā)動(dòng)機(jī)因過(guò)載而突然熄火。液力變矩器的主要缺點(diǎn)是傳動(dòng)效

8、率低，增加油耗。為此采用閉鎖離合器來(lái)克服此缺點(diǎn)。1978年美國(guó)克萊斯勒公司首先在at上采用閉鎖離合器。最初采用閉鎖離合器其閉鎖區(qū)域僅限于高檔、高車速和低油門開(kāi)度很狹窄的區(qū)域。在抵擋時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)不穩(wěn)定，變矩器不閉鎖，這樣的閉鎖控制對(duì)車輛燃油經(jīng)濟(jì)性的提高作用不大。為此，變矩器的閉鎖進(jìn)一步向低速小油門開(kāi)度領(lǐng)域擴(kuò)張。閉鎖離合器閉鎖后，變矩器失去作用，成為直接機(jī)械傳動(dòng)，作為振源的發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)出的振動(dòng)和噪聲就無(wú)法隔絕。因此，就存在著燃油經(jīng)濟(jì)性和平穩(wěn)性之間的矛盾，采用閉鎖離合器打滑控制，使得變矩器在抵擋時(shí)采用分流傳動(dòng)，部分動(dòng)力經(jīng)液力傳動(dòng)，部分動(dòng)力經(jīng)閉鎖離合器機(jī)械傳動(dòng)。采用閉鎖離合器微小打滑方式，使得油耗增加

9、不多，但駕駛平穩(wěn)性大大提高，使得閉鎖區(qū)域擴(kuò)大至全檔位。打滑控制是由改變閉鎖離合器摩擦片上壓緊油壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)控制閉鎖離合器摩擦片的壓緊力大小可以控制閉鎖離合器的打滑程度。為了精確地控制閉鎖離合器的結(jié)合油壓，采用了電子控制。有兩種方式：通過(guò)微機(jī)發(fā)出信號(hào)給電液比例閥或高速電磁閥來(lái)控制結(jié)合油壓，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)打滑率。打滑控制需要確定合適的閉鎖強(qiáng)度目標(biāo)打滑率，目標(biāo)打滑率與行駛工況和駕駛情況（車速、油門開(kāi)度、黨委和加減速等）有關(guān)。目標(biāo)打滑率通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)和理論分析來(lái)確定，各種情況下的目標(biāo)打滑率存儲(chǔ)在微機(jī)內(nèi)存中，通過(guò)傳感器檢出泵輪和渦輪轉(zhuǎn)速，輸給控制器，算出實(shí)際打滑率，和目標(biāo)打滑率比較進(jìn)行控制。控制方式最初采

10、用pid反饋控制。但由于情況復(fù)雜，控制過(guò)程要求迅速穩(wěn)定，現(xiàn)采用模糊控制、學(xué)習(xí)控制和魯棒控制等。從80年代后期開(kāi)始，進(jìn)入90年代世界各著名汽車公司at幾乎都采用了閉鎖離合器打滑控制。新的閉鎖離合器控制系統(tǒng)在以下方面也做了改進(jìn)。1、縮短閉鎖結(jié)合的時(shí)間提高閉鎖結(jié)合油壓的控制精度：過(guò)去為避免變矩器閉鎖時(shí)產(chǎn)生沖擊，必須使控制閉鎖離合器的油壓從低壓緩慢上升，以保證結(jié)合平緩，但結(jié)合的時(shí)間長(zhǎng)。為了既保證結(jié)合的平緩，又實(shí)現(xiàn)快速結(jié)合，控制系統(tǒng)必須快速確定閉鎖所需要的油壓，并進(jìn)行精確控制。提高壓緊活塞的響應(yīng)：從結(jié)構(gòu)上保證閉鎖時(shí)作用在壓緊活塞上的壓力按要求分布，使結(jié)合平滑，動(dòng)作響應(yīng)快。2、確保低速時(shí)閉鎖的油壓通常在低

11、速時(shí)，油泵的流量會(huì)下降，閉鎖離合器結(jié)合的油壓也隨之下降。為此，在變矩器控制油路中增加了閉鎖壓力調(diào)節(jié)閥，使得低速時(shí)進(jìn)入冷卻器的流量減少，從而保證閉鎖所需要的油壓。3、噪聲控制圖2 變距器特性分析發(fā)動(dòng)機(jī)作為加振源，其扭矩波動(dòng)機(jī)械地傳至傳動(dòng)系引起傳動(dòng)系的扭矩振動(dòng)，進(jìn)而發(fā)出嗡嗡的噪聲；另外，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的反作用力經(jīng)車架傳至車身，產(chǎn)生嘎噠嘎噠的噪聲。新的閉鎖離合器控制系統(tǒng)采取了各種措施來(lái)消除或減少這些噪聲。近年來(lái)，變矩器在以下方面進(jìn)行了改進(jìn)提高：1、匹配的優(yōu)化 改進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器的匹配，使變矩器在高效區(qū)工作； 2、變矩器特性曲線的改進(jìn)為進(jìn)一步提高變矩器的效率，對(duì)變矩器的特性曲線進(jìn)行改進(jìn)，如圖2所示，虛線

12、是原來(lái)的變矩器的特性曲線，實(shí)線是改進(jìn)后的特性曲線，從圖中可以看出，改進(jìn)后的曲線：力矩系數(shù)的設(shè)計(jì)更合理，失速時(shí)力矩系數(shù)要小，否則輸入力矩大，油耗高；但過(guò)小，起動(dòng)驅(qū)動(dòng)力小，使低速區(qū)域操縱性差；因此失速時(shí)力矩系數(shù)值要合理選取。在高速比范圍力矩系數(shù)特性要與車輛的動(dòng)力性相匹配。盡量提高變矩器區(qū)域的最高效率。3、設(shè)計(jì)方法的提高采用三維葉柵理論，合理確定循環(huán)圓的形狀，對(duì)泵輪、渦輪的葉片角度和定子葉片形狀最優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得結(jié)構(gòu)緊湊，效率高。同時(shí)進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬仿真，正確預(yù)測(cè)性能。三、液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱基本構(gòu)造的發(fā)展歷史（b）復(fù)雜變矩器加兩檔行星變速箱（a）偶合器加多檔行星變速箱（d）在三檔at基礎(chǔ)上加一行星排實(shí)

13、現(xiàn)四檔（c）三元件兩相變矩器加三檔行星變速箱（f）五檔at（e）雙排四檔at圖3 液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱基本構(gòu)造的發(fā)展歷史液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱從1939年誕生到現(xiàn)在已快60年了，通過(guò)各方面的開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新，產(chǎn)品經(jīng)歷著不斷的改良、進(jìn)化和演變，各項(xiàng)技術(shù)從誕生、成長(zhǎng)到成熟，從低級(jí)向高級(jí)發(fā)展。新技術(shù)誕生初期往往需要進(jìn)行各方面的嘗試，各廠家提出了各種各樣的方案，但最終趨向于技術(shù)上最合理的方案。（一）歷史上曾采用過(guò)的典型方案（如圖3所示）1、偶合器加多檔位行星變速機(jī)構(gòu)圖3（a）是世界上第一臺(tái)自動(dòng)變速箱hydromatic的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。該變速箱除一檔外，均采用功率分流，僅部分功率通過(guò)液力偶合器傳遞。這種方案的缺點(diǎn)是

14、偶合器無(wú)變矩功能，車輛起步加速性能差，而且換檔沖擊大。2、多元件多級(jí)多相變矩器加簡(jiǎn)單行星變速箱圖3（b）為復(fù)雜變矩器加兩檔行星變速箱方案。此方案的特點(diǎn)是變矩器變矩范圍寬廣，機(jī)械變速部分檔位數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但復(fù)雜的變矩器傳動(dòng)效率很低。3、三元件兩相變矩器加三檔行星變速箱圖3（c）為三元件兩相變矩器加三檔行星變速箱方案。由于液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱的主要缺點(diǎn)是變矩器效率低，為了提高變矩器效率，大家都采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高的三元件變矩器，后加行星變速機(jī)構(gòu)。此方案成為液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱主流結(jié)構(gòu)。（二）多檔位化為了提高at車的動(dòng)力性和降低油耗，同時(shí)隨著汽車高速化，都要求增加速比范圍，頭檔速比大，起步性能好；

15、最高檔速比小，在高速公路上行駛時(shí)油耗低，噪聲小。減小速比的間隔，使換檔平穩(wěn)響應(yīng)快，使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在合理的使用范圍內(nèi)，行駛寧?kù)o。因此at增加檔位數(shù)是技術(shù)上的發(fā)展趨勢(shì)。最初at有兩檔的，但在50至60年代主要是三檔自動(dòng)變速箱，到了70年代發(fā)展到四檔at。最初四檔at往往是在三檔at基礎(chǔ)上加一行星排來(lái)實(shí)現(xiàn)的，結(jié)構(gòu)不緊湊，零件較多（圖3(d)）。該at增加了一個(gè)超速檔（od），速比在0.7左右，當(dāng)不需要高驅(qū)動(dòng)力且要求車輛穩(wěn)速行駛時(shí)，采用超速檔可使發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損失，降低油耗和噪聲。到了80年代（初），各主要廠家都開(kāi)發(fā)了專為四檔變速箱設(shè)計(jì)的四檔雙排行星變速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊合理

16、（圖3(e)）。到了80年代末，檔位進(jìn)一步增加至五檔。（圖3(f)）。日產(chǎn)公司于1989年開(kāi)發(fā)了世界上首臺(tái)液力機(jī)械式五檔at，接著豐田、三菱、寶馬以及奔馳公司也相繼推出了五檔at。日產(chǎn)公司還專門研究了檔位數(shù)對(duì)汽車的起步加速性能和燃油經(jīng)濟(jì)性的影響，其結(jié)果如下：1、檔位數(shù)和速比范圍對(duì)起步加速性能的影響如圖4(a)所示。通常4檔變速箱最小速比（超速檔時(shí)）為0.7，最大速比的增加可提高汽車的加速性能。從圖中可以看出，檔位數(shù)大于6或1檔的速比大于4時(shí)對(duì)加速性能的提高作用已不明顯。2、檔位數(shù)和速比范圍對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響如圖4(b)。通常4檔變速箱的最大速比（1檔時(shí)）取3.0，增加速比可提高燃油經(jīng)濟(jì)性，從圖

17、中可以看出，檔位數(shù)大于6或最小速比低于0.7，對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性提高影響很小。從上面分析可知，從轎車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，轎車的檔位數(shù)最多可以用六檔，超過(guò)六檔就沒(méi)有意義了。從結(jié)構(gòu)角度來(lái)看，檔位的增加，at的結(jié)構(gòu)必然復(fù)雜，從4檔增加至5檔，變速箱的行星排數(shù)必須從雙排增至3排，使制造成本增加，降低了性能價(jià)格比。因此目前五檔變速箱宜用于高級(jí)轎車,而中低檔轎車仍然以4檔為主。圖4b 燃油經(jīng)濟(jì)性圖4a 起步加速性能（三）手動(dòng)模式（手動(dòng)和自動(dòng)換檔一體化）裝有at的汽車駕駛?cè)菀?、行駛平穩(wěn)，給人以高級(jí)舒適的感覺(jué)，已為廣大用戶接受；裝有mt的汽車雖然駕駛困難、動(dòng)作遲滯、不連續(xù)令人感到不舒服，但是，司機(jī)可以自由地選擇檔

18、位，能充分體會(huì)駕駛的樂(lè)趣。為了同時(shí)滿足用戶的這兩種要求：既有at容易駕駛的好處，又有mt自由選擇檔位的駕駛樂(lè)趣，在at上設(shè)有手動(dòng)模式（手動(dòng)順序換檔）已成為90年代at發(fā)展的一個(gè)新特點(diǎn)。圖5 本田smatic 帶手動(dòng)模式，at換檔操縱桿為滿足客戶的要求，日產(chǎn)公司提出了以下的指標(biāo)來(lái)衡量變速器的性能：1、直接感：踩下油門踏板，立即產(chǎn)生加速感覺(jué)；2、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)感：油門放松時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)起作用；3、換檔響應(yīng)：換檔操作開(kāi)始至換檔終止的時(shí)間短；4、換檔的平順性：換檔過(guò)程中沖擊要??；5、換檔選擇性：按司機(jī)的愿望自由地選擇檔位的靈活性；圖5 性能要求比較圖6、最高轉(zhuǎn)速：發(fā)動(dòng)機(jī)能上升的最高轉(zhuǎn)速。帶手動(dòng)模式at、a

19、t和mt以上性能指標(biāo)的比較如圖5所示，虛線表示mt，點(diǎn)劃線表示at，實(shí)線表示帶手動(dòng)模式at。mt的直接感、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)感、最高轉(zhuǎn)速以及檔位選擇性等指標(biāo)比較好；at的換檔平順性比較好。為了改善at的性能，加上了手動(dòng)模式，如圖5中實(shí)線所示，加上手動(dòng)模式后，at的直接感、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)感、最高轉(zhuǎn)速、檔位選擇性以及換檔響應(yīng)都有很大提高，1、直接感及發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)感由于直接機(jī)械傳動(dòng)，mt對(duì)油門操作直接產(chǎn)生加減速反應(yīng)。為此，手動(dòng)模式在24檔，變矩器閉鎖；考慮到要使全部檔位發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)均能起作用，為手動(dòng)模式設(shè)計(jì)了專門的電液控制系統(tǒng)。為提高燃油經(jīng)濟(jì)性開(kāi)發(fā)閉鎖離合器控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，為了在廣的范圍內(nèi)踩油門時(shí)變矩器不解鎖，開(kāi)

20、發(fā)了手動(dòng)模式專門的閉鎖離合器控制油路。因此變矩器平滑感感覺(jué)不到，踩油門直接感提高。手動(dòng)模式的13檔用于發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的接合元件始終結(jié)合。放油門時(shí)，由于自由輪作用，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不會(huì)降低。因此通過(guò)此接合元件結(jié)合和減速時(shí)閉鎖離合器不解鎖，使放油門時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)感提高。2、換檔響應(yīng)和換檔平順性為了綜合at模式的平穩(wěn)換檔和手動(dòng)模式換檔的快速響應(yīng)，采用兩者結(jié)合的換檔方式。手動(dòng)模式根據(jù)司機(jī)愿望換檔，要求對(duì)應(yīng)的不同油門開(kāi)度和車速按最佳油壓變化換檔。不采用換檔過(guò)程中逐步修正油壓的反饋控制，而采用快速處理確定調(diào)壓值的換檔控制，從而提高了換檔響應(yīng)。由于采用了手動(dòng)模式專門的與換檔條件和過(guò)程相適應(yīng)的確定油壓控制方法，使得在全

21、領(lǐng)域內(nèi)既實(shí)現(xiàn)快速的換檔響應(yīng)，又得到良好的力矩特性，特別是在換檔頻率高的自動(dòng)換檔線附近，其換檔性能不比at差。為了獲得良好換檔性能，充分利用了電子控制的特點(diǎn)，同時(shí)為提高閥的響應(yīng)，設(shè)計(jì)時(shí)盡量縮短油路，降低油路阻力。另外，為增加低轉(zhuǎn)速下泵的流量采用了擺線泵，并對(duì)各接合元件的活塞和蓄能器尺寸進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)。3、換檔選擇性手動(dòng)模式下，司機(jī)可以在更廣闊的范圍內(nèi)自由選擇檔位。能排除自動(dòng)變速一些不必要的換檔，需要快速降檔操縱時(shí)，能一下就換到所希望的檔位，能提高發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)效果。4、換檔操縱性為了使手動(dòng)換檔操縱更方便，在換檔桿和轉(zhuǎn)向盤上都沒(méi)手動(dòng)換檔開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)手不離開(kāi)方向盤就能手動(dòng)換檔。方向盤轉(zhuǎn)角大時(shí)，方向盤上

22、開(kāi)關(guān)使用不便，可使用換檔桿，在手動(dòng)模式使用比率最高的山路行駛（方向盤轉(zhuǎn)角大）和山路中高速公路行駛時(shí)（方向盤轉(zhuǎn)角?。┯羞@樣兩種操縱方式很合適。四、at控制技術(shù)的發(fā)展（一）液壓控制六七十年代以前的自動(dòng)變速箱均采用全液壓控制。全液壓控制系統(tǒng)包括由許多液壓控制閥組成的閥體總成以及液壓管路。它通過(guò)機(jī)械的手段，將車速和節(jié)氣門開(kāi)度這兩個(gè)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤嚎刂菩盘?hào)；閥體中的各個(gè)控制閥根據(jù)這些液壓控制信號(hào)的大小，按照設(shè)定的換檔規(guī)律，控制換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔。全液壓控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)是：控制精度低，難以進(jìn)行精確的換檔點(diǎn)控制，不能適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況、外界阻力和行駛情況的變化；無(wú)法按使用者愿望實(shí)現(xiàn)多種換檔規(guī)律；無(wú)法實(shí)

23、現(xiàn)精確的換檔品質(zhì)控制。進(jìn)入80年代，已被淘汰，目前at基本上都是電子控制。（二）電子控制1969年法國(guó)雷諾r16ta轎車自動(dòng)變速箱首先采用了換檔點(diǎn)電子控制。自動(dòng)變速箱的電子控制系統(tǒng)包括微機(jī)、各種傳感器、電磁閥及控制電路等。它將控制換檔的參數(shù)（如車速、油門開(kāi)度等）通過(guò)傳感器變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)過(guò)微機(jī)的處理，將控制信號(hào)作用于換檔電磁閥，通過(guò)電液操縱實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔。第一代電子控制的特點(diǎn)是：1、在換檔控制方面：為了滿足各種駕駛員的興趣、性格和愿望以及不同的行駛情況，設(shè)定了固定的換檔控制程序供選擇，例如，運(yùn)動(dòng)型（動(dòng)力性最佳）適宜于喜好運(yùn)動(dòng)的年輕人；經(jīng)濟(jì)型（燃油經(jīng)濟(jì)性最佳）適宜于老年人和婦女；雪地型適宜在冬天下雪

24、光滑的路面行駛等。2、在換檔品質(zhì)控制方面：主要采用簡(jiǎn)單的反饋控制和開(kāi)環(huán)控制，對(duì)各種復(fù)雜換檔情況只能進(jìn)行粗略控制。采用電子控制后，由于液壓操縱系統(tǒng)簡(jiǎn)化了，液壓閥的數(shù)量減少，自動(dòng)變速箱重量減輕，結(jié)構(gòu)也變得更為緊湊。（三）智能控制第一代電子控制所設(shè)定的固定有限的換檔模式無(wú)法完全滿足以下駕駛要求：1、按照駕駛員的意愿進(jìn)行換檔。根據(jù)不同類型的駕駛員的性格愛(ài)好和駕駛習(xí)慣以及駕駛員在不同時(shí)刻的駕駛情緒來(lái)進(jìn)行換檔，因人而異（考慮更換司機(jī)）地進(jìn)行換檔。特別是要求能在短時(shí)間內(nèi)，通過(guò)檢測(cè)出司機(jī)駕駛操作動(dòng)作（油門、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向操作等），經(jīng)過(guò)微機(jī)分析處理，能立刻理解司機(jī)此時(shí)此刻的心情和駕駛意愿，使換檔盡可能符合司機(jī)要求。

25、2、滿足行駛環(huán)境發(fā)生變化時(shí)的換檔要求。自動(dòng)變速箱不但要在普通的路面上行駛時(shí)能夠正確換檔，而且在某些特殊環(huán)境條件下，例如在上坡下坡、不同路面，公路行駛和市內(nèi)駕駛、彎道以及拖掛車等，要求通過(guò)檢測(cè)出有關(guān)信息，經(jīng)微機(jī)分析處理后能識(shí)別行駛工況和道路情況，因地制宜地進(jìn)行換檔。3、適應(yīng)車輛自身參數(shù)變化時(shí)的換檔要求。車輛的許多參數(shù)隨著使用時(shí)間的增加會(huì)發(fā)生變化，例如發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降、摩擦材料的磨損、潤(rùn)滑油的變質(zhì)等。自動(dòng)變速箱要能夠根據(jù)這些變化在控制上自行進(jìn)行調(diào)整。為了達(dá)到以上的要求，自動(dòng)變速箱必須有獲取信息、分析信息和處理信息的能力。這些信息包括反映司機(jī)愿望的信息、識(shí)別行駛工況和條件的信息以及判斷車輛參數(shù)變化的信

26、息。此時(shí)變速箱控制系統(tǒng)變成為非線形復(fù)雜的控制系統(tǒng)，采用過(guò)去傳統(tǒng)的控制方法和信息處理技術(shù)是不夠的。必須采用智能控制技術(shù)如魯棒控制、模糊控制、自適應(yīng)控制、學(xué)習(xí)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和仿生物控制等，以適應(yīng)各種司機(jī)類型、環(huán)境條件和行駛狀況。給自動(dòng)變速箱賦予靈性，能夠更好地理解和領(lǐng)會(huì)人的意圖，具有更好的適應(yīng)環(huán)境的能力和自身的調(diào)節(jié)能力。在國(guó)外，對(duì)自動(dòng)變速箱的智能控制技術(shù)的研究已經(jīng)成為自動(dòng)變速箱研究的一個(gè)熱點(diǎn)，也是at一個(gè)重要的技術(shù)發(fā)展方向。從80年代后期至90年代初期，世界各著名的汽車公司紛紛開(kāi)發(fā)了at智能控制系統(tǒng)，如寶馬at自適應(yīng)控制系統(tǒng)（ags）、三菱invecs（intelligent and innova

27、tive vehicle electronic control system）智能創(chuàng)新車輛電子控制系統(tǒng)、豐田“ecti”(intelligent electronic control system)系統(tǒng)等等。智能控制系統(tǒng)主要解決的技術(shù)問(wèn)題是汽車信息處理技術(shù)，內(nèi)容包括：1、信息檢測(cè)技術(shù)：擴(kuò)大汽車感覺(jué)器官的功能。傳感器問(wèn)題、高性能傳感器技術(shù)有待我們?nèi)フ莆蘸烷_(kāi)發(fā)。2、信息處理技術(shù)：涉及到控制方法和現(xiàn)代控制理論，需要應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)代控制理論。為了高速處理信息，目前控制器已從八位機(jī)發(fā)展到二十四位機(jī)。3、信息轉(zhuǎn)換技術(shù)：微機(jī)處理和輸出的電信號(hào)，如何轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)械動(dòng)作，即電液轉(zhuǎn)換技術(shù)，各種電液比例閥和執(zhí)行元件

28、。（四）集成控制汽車電子控制系統(tǒng)一體化。發(fā)動(dòng)機(jī)控制和at控制、巡航控制、牽引力控制、四輪驅(qū)動(dòng)控制和abs等聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行綜合控制，這也是一個(gè)技術(shù)發(fā)展方向，有待研究的課題。五、液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱的發(fā)展歷程圖6描述了液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱的發(fā)展歷程。結(jié)構(gòu)發(fā)展控制方式圖6 液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱的發(fā)展歷程（一）結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程1、1939年，第一臺(tái)自動(dòng)變速箱誕生，為美國(guó)gm公司oldsmobil汽車上采用的hydromatic自動(dòng)變速箱。2、1950年，美國(guó)ford公司帶變矩器的三檔自動(dòng)變速箱是液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱成熟機(jī)型的代表。3、1965年，英國(guó)ap公司生產(chǎn)了第一臺(tái)ff（發(fā)動(dòng)機(jī)前置，前橋驅(qū)動(dòng)）自動(dòng)變速箱

29、，促進(jìn)了自動(dòng)變速箱的小型化。4、1974年，德國(guó)vw公司生產(chǎn)的ffat是該類產(chǎn)品成熟機(jī)型的代表。5、1977年，帶有超速檔的四檔液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱誕生。6、1978年，美國(guó)克萊斯勒公司在轎車上采用變矩器閉鎖離合器獲得成功。7、19xx年，帶手動(dòng)模式的自動(dòng)變速箱。8、19xx年，采用變矩器閉鎖離合器打滑控制。9、1989年，五檔液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱誕生。10、六檔液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱誕生。（二）控制方式發(fā)展歷程1、六十年代以前，液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱均采用液壓控制。2、1969年，法國(guó)雷諾r16ta轎車自動(dòng)變速箱首先采用了換檔點(diǎn)電子控制。3、七十年代初，帶有液壓控制閉鎖離合器的液力變矩器投放市場(chǎng)

30、。4、1981年，帶有電子控制閉鎖離合器的四檔自動(dòng)變速箱開(kāi)始裝在轎車上。5、八十年代，自動(dòng)變速箱采用微機(jī)控制，具有多種換檔模式可供選擇；利用微機(jī)還可控制和調(diào)節(jié)接合元件油壓，改善換檔品質(zhì)。6、九十年代，世界各大汽車公司相繼開(kāi)發(fā)和應(yīng)用了智能型電子控制系統(tǒng)，具有學(xué)習(xí)和自適應(yīng)功能。§2 自動(dòng)變速箱（at）與手動(dòng)變速箱（mt）的分析比較液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱是世界上最初的汽車自動(dòng)變速箱，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用和改進(jìn)已成為汽車非常成熟和標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)傳動(dòng)式，使用中可以不需換油和保養(yǎng)行駛幾十萬(wàn)公里。液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱是目前汽車自動(dòng)變速箱的主流。目前轎車上自動(dòng)變速箱的裝車率為：美國(guó)90%以上，日本已快接近80%

31、，西歐20%左右。在市內(nèi)客車重型卡車和工程車輛方面,at車也占優(yōu)勢(shì)。從靜態(tài)來(lái)看，at車數(shù)量已超過(guò)mt車。但西歐的情況是個(gè)例外。究其原因，我們認(rèn)為是由于西歐機(jī)械技術(shù)很先進(jìn)，他們不太愿意放棄自己優(yōu)勢(shì)的東西，例外mt確實(shí)也具有很多優(yōu)點(diǎn)，還沒(méi)有到淘汰的時(shí)候。從動(dòng)態(tài)來(lái)看，at車上升勢(shì)頭很快。圖7給出了世界轎車at裝車率的發(fā)展情況。到目前為止，at裝車率仍呈上升趨勢(shì)。year圖7 世界轎車at裝車率發(fā)展情況一與手動(dòng)變速箱相比，at在以下方面具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：容易駕駛是汽車很主要的使用要求。圖8是手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器操作上的比較：圖8 手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器操作上的對(duì)比從上圖可清楚地看出，手動(dòng)換檔操縱動(dòng)作實(shí)

32、在太多，對(duì)初學(xué)駕駛者很難掌握，成為駕駛汽車一大難點(diǎn)。城市客車每分鐘需換35次檔，每換一檔需五個(gè)動(dòng)作，即松油門踩離合器踏板（脫開(kāi)離合器）移動(dòng)換檔桿松離合器踏板（接合離合器）踩油門。每次起步，駕駛員要連續(xù)完成2030個(gè)手腳協(xié)調(diào)工作，這加劇了駕駛員精神和體力上的疲勞，分散了駕駛員在行駛方向上的注意力，增加了交通事故的發(fā)生率。而at車沒(méi)有離合器踏板，當(dāng)汽車處于前進(jìn)檔行駛位置時(shí)，起步超車轉(zhuǎn)彎上下坡都無(wú)需駕駛員的換檔操作，駕駛員只需操縱油門，這使得駕駛大大簡(jiǎn)化。如果采用巡航控制，甚至不用操縱油門。雙手掌握方向盤時(shí)間長(zhǎng)能提高行駛安全性，可使行車事故降低1/41/3。at車沒(méi)有復(fù)雜的換檔操作，適宜于初學(xué)開(kāi)車者

33、，只需花通常學(xué)習(xí)駕駛?cè)斯Q檔車時(shí)間的一半就能學(xué)會(huì)開(kāi)車，適用與女性和老年駕駛者以及不常開(kāi)車者。開(kāi)車者應(yīng)先學(xué)at車后學(xué)mt車，最好at車和mt車的駕駛執(zhí)照也應(yīng)區(qū)分開(kāi)來(lái)。在國(guó)外，駕駛at車的駕駛員經(jīng)過(guò)兩個(gè)星期的培訓(xùn)就可拿到駕駛執(zhí)照，而駕駛mt車的駕駛員則需一個(gè)月。at車的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在換檔操作頻繁的短途和交通阻塞稠密地區(qū)，城市出租車采用at車比較合適，可減輕駕駛員疲勞，增加勞動(dòng)時(shí)間。at車可降低對(duì)駕駛員的要求，而手動(dòng)換檔要求司機(jī)要了解和掌握有關(guān)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及底盤的一些專門知識(shí)并具有駕駛經(jīng)驗(yàn)。2at車換檔平順，可改善換檔感覺(jué)，提高乘坐舒適性。液力變矩器能把發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在一定范圍內(nèi)，有利于降低發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)

34、和噪聲。3排氣污染與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)。at車能使發(fā)動(dòng)機(jī)在較小污染的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作。而手動(dòng)換檔在換檔過(guò)程中常伴隨著供油量急劇變動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大起大落，不穩(wěn)定工況導(dǎo)致汽車污染嚴(yán)重。4at車降低了傳動(dòng)系統(tǒng)載荷，自動(dòng)變速能較好地適應(yīng)地形路面的變化，可提高平均車速，具有良好的通過(guò)性。而mt車在換檔時(shí)存在動(dòng)力切斷問(wèn)題，這會(huì)使車速降低，特別是汽車在陡坡上行駛時(shí)存在下滑問(wèn)題。5at車可進(jìn)一步向自動(dòng)導(dǎo)航智能化綜合控制方向發(fā)展。二at車存在的問(wèn)題和進(jìn)行的改進(jìn)一般認(rèn)為at車存在以下問(wèn)題，長(zhǎng)期以來(lái)針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了許多改進(jìn)。1at車的耗油問(wèn)題。at的功率損失稍大，主要包括以下三部分：液力變矩器換檔離合器和制動(dòng)器以及控制

35、油路的能量損失。三部分損失所占的比重分別為：變矩器損失約占70%，換檔離合器和制動(dòng)器的拖帶損失約占15%，油泵驅(qū)動(dòng)損失約占15%。近年來(lái)為改善at效率低油耗大的缺點(diǎn)進(jìn)行了大量的工作，采用了以下措施：（1） 為了解決變矩器效率低的缺點(diǎn)，采用了閉鎖離合器，使變矩器僅在起步加速時(shí)和克服大阻力時(shí)才起作用，而在穩(wěn)定行駛時(shí)變矩器被閉鎖不起作用。起先僅在高檔變矩器閉鎖，現(xiàn)已發(fā)展到全部檔位都能閉鎖，同時(shí)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的三元件變矩器，降低變矩比，提高效率，在變矩器設(shè)計(jì)中還采用了三維流動(dòng)理論，使變矩器本身的效率得到了提高。目前，變矩器最高效率已接近90%左右。（2） 為了減少at液壓操縱系統(tǒng)的油泵損失，采用變量泵按

36、需供油，避免發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)供油過(guò)多，同時(shí)油泵的壓力也能調(diào)節(jié)，按發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞扭矩的大?。ㄓ烷T開(kāi)啟）來(lái)改變系統(tǒng)油壓，在保證接合元件（離合器和制動(dòng)器）能傳遞所需扭矩的條件下，盡量使系統(tǒng)油壓降低。（3） 對(duì)變速箱的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，采用簡(jiǎn)單的雙排行星機(jī)構(gòu)，盡量減少摩擦損失，提高傳動(dòng)系統(tǒng)效率。（4） 充分利用自動(dòng)換檔無(wú)級(jí)變速的優(yōu)點(diǎn)并增加檔位和傳動(dòng)比變化范圍，另外利用電子控制使得發(fā)動(dòng)機(jī)變矩器和變速箱匹配工作在最佳燃油經(jīng)濟(jì)性狀態(tài)，也使燃料經(jīng)濟(jì)性得到了改善。目前可以說(shuō)，at車的燃料經(jīng)濟(jì)性已和mt車接近，沒(méi)有什么差別。對(duì)于駕駛技術(shù)水平不高的駕駛員來(lái)說(shuō)，at車的燃料經(jīng)濟(jì)性超過(guò)mt車。2at車價(jià)格較貴，對(duì)一般車提高5%1

37、0%，而對(duì)高級(jí)豪華轎車，價(jià)格僅提高3%，因此at對(duì)經(jīng)濟(jì)型車不太合適，對(duì)稍高級(jí)的車較合適，但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平的提高，汽車也逐步向高檔發(fā)展。3有人說(shuō)at車比mt車動(dòng)力性能差。八十年代曾作過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果是：加速時(shí)間差15s，最高車速差5km/h。但是近年來(lái)at車經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，如采取提高變矩器效率改進(jìn)自動(dòng)變速箱與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配以及增加檔位數(shù)增大變速范圍等措施，同時(shí)電子控制技術(shù)的進(jìn)步能使at車按最佳動(dòng)力性換檔規(guī)律工作?？梢哉f(shuō)，at車動(dòng)力性能不見(jiàn)得比mt車差，而且起步加速性能優(yōu)于mt車，換檔過(guò)程中動(dòng)力不中斷，可提高平均車速。4在歐洲，自動(dòng)換檔變速箱沒(méi)有廣泛普及的一個(gè)重要原因是不能充分滿足駕駛者的愛(ài)好

38、，因?yàn)槠囈环矫媸墙煌üぞ?，同時(shí)也是某些人的運(yùn)動(dòng)愛(ài)好。at車換檔規(guī)律是預(yù)先設(shè)定的，雖然電子控制自動(dòng)換檔已考慮了人的個(gè)性和愛(ài)好，設(shè)有幾種控制程序，例如：經(jīng)濟(jì)型（適合老人和婦女，特點(diǎn)是省油）動(dòng)力型（滿足年輕人的運(yùn)動(dòng)愛(ài)好，特點(diǎn)是動(dòng)力性好）正常型（為以上二者的調(diào)和折衷），但往往不能滿足所有駕駛者的脾氣愛(ài)好和各種各樣的駕駛情況。為此近年來(lái)新型at車采用了智能型的學(xué)習(xí)控制，通過(guò)電腦能學(xué)習(xí)體會(huì)駕駛員的駕駛習(xí)慣和愛(ài)好，從而按駕駛員的愿望來(lái)進(jìn)行換檔控制，并且在選檔桿還設(shè)有與手動(dòng)換檔相同的所謂運(yùn)動(dòng)模式，可進(jìn)行人工選擇換檔，具有手動(dòng)換檔類似的感覺(jué)，實(shí)現(xiàn)fun to drive，使駕駛者稱心愉快，獲得最大滿足。新型的

39、at車還考慮到各種行駛狀況和環(huán)境條件。通過(guò)電子控制能識(shí)別以下行駛情況：彎道行駛上下坡行駛山路或帶掛車行駛冬天在雪地和冰路面上行駛加減速行駛以及在城市繁忙交通條件下的停停走走行駛工況等。針對(duì)這些行駛情況，微機(jī)控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別并立即予以適當(dāng)處理。隨著電子控制的不斷完善，使得其自動(dòng)換檔的水平和高級(jí)駕駛員（可以稱為操作專家）的操作水平逐漸接近。應(yīng)該說(shuō)人的感覺(jué)器官生理和心理能力是有一定限度的，電子控制自動(dòng)換檔超越高級(jí)駕駛員的操作水平是有可能的。在國(guó)外某些人中存在著一種看法，認(rèn)為換檔操作是一種運(yùn)動(dòng)技巧，離合器和換檔桿操作是汽車駕駛的一種樂(lè)趣，而看不起at車，認(rèn)為at車是老人和婦女用的，男子漢應(yīng)駕駛mt

40、車。實(shí)際上這種看法是片面的。人們之所以使用自動(dòng)變速箱，是因?yàn)樽詣?dòng)換檔消除了手動(dòng)換檔的一系列缺點(diǎn)，能使發(fā)動(dòng)機(jī)更好地滿足汽車行駛的需要，將人從繁瑣的機(jī)械操作中解放出來(lái)，對(duì)這一點(diǎn)大多數(shù)人已達(dá)成共識(shí)。提高變速箱自動(dòng)換檔的智能化水平，使其接近甚至超越人的操作已成為當(dāng)今換檔技術(shù)發(fā)展的方向。三從機(jī)械發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)潮流方向上來(lái)看，汽車傳動(dòng)系統(tǒng)向at方向發(fā)展是必然的。從機(jī)械發(fā)展歷史來(lái)看，其間經(jīng)歷了三大革命：動(dòng)力革命（內(nèi)燃機(jī)的使用）傳動(dòng)革命（機(jī)械傳動(dòng)的完善和液體傳動(dòng)的使用）和控制革命（用傳感器微機(jī)和電液閥進(jìn)行信息處理）。從先進(jìn)國(guó)家來(lái)看，動(dòng)力革命和傳動(dòng)革命已經(jīng)完成，目前正處于控制革命階段，要解決的主要問(wèn)題是機(jī)械太“

41、機(jī)械”，沒(méi)有靈性的問(wèn)題。過(guò)去機(jī)械全靠人來(lái)操縱控制，然而人的生理和心理能力（感覺(jué)器官的功能頭腦分析能力和體能）是有限的，操縱汽車這樣復(fù)雜的機(jī)械對(duì)于人來(lái)說(shuō)體力和腦力負(fù)擔(dān)是很重的，更主要的是單靠人力操縱將阻礙汽車的發(fā)展和其性能的提高。因此必須對(duì)汽車各部分（發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱懸架制動(dòng)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等）進(jìn)行自動(dòng)控制，并從各部分的單獨(dú)控制向整車一體化控制發(fā)展，從一般控制向智能控制發(fā)展。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，操縱與控制，即機(jī)械的信息處理是當(dāng)前機(jī)械發(fā)展的主要問(wèn)題。要解決機(jī)械信息處理能力問(wèn)題，機(jī)械本身是無(wú)能為力的，液壓控制在性能上也達(dá)不到要求，必須引入具有良好控制性能和信息處理能力的電子技術(shù)，但是僅僅采用機(jī)電液技術(shù)還不夠，還需應(yīng)用

42、聲學(xué)光學(xué)和化學(xué)等多學(xué)科技術(shù)才能使機(jī)械具有良好的信息處理能力，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化。從技術(shù)發(fā)展角度來(lái)看，汽車傳動(dòng)技術(shù)中電子技術(shù)電液控制技術(shù)和傳感器技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，其技術(shù)水平也越來(lái)越高。目前世界上變速箱制造廠家沒(méi)有一家是不生產(chǎn)自動(dòng)變速箱的。§3 amt技術(shù)發(fā)展動(dòng)向一概述amt是在普通機(jī)械式變速器基礎(chǔ)上加上替代人工換檔的電子控制的液壓機(jī)構(gòu)來(lái)操縱離合器和變速箱機(jī)進(jìn)行自動(dòng)換檔。此自動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)有人稱為換檔機(jī)械手這個(gè)設(shè)想很早就有了，瑞典scarlic1960年就在實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)發(fā)了換檔機(jī)械手（gear shifting robot）。70年代用在車輛上，1979年開(kāi)發(fā)了所謂計(jì)算機(jī)輔助換檔系統(tǒng)（ca

43、g computer-aided gearshifting）。1983年日本isuzu公司在世界上首次推出轎車上用amt（navi-5 new advanced vehicle with intelligence 5 speed）系統(tǒng)。美國(guó)eaton公司日本日野公司和德國(guó)奔馳公司都相繼開(kāi)發(fā)了amt車，分別應(yīng)用在卡車和公共汽車上。amt保持手動(dòng)機(jī)械式變速器的優(yōu)點(diǎn)，又具備自動(dòng)變速器自動(dòng)換檔的功能。amt是在普通機(jī)械變速器上進(jìn)行改造而成的，僅改變其中手動(dòng)換檔操縱部分，生產(chǎn)制造繼承性好，改造投入費(fèi)用少，技術(shù)難度似乎不大，可以先局部自動(dòng)化。例如：先離合器自動(dòng)操縱局部檔位間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操縱等，然后再實(shí)現(xiàn)全面自

44、動(dòng)化。這對(duì)資金缺乏制造能力低技術(shù)力量薄弱的我國(guó)汽車工業(yè)來(lái)說(shuō)，具有一定的吸引力。已有幾家國(guó)內(nèi)單位進(jìn)行了研究開(kāi)發(fā)，取得了可喜的成績(jī)。amt保留原來(lái)的機(jī)械變速器，因此其傳動(dòng)性能基本上和機(jī)械變速器相同。機(jī)械變速器除了齒輪傳動(dòng)外，主要特點(diǎn)是具有以下兩大機(jī)構(gòu)：1起步裝置：帶扭矩減震器的主離合器。2換檔裝置：帶同步器的換檔嚙合套。這種純機(jī)械傳動(dòng)，具有傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但是換檔過(guò)程不可避免存在動(dòng)力中斷。只有一個(gè)接合元件脫開(kāi)后，另一個(gè)接合元件才能結(jié)合的缺點(diǎn)，不能實(shí)現(xiàn)換檔過(guò)程接合元件轉(zhuǎn)換時(shí)的搭接控制。因此起步和換檔必然不夠平穩(wěn)和沖擊較大。同時(shí)機(jī)械傳動(dòng)很難阻隔發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩不均勻引起的震動(dòng)。amt車振動(dòng)和噪聲

45、較大，乘坐舒適性差，對(duì)高級(jí)豪華車不太合適。實(shí)際上，要搞高水平微機(jī)控制自動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)在技術(shù)上是很難的，除了需高水平的電液比例控制技術(shù)外，還要滿足駕駛員的駕駛愿望和適應(yīng)各種行駛工況來(lái)進(jìn)行換檔，另外換檔過(guò)程是復(fù)雜的綜合操縱過(guò)程，除了要操縱主離合器和變速器外，還涉及到發(fā)動(dòng)機(jī)油門和制動(dòng)操縱。從目前來(lái)看amt還比較難達(dá)到這個(gè)水平，而且這套換檔機(jī)械手系統(tǒng)的制造成本是不低的，amt和hmt相比沒(méi)有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。另外amt自動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)需要?jiǎng)恿?，因此或多或少也得降低傳?dòng)效率?；谝陨戏治?，我們認(rèn)為amt適用用于商用車和卡車，這些車檔位較多，采用hmt困難，需要自動(dòng)操縱，減輕駕駛員勞動(dòng)，而且換檔過(guò)程動(dòng)力切斷影響不大，對(duì)乘

46、坐舒適性要求也不高。amt也可用于抵檔轎車上，且不一定搞全自動(dòng)，搞局部自動(dòng)操縱和換檔也可以，解決人工換檔機(jī)械變速器起步換檔操縱復(fù)雜勞動(dòng)強(qiáng)度大的問(wèn)題，作為簡(jiǎn)化駕駛操縱的具體技術(shù)措施。二amt的基本組成和工作原理圖9 amt的主離合器和變速器操縱機(jī)構(gòu)三、和的分析比較是主離合器機(jī)械變速箱電液操縱換檔機(jī)構(gòu)是變矩器液壓操縱動(dòng)力換檔變速和對(duì)比主要差異是：1、 起步裝置以液力變矩器代替主離合器變矩器傳遞扭矩與泵輪轉(zhuǎn)速成平方關(guān)系，在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)傳遞力矩小了，它解決了內(nèi)燃機(jī)不能有載啟動(dòng)問(wèn)題，具有不需操縱，只需加油門就能自動(dòng)起步的功能。通過(guò)長(zhǎng)期使用證明液力變矩器對(duì)汽車來(lái)說(shuō)是一個(gè)有效的部件，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)變

47、矩，起步時(shí)扭矩自動(dòng)增加，提高起步性能，行駛時(shí)能自動(dòng)適應(yīng)外界阻力的變化。扭矩和牽引力隨油門踏板變化很容易操縱調(diào)節(jié)，特別是低速起動(dòng)或爬坡時(shí)。使得駕駛?cè)菀追奖?。起步加速和換擋平穩(wěn)，降低傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)載荷，延長(zhǎng)傳動(dòng)系統(tǒng)壽命。阻隔發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩不均勻性引起的振動(dòng)，降低噪聲，提高乘坐舒適性，給人以駕駛平穩(wěn)高級(jí)的感覺(jué)。防止發(fā)動(dòng)機(jī)因過(guò)載而突然熄火，提高車輛的通過(guò)性。變矩器主要缺點(diǎn)是傳動(dòng)效率低，增加油耗。在變矩器應(yīng)用的初期，人門存在著一種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，認(rèn)為變矩器能起自動(dòng)變矩作用，因此最初的變矩器的失速比很大，變矩主要靠變矩器來(lái)實(shí)現(xiàn)，而變速器是輔助的，因此檔位很少，最初只有兩檔，后來(lái)才逐漸明白，要靠變矩器提高變矩比，必然會(huì)導(dǎo)

48、致變矩器油耗增大，是行不通的。適應(yīng)外界阻力的變化變速變矩主要還得依靠變速器。因此的變速器檔位數(shù)在不斷增加，從檔發(fā)展到、檔，目前高檔轎車采用檔，并有可能發(fā)展到檔。而變速器的失速變矩比降低到以下，以提高其最高效率。同時(shí)對(duì)變矩器的作用也有了進(jìn)一步的明確，它僅在起步加速和換檔過(guò)程中起有效作用，在穩(wěn)定行駛時(shí)不起什么作用，反而使油耗增加。因此采用閉鎖離合器，將變矩器閉鎖成機(jī)械傳動(dòng)，以提高效率。剛開(kāi)始采用閉鎖離合器，其閉鎖區(qū)域僅限于高檔位、高車速和低油門較狹窄的區(qū)域。因?yàn)樵诘蜋n區(qū)域變矩器閉鎖后，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩不均勻產(chǎn)生的振動(dòng)沒(méi)有經(jīng)過(guò)液力傳動(dòng)減振直接傳給機(jī)械傳動(dòng)系，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，影響乘坐的舒適性。為了解決燃油

49、經(jīng)濟(jì)性和駕駛平穩(wěn)性之間的矛盾，使得閉鎖區(qū)域向低速檔、低車速和大油門開(kāi)度領(lǐng)域擴(kuò)展。最近在轎車上大多采用了閉鎖離合器微小打滑控制，使得油耗稍有增加，但駕駛平穩(wěn)性大大改善。從上面分析可知在汽車上使用液力變矩器已經(jīng)日趨成熟，盡量解決其傳動(dòng)效率低的缺點(diǎn)，發(fā)揮其傳動(dòng)平穩(wěn)、自動(dòng)增扭的優(yōu)點(diǎn)。在變矩器的設(shè)計(jì)上采用了先進(jìn)的三維葉柵理論，對(duì)循環(huán)圓形狀、各葉輪的葉片和形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理確定變矩器力矩系數(shù)，使變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)匹配優(yōu)化，改善其共同工作的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。1、從制造角度來(lái)看，變矩器制造不算復(fù)雜，成本不高，從使用角度看，變矩器工作可靠，使用壽命長(zhǎng)。2、換檔機(jī)構(gòu)采用液壓操縱摩擦接合元件。與帶同步器嚙合套換檔相比

50、，換檔過(guò)程無(wú)明顯動(dòng)力中斷，可以通過(guò)控制在分離的接合元件的油壓釋放和在結(jié)合的接合元件的油壓上升，來(lái)精確控制換檔搭接，實(shí)現(xiàn)快速、平穩(wěn)、無(wú)沖擊換檔。3、從整體控制系統(tǒng)來(lái)看：機(jī)械變速箱換檔是同步器杠桿撥叉電液操縱機(jī)構(gòu)。操縱過(guò)程由電信號(hào)液壓信號(hào)再通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)（杠桿和同步器）來(lái)?yè)Q檔。：動(dòng)力換檔變速箱換檔過(guò)程由電信號(hào)液壓信號(hào)，直接控制換檔接合元件的結(jié)合與分離。從和換檔操縱方式來(lái)看：1、換檔操縱方式比較簡(jiǎn)單直接，電信號(hào)轉(zhuǎn)換至液壓信號(hào)直接去控制接合元件換檔，顯然比較麻煩。2、是開(kāi)關(guān)型操縱（分離和結(jié)合）；是比例型的操縱，可控制一個(gè)接合元件的逐漸分離，另一個(gè)接合元件的逐漸結(jié)合。這樣就可以控制換檔過(guò)程的搭接和平穩(wěn)過(guò)渡

51、。如果和都采用定軸式變速箱（本田就采用定軸式）從結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和制造難易程度來(lái)說(shuō)，并不比差。應(yīng)該說(shuō)采用油壓控制接合元件換檔要比采用液壓機(jī)構(gòu)同步器換檔性能要好，而且結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜。目前不少具有手動(dòng)模式，在手動(dòng)模式下相當(dāng)于動(dòng)力換檔變速器，即所謂手動(dòng)與自動(dòng)一體的變速器。它具有普通機(jī)械變速器的效率高、人工選擇換檔等特點(diǎn)，但換檔操縱卻大大簡(jiǎn)化了。從以上分析可知，在性能上優(yōu)于，這也就說(shuō)明了為什么是的主流。我們認(rèn)為可選擇的多種工作模式，操縱駕駛?cè)菀追奖悖鸩綋Q檔無(wú)沖擊，駕駛平穩(wěn)，振動(dòng)噪聲低，給人以舒服和高檔的感覺(jué)，它特別適用與高檔轎車。隨著的不斷改進(jìn)和完善，對(duì)一般駕駛者來(lái)說(shuō)，其動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能也不比差。從以上

52、分析和我國(guó)目前狀況來(lái)看，我們有以下幾點(diǎn)看法：、從歷史繼承性來(lái)看，是在基礎(chǔ)上的改良，投資少，開(kāi)發(fā)難度低。但由于先天性的性能和結(jié)構(gòu)限制，使其性能無(wú)法進(jìn)一步提高。、從性能上來(lái)看，通過(guò)不斷改善，其性能明顯優(yōu)于：起步加速和換檔性能要比好，操縱控制和駕駛性能也較好。、適應(yīng)于舒適性能要求比較低的重型車輛和作為輔助的自動(dòng)換檔方式使用（例如：本田定軸式，前進(jìn)檔和倒檔轉(zhuǎn)換就采用了方式），而對(duì)轎車來(lái)說(shuō)，采用較好。、在確定發(fā)展方向時(shí)，要考慮技術(shù)的先進(jìn)性和可持續(xù)發(fā)展性，受制于原來(lái)結(jié)構(gòu)，技術(shù)上進(jìn)一步發(fā)展受限制，性能無(wú)法進(jìn)一步提高。技術(shù)上發(fā)展道路較寬，變矩器和油壓控制接合元件可推廣應(yīng)用于和各種輪式車輛和履帶車輛，從技術(shù)上來(lái)

53、看具有生命力和發(fā)展前途。、中許多技術(shù)，例如電液比例油壓控制技術(shù)、變矩器技術(shù)以及許多智能控制技術(shù)等等都是一些重要的基本技術(shù)，我們必須掌握。并且具有成熟的引進(jìn)技術(shù)作參考，有教材和老師，不掌握是可惜的。而且這些技術(shù)可推廣應(yīng)用于和其他車輛上。、要搞投資大，技術(shù)難度大，又面臨著劇烈國(guó)際和國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)，但要改變我國(guó)汽車工業(yè)只能為先進(jìn)國(guó)家打工的命運(yùn)，技術(shù)上爭(zhēng)獨(dú)立，有困難有危險(xiǎn)也得上。§4 cvt技術(shù)發(fā)展動(dòng)向一、 概述目前cvt是指v型帶cvt，早在1958年，荷蘭daf公司開(kāi)發(fā)的橡膠帶cvt variomatic用于volvo 3431.4升轎車上，通過(guò)摩擦傳動(dòng)，傳力小，壽命短，耐久性差，而且體積大，

54、重量重，效率差，僅用于二輪車和個(gè)別微型氣車上。70年代中后期，荷蘭vdt（van doorne transmission）公司開(kāi)發(fā)了金屬帶稱為推塊式金屬v型帶，較有效地解決了cvt傳遞力小、壽命短、耐久性差的問(wèn)題。從70年代末80年代初開(kāi)始，世界上許多有名汽車廠家都以vdt金屬帶為中心，致力于cvt的開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)vdt公司的不斷努力，金屬帶的結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，傳遞扭矩容量不斷提高，耐久性和可靠性也在不斷改善。二、 cvt的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)分析cvt有多種形式，這里僅對(duì)具有代表性的推塊式v型金屬帶式來(lái)進(jìn)行分析，圖10為其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。（一）cvt的結(jié)構(gòu)組成，有以下三大部分：.起步裝置，有以下三種形式1） 電

55、磁離合器：重量尺寸大，熱負(fù)荷能力低，一般僅用于微型車輛上。圖10 cvt的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2） 電子控制式濕式摩擦離合器：結(jié)構(gòu)尺寸小，響應(yīng)快，能量損失小，在有些轎車上采用。3） 液力變矩器：起步扭矩大，坡道起步性能好，駕駛?cè)菀追奖?，微?dòng)性能好（進(jìn)出車庫(kù)），而且能阻隔發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩不均勻所引起的振動(dòng)和沖擊。因此目前也比較傾向于采用變矩器。推塊式金屬型帶無(wú)級(jí)變速裝置。前進(jìn)后退換向機(jī)構(gòu)，有兩種形式：行星式：油壓操縱接合元件換向。定軸式：油壓操縱接合元件換向。三、和的比較、從性能上看，是無(wú)級(jí)傳動(dòng)，能最大限度地利用發(fā)動(dòng)機(jī)的特性，提高動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)變速換檔平穩(wěn)，行駛性能和駕駛感覺(jué)都好，是有級(jí)傳動(dòng)，為了改善性能必

56、須增加檔位數(shù)，目前已增加至檔，與性能較接近，但仍稍有差距。、從結(jié)構(gòu)制造上看，上仍采用變矩器，還需要前進(jìn)后退轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和液壓操縱摩擦接合元件。從結(jié)構(gòu)制造復(fù)雜程度上看兩者差距不大，目前來(lái)看制造成本稍高。、作為新產(chǎn)品，從誕生、發(fā)展到成熟需要經(jīng)歷充分時(shí)間考驗(yàn)和使用證實(shí)；對(duì)用戶來(lái)說(shuō)要有一個(gè)認(rèn)識(shí)、信任和接受的過(guò)程。目前產(chǎn)品尚有不成熟尚需改進(jìn)的地方。1） 金屬帶的結(jié)構(gòu)形狀和參數(shù)還在不斷改進(jìn)和完善，其傳遞扭矩的能力在進(jìn)一步提高。目前以小排量汽車為主，正在向大排量發(fā)展。2） 在變速過(guò)程中，帶的軸向偏移會(huì)造成主從動(dòng)輪的帶平面中心線不在同一平面上的現(xiàn)象。此現(xiàn)象會(huì)使帶在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生扭曲，在帶輪的入端和出端造成沖擊，使噪音增大，傳動(dòng)變的不平穩(wěn)，并會(huì)使帶的壽命急劇下降。為解決此問(wèn)題，目前采用與金屬帶相接觸的帶輪的錐面形狀進(jìn)行修正設(shè)計(jì)。但是最好能使主從帶輪兩側(cè)對(duì)稱軸向移動(dòng)，使兩輪帶平面中心線不產(chǎn)生偏移。3） 在使用上曾出現(xiàn)不夠理想的地方，例如起步和低速行駛時(shí)會(huì)感到有種獨(dú)特的滯澀不圓滑的感覺(jué)，在緊急停車后再起步時(shí)，偶爾會(huì)發(fā)生低速無(wú)法起