(机械制造行业)AMT机械式自动变速器

AMT机械式自动变速器

车辆自动变速器可以使驾驶员在不切断动力的情形下实现自动换档，世界汽车生产大国自30年代就开端不遗余力地对此进行研讨并提出很多计划。其中液力机械式主动变速器(Automatic Transmission简称AT)以其优胜的动力性能、乘坐舒适性和操作简便的特色，在汽车产业中盘踞相当主要的位置。但与手动机械式变速器相比，其构造庞杂，制作精度请求和本钱较高，且传动效力较低。鉴于AT所存在的毛病，人们开端尝试应用现代微盘算机技巧使机械式变速器实现自动化，从而开发出电控机械式自动变速器(Automated MechanicalTransmission，简称AMT)。

70年代中期，德国奔跑汽车公司采用由电子控制的半自动操纵方法实现换档，这是第一代AMT。该产品没有实现完整的自动化，即换档时驾驶员仍要踩下离合器踏板，电子装置提醒驾驶员何时为最佳的换档时刻，但它具有传动效力高、成本低、易制作等长处，从此成为自动变速器发展的一个主要方向。1984年日本五十铃公司生产降生界上第一种全自动电控机械式自动变速器NAVI-5，到80年代末，全自动AMT进入适用化阶段。从90年代开端，美国、德国生产的重型汽车开始使用AMT，使在复杂多变条件下工作的车辆的换档品质和起步性能进一步提高。

一、电控机械式自动变速器

电控机械式自动变速器是在传统固定轴式齿轮变速箱的基本上，把选档、换档、离合器及相应发动机供油操纵用以微处置器为核心的控制器完成、实现的自动变速器。其基础功能：一是依据当前汽车运行状况、路面情形及驾驶者的意图，自动断定变速箱的最佳档位，即档位决策功能；二是自动控制发动机、变速箱、离合器完成换档进程，即换档、起步的自动操纵功效。随着AMT的发展，人们引入了各种最新的监测、控制技巧以改良自动变速器的性能，使档位决策及换档控制对路面环境、使用者特色、使用者意图具有适应性。AMT在离合器控制和档位决策方面采用含混逻辑，模拟熟练司机驾驶车辆中的相应操纵以改良起步、换档、离合器联合控制特征和档位选择的适应性。神经网络办法也被引入AMT的档位决策和控制中，以获取更多路面特点信息，提高AMT对路面的适应性。AMT控制系统与发动机控制系同一体化以增添信息共享、和谐控制才能，并实现整车控制系统网络化。AMT使用性能的好坏和智能化水平的高下主要是由AMT中的控制系统决议的。控制系统将传感器采集到的信号通过电控单元(ECU)进行处置，对相应的执行机构发出指令，完成一系列操作。

二、三种电控机械式自动变速器的优缺陷

电控气动机械式自动变速器

电控液动AMT的换挡体系长处是：工作安稳、操作简便、易于实现安全维护、具有必定的吸振与吸冲击的才能、起步换挡品德好以及便于空间安排；毛病是：结构复杂，它包括液压油油箱，油泵及驱动电机，电磁换向阀（6-10个），油

路比拟复杂的集成阀块，驱动油缸，衔接油管等。它不但本钱高，而且还带来一些节制上的困难，如液压系统传动油特征受气温影响，电机带泵工作对电脑（ECU）发生干扰，换挡停止时活塞对缸体发生撞击等。这些问题可采用油温度传感器，压力传感器在系统中含混控制，自适应掌握等控制方式来解决，但成果是控制更庞杂，成本更高。而且由于零件较多，安装保护艰苦较大，故障点增添。下降了工作地可靠性。

电控电动AMT的换挡系统的特色是：结构相对简单，重量轻，另外由于直接采用易于控制、精度更高的电动机代替液压执行元件，使得系统的动作的误差减少了，控制方法上也更简单。毛病是：活动部件要进行两个方向的活动实现选、换挡动作，所以要解决运动部件的干预问题，换挡时光也比拟长，另外还须要结构复杂、高精度的凸轮机构。小功率低压直流电机调速艰苦，很难保证高的起步换挡品德，它转速高，须要结构复杂的减速器。现有的汽车上用的直流电机和蜗轮蜗轴减速器种类较少，为了提高离合器分别时的驱动力，还要加装结构复杂的机械助力装置等。这些不但提高了本钱，也使安装、调剂变得复杂。

电控气动AMT的换挡体系重要利用于带有气压系统的大型客车或重型车辆

场所。重型卡车中的气源很丰盛，可以在原有手动换挡的基本上进行简略的改装，便可以实现主动换挡。而且，构造简略、安装调剂便利，工作稳固可靠，起步、换挡性能好。但目前采取这种系统的换挡装备其结构也较为庞杂，切换挡品德不高，换挡时光稍长，未能充足施展这种情势的上风，影响了其正常应用。

三、电控液动机械式自动变速器控制系统的组成

AMT根据驾驶员的意图(油门开度与选择开关)和车辆的运动状况(发动机转速、输入轴转速、车速及档位)，根据从众多熟练驾驶员中提炼出的驾驶方法(换档规律、离合器接合规律)，借助于相应的执行机构(油门执行机构、离合器执行机构和选换档执行机构)，对车辆(发动机、离合器和变速器)进行自动操纵。AMT 控制系统由下列四部分组成：

a．被控对象包括发动机、离合器和变速器；

b．履行机构包含步进电机、电磁阀(普通电磁阀和高速电磁阀)及液压缸(离合器动作缸和选、换档油缸)等；

c．传感器包含速度传感器(动员机转速传感器、输进轴转速传感器、车速传感器)、油门开度传感器和档位传感器等；

d．电控单元(ECU)包括CPU、ROM和I／O接口等。

AMT的执行机构由选、换档执行机构、离合器执行机构和油门执行机构等组成。油门执行机构一般采用步进电机或磁电式电机驱动油门。选、换档和离合器执行机构有气动式和液动式两种,太阳能热水器，现在更常用的是液压操纵系统。

四、电控机械式自动变速器控制系统的容错方法

当重型汽车经常在恶劣条件下工作时，AMT常受到这样或那样的干扰，AMT 控制系统中的ECU、传感器和履行机构难免会产生故障，假如某部件发生故障，汽车的性能会急剧降落，甚至须要立即停车，这对汽车整体性能的施展和维修工作的进行是非常不利的。为进步AMT系统的可靠性和安全性，在随车诊断系统中应加强容错控制功能，即当有些部件失效时，它们在系统中的功能可用系统中的其他部件完整或部分取代，使系统能够持续坚持规定的性能或不损失最基础的功效。针对不同的故障，AMT控制系统采用了相应的容错方式。重要包括如下几个子系统：①ECU容错系统；②选、换档机构容错系统；③油门操纵机构容错系统；

④各转速传感器的容错；⑤离合器控制机构的容错。

1、 ECU容错系统

相对于传感器和执行机构来说，ECU的可靠性较高，但一旦发生故障，成果将更加严重，会使全部系统瘫痪和失控。AMT控制系统ECU的容错办法有以下几种：

a．采取主从机构造，一旦主机出故障可以自动切换至从机进行把持，进步ECU的可靠性；

b．采用双机结构，把对发动机与离合器、变速箱的控制分离出来单独控制，以改良性能和简化编程，同时降低工作累赘，延伸使用寿命；

c．采用机械应急系统，一旦ECU失灵，启动机械应急系统，恢复手动把持，以便使车辆驶回车库自检或到维修站检验。

2、选、换档机构容错系统

若档位传感器发生故障，则实行选、换档的开环控制，所显示的档位信号由选、换档电磁阀的驱动信号来决议。对于选、换档电磁阀，分下列两种情形：a．若升不到高级位，应保证能以低档位持续行驶，此时需就义经济性与动力性；b．若降不到低档和空档，应保证能控制油门，行驶到目标地。

3、油门把持机构容错体系

对于加速踏板传感器和油门传感器，若系统可以对其故障大小进行诊断，则可采用动态补偿技术对故障信号进行修改，此时不影响控制成果；若系统只能定性诊断出是否有故障,玻璃瓶，则无法实行动态补偿，此时只能实施简略的开环控制，同时发动机模型辨识无效。对于步进电机，在中、小油门时若发生故障，则置于一档，迟缓行驶到目标地,玻璃瓶厂，安全停车；在大油门时若发生故障，也同样置于一档，行驶到马路边，安全停车。

4、各转速传感器的容错

各转速传感器的功能各不雷同。发动机转速传感器主要用于起步和变速时离合器的接合控制；中间轴转速传感器用于离合器接合点的检测和档位脱离的判