汽车电气技术(2015)11.

图9-3 自动换挡系统工作流程简图
1．控制参数信号发生系统 用于变速器自动换挡的控制参数虽有多种形式可选 择，但较常用的是两参数形式：节气门位置信号与车速 信号。当然，自动换挡系统还需要及时了解驾驶员控制 的手动变速杆的位置信号、发动机转速与油温信号、变 速器油温信号等。
2．换挡执行机构 用于换挡的执行机构主要指位于自动变速器中的换 挡离合器、制动器、单向离合器等，其功能是接受控制 器指令，在液压系统的作用下，具体完成变速器中挡位 的变换。 3．换挡控制系统 自动变速器换挡控制系统的主要工作内容是：在给 定手动换挡位置信号后，接受来自节气门位置、车速及 手动换挡传感元件所传来的信号，进行比较和处理，选 择最佳的换挡规律，确定最佳的换挡时刻，保证最佳的 换挡品质，发出换挡指令至换挡执行机构，最终实现自 动换挡的目的。 自动变速器的换挡控制系统主要有液控液压式和电 控液压式两种形式，两种控制系统的主要区别见图9-4和 图9-5。
通过液体传动或微电脑控制换挡，可消除或降低动力 传动系统中的冲击和动载，从而大幅度延长发动机和传动 系统零部件的寿命；自动变速器可使发动机经常处于经济 转速区运转，使整车获得最佳的动力性和燃料经济性，降 低排气污染等。 二、自动变速器的分类 自动变速器按传动比变化的方式分类，主要有：有级 式自动变速器、无级式自动变速器以及处于两者之间的综 合式自动变速器。 1．有级式自动变速器 有级式自动变速器是一种由普通齿轮式机械变速器组 成的有级式电子控制机械式自动变速器，简称AMT。它主 要包括：自动离合器、齿轮式机械变速器和电子控制系统 等。 有级式自动变速器基本思想如图9-1所示。
发动机的动力通过液力变矩器输入自动变速器的变 速机构，控制系统根据发动机的转速、负荷以及车速的 大小，按照既定的程序，通过制动器、离合器使齿轮机 构各元件进行不同的组合，从而得到不同的传动比，使 自动变速器完成自动变速、变矩及倒车、空挡等输出。 液力自动变速器通常有两种形式，即适用于汽车发 动机前置后驱动的自动变速器和适用于前置前驱动的变 速驱动桥。显然，变速驱动桥的基本结构除了还包括主 减速器和差速器外，其他与自动变速器相同。 自动变速器的换挡控制系统主要由控制参数信号发 生系统、换挡控制系统、换挡执行机构等组成，如图9-3 所示。
图9-1 电控机械式自动变速器AMT的基本控制原理 驾驶员通过加速踏板和选择器（包括选挡范围、换 挡规律、巡航控制等）向微机表达意图，各种传感器时 刻检测车辆的现状，微机接收和处理信号，并输出最佳 控制信号（最佳换挡规律、离合器最佳接合规律、发动 机节气门的自适应调节规律等），通过电动和液压或气 压分别对节气门开度、离合器接合及换挡三者进行控制， 以实现最佳匹配，从而获得优良的行驶性能、平稳的起 步性能和迅速换挡的能力。
由于计算机技术的高速发展，自 1981 年起，美国、 日本、德国等一些汽车公司相继开发出各种微机控制的 自动变速系统，如电子控制液力变矩式自动变速器、电 子控制多级齿轮变速器等。 1982 年，丰田公司将微机技 术应用于自动变速器电子控制系统，成功实现了自动变 速器换挡过程的智能控制，这标致着电子控制自动变速 器取得了真正飞跃式发展。 尽管自动变速器存在着结构复杂、零件精度要求高、 制造难度大、成本较高、相应的维修技术较复杂等缺点， 但因其具有一系列优势，使得自动变速器被越来越广泛 地应用于各类汽车上。例如，自动变速器可使换挡操作 简化并提高行车安全性；液力变矩器的使用能使汽车自 动适应驱动轮负荷的变化，提高汽车的通过性；自动变 速器的挡位变换快且平稳，提高了汽车的乘坐舒适性；
3．综合式自动变速器 综合式自动变速器具有在一定范围内实现无级变速 的能力，即通常所指的液力自动变速器，简称AT。 三、自动变速器的组成与工作原理 液力自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速机构 和自动换挡控制系统组成。液力变矩器和齿轮变速机构 组成了液力自动变速器的变速系统，它们是液力自动变 速器的必要条件和结构基础，而自动换挡控制系统则是 液力自动变速器的控制中枢。除此之外，在自动变速器 中还有保证系统运转的供油、冷却、润滑等必备系统。 液力变矩器是通过液体动量矩的变化来改变转矩的， 但其本身变矩与变速能力有限，因此需与机械式变速机 构串连形成综合式液力变矩器。变速机构通常由行星齿 轮机构组成。
汽车电气技术（11）
哈工大网络与电气智能化研究所 刘勇 2015（秋）
第九章 汽车自动变速器 第一节 自动变速器的组成与工作原理
一、概述 汽车自动变速器是指在汽车行驶过程中，驾驶员仅 根据行驶需要控制加速踏板，变速器即可根据发动机的 负荷以及车速等参数的变化，自动换入不同挡位工作的 一种变速器。早在 20 世纪 40 年代末 50 年代初，就开始出 现根据车速和节气门开度自动控制换挡的液力控制换挡 自动变速器。 60 年代末，法国、日本等国家先后探讨了 采用电子元件控制自动变速器的换挡过程。显然，这种 以模拟信号为主、硬件以各种复杂的电子元件为主的自 动变速器，要想改变其控制规律、改变相关的硬件电路 是困难的。
有级式机械自动变速器既能使换挡操作简化，又保 留了齿轮式机械变速器传动效率高、价廉、易于制造的 长处，但其控制系统要求较高的控制精度，使得自动换 挡的难度大。 2．无级式自动变速器 无级式自动变速器，简称 CVT 。它由电子控制部分、 液压控制部分、液力变矩器和机械无级变速器等组成。 CVT的基本变速原理如下图所示。
1-主动轴
2-主动轮
3-V形钢带
4-从动轮
Байду номын сангаас
两个工作带轮，其中， 2 为主动轮， 4 为从动轮。每 个带轮均由可以相对滑动的两部分构成，V形钢带3位于 两部分间的凹槽内。当带轮两部分紧靠时，凹槽较窄， 钢带位于带轮外缘，带轮的工作直径最大。随着带轮两 部分间的相对滑动分离，凹槽逐渐变宽，钢带随之靠近 带轮中心，工作直径相应变小。因此， CVT 的控制是靠 两个带轮的轴向夹紧力来实现的，带轮的滑移由电子控 制的液压元件来完成。 CVT 具有传动比连续、传递动力平稳、操纵方便等 特点，真正实现了无级变速。由于 CVT 可以使发动机始 终在其经济转速区域内运行，从而大大改善燃油经济性。 此外， CVT 在加速时无须切断动力，因此，装备 CVT 的 汽车乘坐舒适，超车加速性能好。但因 CVT 是采用摩擦 传动，如何提高其传动效率及自动控制的可靠性是主要 的研究方向。