第四章-自动变速器

结束第一节自动变速器概述第二节自动变速器的结构特点第四章自动变速器第三节自动变速器的共性技术第四节动力总成综合匹配规律第五节自动变速器的控制技术练习2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器2传动系统是发动机与车轮负载之间的传动装置，它的功能是通过变化传动比来调节发动机工作点，并将发动机动力可靠地传递到驱动车轮，它同时影响着动力的生成和传递过程。自动变速是指变速器在完成上述功能时，可以自动变换传动比，无须驾驶人的手动控制。第一节自动变速器概述2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器3（1）操作便捷。行驶过程中只需对节气门开度进行操控，降低驾驶人劳动强度。（2）车辆使用性能更优。自动变速的传动比调节受控于电控系统控制策略，优化的控制算法和专业驾驶经验的结合使得车辆的综合性能更优。（3）车辆更加平顺、舒适。自动变速器对冲击抖动问题进行算法优化和大量的测试标定以消除或降低冲击感。也有助于降低传动系统的冲击载荷、提高系统的使用寿命。第一节自动变速器概述一、自动变速器的优点2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器4目前在车辆上应用较多的自动变速器主要有以下几种：（1）电控机械式自动变速器（简称AMT）。它把传统有级式齿轮变速器的换挡过程实现自动化，其结构仍然是一种有级式机械变速器。电控系统控制执行机构的动作实现选挡、换挡、离合器和发动机节气门的一体化操纵。第一节自动变速器概述二、自动变速器的种类2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器5（2）液力机械传动自动变速器（简称AT）。它采用液力变矩器加行星齿轮传动的组合形式，通过液压操控换挡离合器或换挡制动器来进行换挡。目前，AT在中国市场的份额最大、应用最广泛。乘用车使用的AT变速器挡位数多在4-6档。第一节自动变速器概述二、自动变速器的种类2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器6（3）机械式无级自动变速器（简称CVT）。其传动比能在一定范围内连续无级变化，使发动机动力“生成”过程得以实现最大程度的优化，但其传动效率一般低于齿轮传动。目前应用最为广泛的是金属带式无级自动变速器，一般采用电液控制方式。第一节自动变速器概述二、自动变速器的种类2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器7（4）双离合式自动变速器（简称DCT或DSG）。根据离合器的操控和润滑形式DCT分为干式单片DCT和湿式多片DCT两种结构形式，根据中间轴个数和布置方式又可以分为单中间轴和双中间轴式，双中间轴的轴向尺寸紧凑，应用较为广泛。第一节自动变速器概述二、自动变速器的种类2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器82020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器9图4-1是传统的有级机械式变速器（MT），主要包括动力输入轴、动力输出轴、传动齿轮、换挡机构等。AMT是在MT的基础上，直接把手动换挡机构改造为自动换挡机构。第二节自动变速器的结构特点一、有级机械式自动变速器（AMT）2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器10ATM的自动换挡系统包括起步离合器执行机构、选挡执行机构、换挡执行机构及电子控制装置等。电控系统根据汽车的运行状态和驾驶人的操作意图，自动地把变速器的挡位切换到合适的位置，并使汽车的经济性、动力性及行驶平顺性达到最佳状态。目前主要有三种控制方式，即电控液动系统、电控气动系统和电控电动系统。第二节自动变速器的结构特点一、有级机械式自动变速器（AMT）2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器111）电控电动系统电动机执行机构具有结构简单、能量消耗低的优点。非换挡时刻电动机断电，只有进入选换挡过程电动机才供电。系统原理如图4-2所示。第二节自动变速器的结构特点一、有级机械式自动变速器（AMT）2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器12一般电动机驱动方式用于乘用车或者轻型货运车辆，这种驱动方式结构简单，成本较低，且具有较好的环境适应性。由于驱动功率较小，电动机驱动方式很少在大型货运车辆上使用，一般用于乘用车或者轻型货运车辆。第二节自动变速器的结构特点一、有级机械式自动变速器（AMT）2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器132）电控气动系统及电控液动系统电控气动型的AMT的自动换挡系统原理如图4-3所示，电控液压系统的结构与之类似。第二节自动变速器的结构特点一、有级机械式自动变速器（AMT）2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器14电液驱动执行机构和电气驱动执行机构的驱动功率较大，控制精度高，响应速度快，但系统的零部件较多且要求较高，因此制造成本较高，一般用于商用车。某些重型车辆，配备有其他用途的液压系统，则ATM采用电液驱动方式就更为简便.。对于拥有气压制动的车辆，则可采用电控气压驱动的换挡机构。第二节自动变速器的结构特点一、有级机械式自动变速器（AMT）2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器15为了解决AMT换挡过程动力中断的问题，设计者对传统MT的结构进行改进，采用双离合器方案，两根输入轴分别与不同的离合器相连，且换挡同步器以及相应的齿轮组分别按照奇、偶数布置在两根输入轴上，改进后换挡过程分为准备、过渡和换挡三个阶段，其结构如图4-4所示。第二节自动变速器的结构特点二、双离合式有级自动变速器（DCT）2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器16DCT工作时，车辆先以某一挡位运行，离合器A与之相连，车辆自动变速器的电控单元可以根据相关传感器的信号判断即将进入工作的目标挡位和与之相连的离合器B，因该目标挡位尚未传递动力，因此控制单元可以控制执行机构预先啮合目标挡位。当车辆的运行状态达到换挡点时，只需将正在工作的离合器A分离，同时将离合器B接合，则车辆进入目标挡位运行，在这一换挡过程中，发动机的动力始终不断地被传递到车轮，这样的换挡过程称之为动力换挡。第二节自动变速器的结构特点二、双离合式有级自动变速器（DCT）2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器17第二节自动变速器的结构特点二、双离合式有级自动变速器（DCT）2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器18DCT既有MT结构简单、加工制造工艺继承性好的特点，又具有AT变速器在换挡过程动力不中断的特点，极大的提高了换挡舒适性，同时也保证了车辆具有良好的经济性，改善了车辆的油耗和排放。DCT由于结构上的限制，无法跳过两个挡位换挡，而是只能顺序换挡。某些特殊的工况下，例如紧急制动，双离合式可以采用AMT的控制方式，即只有一个离合器参与工作，因此这并不妨碍双离合自动变速器的应用。第二节自动变速器的结构特点二、双离合式有级自动变速器（DCT）2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器19AT变速器由液力变矩器、行星轮机构以及液压系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来变速变扭。液力变矩器可以根据负载的变化实现无级变速，但是其传动效率和传动比变化范围都无法达到车辆要求的使用条件，因此需要扩大其传动比和高效传动范围。行星传动易于实现自动化、结构紧凑、质量轻，且可以实现与液力变矩器的功率分流，是目前普遍采用的形式。第二节自动变速器的结构特点三、液力机械传动自动变速器（AT）2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器20AT可以看作是一个液力无级变速器和一个行星机构辅助变速器组合而成，另有控制系统实现对挡位和变矩器的控制，AT变速器的典型结构如图4-5所示：第二节自动变速器的结构特点三、液力机械传动自动变速器（AT）2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器21CVT能够在一定范围内实现传动比的连续可调，可以使发动机在一定范围内性能达到最优，因此理论上可以优化发动机工作点，改善车辆的经济性和排放性能。无级变速器主要有流体式和机械式两种不同的传动方式。流体式CVT在汽车上的主要应用形式是液力变矩器，一般被用来做起步装置和缓冲转矩冲击。机械式的CVT主要有带传动方式和牵引传动方式。第二节自动变速器的结构特点四、无级自动变速器（CVT）2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器221）曲面牵引式CVT半环面双腔型（曲面牵引式）CVT，如图4-6所示，依靠旋转体之间受压油膜产生的剪切力传递动力。具有动力传递能力高、噪声低、传动比变化响应快等特点，适用于中大排量轿车以及其他车辆的动力传动系统。第二节自动变速器的结构特点四、无级自动变速器（CVT）2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器232）金属带式CVT金属带式CVT，如图4-7所示，依靠金属带和带轮之间的摩擦力来传递转矩，需要一个稳定持续的压力源来夹紧金属带，因此这种类型变速器的液压系统能耗较高。它是目前应用最广的一种无级自动变速器，主要用于中小排量的乘用车。金属带式CVT第二节自动变速器的结构特点四、无级自动变速器（CVT）2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器24CVT液压驱系统如图4-9所示金属带式CVT的传动比变化过程是依靠主动油缸和从动油缸压力的变化来实现的。主动压力与从动压力比值降低，则传动比增大。相反，主动压力与从动压力比值升高则传动比减小。通过压力的变化，金属带沿着带轮的径向滑动，从而传动比也随之平滑变化。第二节自动变速器的结构特点四、无级自动变速器（CVT）2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器252020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器26尽管各类自动变速器的结构形式、驱动方式等各有特色，但它们都有着多项的共性技术，就是根据驾驶人的操作意图、汽车的行驶工况和路面条件，自动改变传动比和起停状态，使汽车的燃油经济性、动力性、安全性、可驾驶性和舒适性达到最佳状态。自动变速器所拥有的共性技术包括起步装置、执行机构、换挡规律等。第三节自动变速器的共性技术2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器27车辆起步过程，必须首先消除发动机转速与输出轴之间的转速差，这种允许转速差并使前后转速逐渐达到一致的装置被称为车辆起步装置。车辆常用的起步装置有液力变矩器（或者液力耦合器）和起步离合器（湿式离合器、干式离合器或者电磁式离合器等）两种。第三节自动变速器的共性技术一、车辆起步装置2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器281.液力变矩器液力变矩器依靠流体的循环流动过程的动能变化传递动力，液力变矩器具有以下优点：（1）衰减振动与吸收冲击，提汽车高平顺性与舒适性。（2）使车辆能以更低的车速行驶，提高车辆的通过性。（3）自动适应行驶阻力变化，在一定范围内实现无级变速。第三节自动变速器的共性技术一、车辆起步装置2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器29（4）流体为介质，降低动载荷，提高传动系零部件寿命。但是其结构复杂，制造加工难度大，成本高，专业化程度高，且流体传动效率低。所以，一般在液力变矩器中增加锁止机构在车辆完成起步且车速提高到一定程度之后，将液力变矩器锁止，将流体传动转变为机械摩擦传动。第三节自动变速器的共性技术一、车辆起步装置2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器30典型的液力变矩器的结构如图4-10所示。三元件液力变矩器由泵轮、涡轮和导轮组成。发动机转动时，液力变矩器内液体存在两种运动：（1）液体随叶片一起作轴向流动。（2）液体在由泵轮和涡轮叶片通道及圆环中心通道内作环形流动（如图4-11所示），又称涡流运动。第三节自动变速器的共性技术一、车辆起步装置2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变速器31停止中速高速4-11三元件液力变矩器工作原理第三节自动变速器的共性技术一、车辆起步装置2020年5月5日《汽车电器与电子控制技术》第四章自动变