汽车自动换挡系统

T (n+1) n+1 a
)dv]
vn g (Ft(n+1) − Fψ +ω )
QTD = Ceq + Beqne + Aeqne2 = Cq + Bq ne + Aq ne2
∫ ∫ d [ vn (
δ Q G D T (n−1) n−1 a
)dv + ( vn+1
QTDnδ n Ga
)dv]
dv vn−1 g (Ft(n−1) − Fψ +ω )
正常平坦路面 特殊路面（雪、冰、坡） 复杂行驶工况（起步、短时超车加速） 能体现个性，符合驾驶员愿望 按驾驶员驾驶情绪进行自动换挡 心静车行，心乱车停
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
换挡规律
换挡参数的选择
单参数换挡规律 油门开度 发动机转速 车速
双参数换挡规律 车速+油门 泵轮转速+涡轮转速 车速+发动机转矩
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
对自动换挡系统的基本要求
保证最佳的换挡规律，以便获得良好的经济 性和动力性，同时应尽可能降低污染。 保证换挡过程平稳，无冲击和振动，具有良 好的换挡品质和乘坐舒适性，延长寿命。 换挡动作准确及时，没有错误操纵发生。 驾驶员可以干预自动换挡，以适应复杂交通 和地形条件 操纵应工作稳定、可靠，并能在各种不利工 况下正常工作 系统发生故障时，应有应急措施 具有故障自诊断功能
换挡图是表明汽车行驶参数（发动机负荷、 车速）和换挡点之间关系的线图，它既反应 了控制参数对挡位变化的影响，又直观显示 了各挡进行转换的趋势 换挡图是自动变速器换挡性能的直观表达， 被预置入控制单元中，作为其做出判断及下 达“换挡”、“锁止”等指令的依据 换挡图还是检查汽车使用性能的重要工具， 运用换挡图可判断自动变速器是否工作正 常，对自动生速器乃至整车的故障诊断有重 要意义
三、自动换挡系统 换挡规律
自动换挡即在汽车行驶中，不由人工换挡， 而是按照预先设定的换挡规律进行换挡 换挡规律指两个排挡之间自动换挡时刻随控 制参数变化的规律 换挡规律应该是单值，即对输入变量的每一 组合，仅存在唯一的输出状态
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
换挡规律
换挡规律换挡控制要求
汽车性能好（动力性和经济性） 满足各种道路和各种行驶工况要求
ÿÿÿÿÿÿ
三、自动换挡系统 含义
所谓自动换挡是指汽车在行驶的过程中，驾 驶员按行驶需要控制加速踏板，自动变速器 即可根据发动机负荷和汽车的运行工况，自 动换入不同挡位工作。
分类
根据换挡特点、换挡操纵及控制机构的类型 和自动化程度等不 ，其分类如下：
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统 含义
吉大汽车·王建华
图解法步骤 绘制各挡下不同油门开度时的静态牵引力特 性曲线(或者加速度特性曲线) 取同一油门开度下相邻两挡的牵引力曲线(加 速度曲线)交点为最佳动力性换挡点 将不同油门开度下的换挡点连接起来，即可 得到最佳动力性换挡点曲线 将各种不同油门开度下最佳动力性换挡点绘 制在油门开度-车速坐标系中，并连接成曲 线，即为最佳动力性换挡规律线
三、自动换挡系统
全液压自动换挡系统的优点及缺点
优点
能容量大，在功率相同情况下体积小，反应灵敏 操作简便，易于自动化 易于实现安全保护（油液吸振和吸收冲击） 液压元件间管路连接，便于安排合理空间布置 易于实现系列化、标准化和通用化。
缺点
制造精度高、要求高 结构复杂，不能实现复杂的控制 出现故障不容易检查和排除
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
换挡规律
单参数换挡规律
油门开度 大油门升高档，小油门回低挡。这就无法在 低挡发挥出大牵引力以适应爬坡、超车的需 要；而且松油门制动时系统仍然在挡，形成 矛盾；再者，由于道路复杂经常要改变油门 位置，势必造成换挡频繁，影响舒适性，也 降低了系统寿命。 不应该取油门开度作为单参数的控制参数
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
换挡规律
带强制低档的发散型双参数换挡规律
发散型的改进，克服其缺点能提早降挡，以便充 分发挥发动机大功率的潜力 （特点）驾驶员猛踩油门超过某个行程时，车辆 被迫换入低档，使Δn小获得良好的的功率和牵 引力 保留了发散型的优点，克服其缺点，得到广泛使 用 需要注意防止发动机超速
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
换挡特性
是以相邻两挡在换挡过程中各油门开度下加 速度与车速的关系、牵引力与车速的关系以 及油耗与车速的关系。据此即可研究在换挡 过程中整车牵引力和燃料消耗的变化情况， 从而获得保证汽车最佳性能的换挡规律。 换挡规律只能说明自动换挡机构本身的持 性，即换挡时刻与换挡参数之间的关系，不 能反映车辆动力性和经济性及其它持性的影 响，为此需要了解换挡特性。
vn g (Ftn − Fψ +ω )
∫ ∫ = d [ vn (
δ Q G D T (n−1) n−1 a
)dv + ( vn+1
QTDnδ n Ga
)dv] = 0
dv vn−1 g (Ft(n−1) − Fψ +ω )
vn g (Ftn − Fψ +ω )
δ Q (F D T (n−1) n−1 tn
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
换挡图
高档转换曲线位于低挡转换曲线右方（节气 门为定值时换挡曲线随车速提高右移） 高档转换曲线位于低挡转换曲线下方（车速 为定值时换挡曲线随节气门提高下移） 每条曲线上有一个以上的拐点（速控压力阀 作用引起） 降挡曲线位于同级升挡曲线左上方（换挡延 迟）
吉大汽车·王建华
−
Fψ
+ω
)
=
QTDnδ n
( Ft ( n −1)
−
Fψ
+ω
)
aqvn4 + bqvn3 + cqvn2 + dqvn + eq = 0
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
换挡特性
最佳经济性能换挡特性
等牵引力变油门换挡 使换挡前后牵引力不变，以保证汽车具有良 好的动力性和乘坐舒适性 设换挡时牵引力为某一常数（水平直线）， 求出该直线与某一挡位下各油门开度下牵引 力曲线交点处的车速，然后求得挡位保持不 变 保持牵引力不变，同一挡位改变油门开度可 调节车速，每个车速相应一个油门开度 由此可见相应于一个牵引力值，可得到一个 经济性换挡点
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统 换挡特性
最佳动力性换挡特性
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
换挡特性
最佳动力性换挡特性
解析法
dvn dt = g(Ftn − Fψ +ω ) δnGa dv(n+1) dt = g(Ft(n+1) − Fψ +ω ) δ G (n+1) a
dvn dt = dv(n+1) dt
δn
=1+
g Ga
(∑ Iω rr2
)+
g(Ie
+ λ)i02ig2nηT
Ga rr2
vn = (−bn ± bn2 − 4ancn ) 2an
anv2 + bnv + cn = 0
∑ ∫i
T=
vn
δ n Ga
dv
n=1 0 g[Ftn − Fψ +ω ]
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
换挡特性
最佳经济性能换挡特性
不等牵引力换挡 按相邻等油门开度比油耗随车速而变曲线的 交点来确定换挡点 在等油门开度下，相邻挡位比油耗随车速而 变，其交点车速不太可能与相邻挡位牵引力 随车速而变曲线交点重合，因而造成按比油 耗曲线交点来换挡，形成牵引力突变，产生 冲击和振动，影响乘坐舒适性 对于AT，由于升挡时涡轮转速下降使液力变 矩器变矩系数上升，可以弥补升挡时速比下 降引起的牵引力下降的不足，因此可以采用 该种换挡特性
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
换挡特性
最佳经济性能换挡特性
图解法步骤 求n挡位某一油门开度下，比油耗随车速变化 曲线 求相邻n+1挡位同一油门开度下，比油耗随 车速变化曲线 取上述两曲线的交点为换挡点 将不同油门开度下的换挡点连接起来，即可 得到最佳经济性换挡点曲线 将各种不同油门开度下最佳经济性换挡点绘 制在油门开度-车速坐标系中，并连接成曲 线，即为最佳经济性换挡规律线
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
换挡特性
要求 动力性好：功率利用高，起步加速性能 好，平均行驶车速高 经济性好：百公里油耗低和循环行驶工况 油耗低 按动力性好确定的换挡特性称为最佳动力 性换挡特性 按经济性好确定的换挡特性称为最佳经济 性换挡特性
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
换挡特性
最佳动力性换挡特性
三、自动换挡系统 换挡规律
换挡延迟
两挡都可能的工作区，根据原来的行驶状况而定。 这种交错，称为换挡重叠或换挡延迟。
换挡延迟的作用
换入新挡后，不会因油门踏板的振动或车速稍有 降低而重新换回原来挡，保证了换挡稳定性 有利于减少换挡循环，防止控制系统元件的加速 磨损与降低舒适性
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统 换挡规律
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
换挡规律
单参数换挡规律
发动机转速 发动机转速在换挡过程中处于变动之中，可 能摸棱两可。如在低速时，由于变矩器滑 转，难于检测到精确的发动机转速，故也不 适合作为控制参数
车速 车速相对稳定，作为控制参数比较合适。 当车速达到v2时升入2挡，反之降到v1时换 回1挡
吉大汽车·王建华
发散型双参数换挡规律
换挡延迟的大小随随油门增大而增大 （特点）驾驶员可以干预换挡，快松油门时可提 前换入高档，不仅降低发动机噪声，又改善了燃 料经济性；大油门时升挡的发动机转速高，接近 最大功率点，动力性好；换挡延迟大，减少了换 挡次数，提高舒适性； （缺点）大油门降挡时发动机转速必须降很低， Δn大，功率利用率差，适用于后备功率大的车 辆
(Ftn − Fψ +ω ) δ n = (Ft(n+1) − Fψ +ω ) δ n+1
Ftn
= Tei0ignηT
rr
= Cen + Benv + Aenv2
Fψ +ω = C f + Bf v + Af v2
δ n+1 ( Anv2 + Bnv + Cn ) = δ n ( An+1v2 + Bn+1v + Cn+1 )
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统 换挡规律
收敛型双参数换挡规律
换挡延迟的大小随随油门增大而减小 （特点）大油门时速差最小，Δn小所以升降挡 都有很好的功率利用，动力性好；减小油门时， 延迟增大，避免过多的换挡，且发动机可以较低 的转速工作，燃料经济性好，噪声低，行驶平稳 舒适； 适用于比功率较小的货车
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
电控-液压操纵自动换挡系统特点
优点
可以实现更复杂、更合理的控制还可以突破液压 阀结构的限制，获得更理想经济性和动力性 自动换挡系统变更规律或参数时，只要改变某些 元件的型号规格或是调整局部线路即可，而无须 对变速器结构作任何变动，所以适应性强，开发 周期短 大大简化液压系统，从而使结构紧凑、重量轻 控制精度高，反应快，动作准确。 与其它控制系统（发动机控制、巡航控制、牵引 力控制、四轮驱动控制）兼容性好。
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统 换挡规律
组合型双参数换挡规律
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统 换挡规律
换挡规律的发散与收敛程度
用参数A来评价：
A=（v[n]↑-v[n+1]↓）/v[n]↑
一般取v[n+1]↓大于发动机最大功率点转速的 0.5~0.6为适宜 常用挡取大值，即A应小于0.4~0.
加速踏板 节气门阀
液压泵 压力调节阀 强制低挡阀
速度阀
凸轮 节气门
换挡制动器
换挡阀
手动阀 离合器
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统 组成
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统 换挡指示
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统 换挡图
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
换挡图
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统 换挡特性
最佳经济性能换挡特性
图解法
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统 换挡特性
最佳经济性能换挡特性
解析法 重点研究当油门开度不变时，加速行驶状态 下最佳油耗的换挡曲线 其目标函数是指当原地连续换t档位加速至某 一要求车速时总油耗最小
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
换挡特性
最佳经济性能换挡特性
解析法
∑ ∫ ∑ ∫ ∑ ∫ ∫ i
Q=
n =1
tn 0
(
pe ge 3600
)n
dt
=
i n =1
ti 0
( QTD 3.6
)n
dt
=
i
[
n =1
( vn
δ Q G D T (n−1) n a
)dv +
0 g (Ft(n−1) − Fψ +ω )
D
( Q δ G vn+1
双参数换挡规律
等延迟型 发散型 、带强制低挡的发散型 收敛型
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统 换挡规律
等延迟型双参数换挡规律
换挡延迟的大小不随油门变化 （特点）引入驾驶员的干预，在小油门时可提前 换入高档，既减小发动机噪声，又可延迟换回低 档，改善了燃料经济性
吉大汽车·王建华
三、自动换挡系统
换挡规律