自動變速器工作原理

【專家解說】：1：AT傳動系統(tǒng)的工作原理 　　 AT傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與手動檔相比，在結(jié)構(gòu)和使用上有很大的不同。手動檔主要由齒輪和軸組成，通過不同的齒輪組合產(chǎn)生變速變矩；而AT傳動系統(tǒng)是由液力變矩器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達(dá)到變速變矩。其中，液力變扭器是AT最具特點的部件，它由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等構(gòu)件組成，它直接輸入發(fā)動機(jī)動力，并傳遞扭矩，同時具有離合作用。泵輪和渦輪是一對工作組合，它們就好似相對放置的兩臺風(fēng)扇，一臺風(fēng)扇吹出的風(fēng)力會帶動另一臺風(fēng)扇的葉片旋轉(zhuǎn)，風(fēng)力成了動能傳遞的媒介，如果用液體代替空氣成為傳遞動能的媒介，泵輪就會通過液體帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，再在泵輪和渦輪之間加上導(dǎo)輪，通過反作用力使泵輪和渦輪之間實現(xiàn)轉(zhuǎn)速差就可以實現(xiàn)變速變矩了。由于液力變矩器自動變速變矩范圍不夠大，因此在渦輪后面再串聯(lián)幾排行星齒輪來提高效率，液壓操縱系統(tǒng)會隨發(fā)動機(jī)工作的變化而自行操縱行星齒輪，從而實現(xiàn)自動變速變矩。輔助機(jī)構(gòu)自動換檔不能滿足行駛上的多種需要，例如停泊、后退等，所以還設(shè)有干預(yù)裝置(即手動撥桿)，標(biāo)志P(停泊)、R(后位)、N(空位)、D(前進(jìn)位)，另在前進(jìn)位中還設(shè)有“2”和“1”的附加檔位，用以起步或上斜坡之用。由于將其變速區(qū)域分成若干個變速比區(qū)段，只有在規(guī)定的變速區(qū)段內(nèi)才是無級的，因此AT實際上是一種介于有級和無級之間的自動變速器。 　　液力自動變速器通常有兩種類型：一種為前置后驅(qū)動液力自動變速器；另一種為前置前驅(qū)動液力自動變速器。液力自動變速器電子控制通過動力傳動控制模塊(Power-transmissionControlModule，PCM)接收來自汽車上各種傳感器的電信號輸入，根據(jù)汽車的使用工況對這些信息處理來決定液力自動變速器運行工況。按照這些工況，動力傳動控制模塊給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，并實現(xiàn)下列功能：變速器的升檔和降檔；一般通過操縱一對電子換檔電磁閥在通/斷兩種狀態(tài)中轉(zhuǎn)換；通過電子控制壓力控制電磁閥(PressureControlSolenoid，PCS)來調(diào)整管路油壓；變矩器離合器(TorqueConverterClutch，TCC)用以控制電磁閥的結(jié)合和分離時間。 　　自動變速器主要是根據(jù)車速傳感器(VehicleSpeedSensor，VSS)、節(jié)氣門位置傳感器(17hrottlePositionSensor，TPS)以及駕駛員踩下加速踏板的程度進(jìn)行升位和降位控制。 　　 2：AMT傳動系統(tǒng)的工作原理 　　 AMT、傳動系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的固定軸式變速器和干式離合器的基礎(chǔ)上，應(yīng)用微電子駕駛和控制理論，以電子控制單元(ECU)為核心，通過電動、液壓或氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)對選換檔機(jī)構(gòu)、離合器、節(jié)氣門進(jìn)行操縱，來實現(xiàn)起步和換檔的自動操作。AMT傳動系統(tǒng)的基本控制原理是：ECU根據(jù)駕駛員的操縱(節(jié)氣門踏板、制動踏板、轉(zhuǎn)向盤、選檔器的操縱)和車輛的運行狀態(tài)(車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、變速器輸入軸轉(zhuǎn)速)綜合判斷，確定駕駛員的意圖以及路面情況，采用相應(yīng)的控制規(guī)律，發(fā)出控制指令，借助于相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對車輛的動力傳動系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合操縱。 　　AMT、傳動系統(tǒng)是對傳統(tǒng)干式離合器和手動齒輪變速器進(jìn)行電子控制實現(xiàn)自動換檔，其控制過程基本是模擬駕駛員的操作。ECU的輸入有：加速踏板信號、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、車速等。ECU根據(jù)換檔規(guī)律、離合器控制規(guī)律、發(fā)動機(jī)節(jié)氣門自適應(yīng)調(diào)節(jié)規(guī)律產(chǎn)生的輸出，對節(jié)氣門開度、離合器、換檔操縱三者進(jìn)行綜合控制。 　　離合器的控制是通過三個電磁閥實現(xiàn)的，通過油缸的活塞完成離合器的分離或接合。ECU根據(jù)離合器行程的信號判斷離合器接合的程度，調(diào)節(jié)接合速度，保證接合平順。 　　換檔控制一般是在變速器上交叉地安裝兩個控制油缸。選檔與換檔由四個電磁閥根據(jù)ECU發(fā)出指令進(jìn)行控制。 　　在正常行駛時，節(jié)氣門開度的控制由駕駛員直接控制加速踏板，其行程通過傳感器輸入到：ECU，ECU再根據(jù)行程大小，通過對步進(jìn)電動機(jī)控制來控制發(fā)動機(jī)節(jié)氣門開度。在換檔過程，踏板行程與節(jié)氣門開度并非完全一致，按換檔規(guī)律要求先減小節(jié)氣門開度，進(jìn)入空檔，在掛上新的檔位后，接合離合器，隨著傳遞發(fā)動機(jī)扭矩增大的同時，節(jié)氣門開度按一定的調(diào)節(jié)規(guī)律加到與加速踏板對應(yīng)的開度。 　3：CVT傳動系統(tǒng)的工作原理 　　 CVT采用傳動帶和可變槽寬的帶輪進(jìn)行動力傳遞，即當(dāng)帶輪變化槽寬時，相應(yīng)地改變驅(qū)動輪與從動輪上傳動帶的接觸半徑而進(jìn)行變速，傳動帶一般有橡膠帶、金屬帶和金屬鏈等。CVT是真正的無級變速，它的優(yōu)點是重量輕、體積小、零件少。與AT比較，它具有較高的運行效率，油耗也較低。但CVT的缺點也很明顯，就是傳動帶很容易損壞，不能承受過大的載荷，因此在自動變速器中占有率較低。 　　CVT與AMT和AT相比，最主要的優(yōu)點是它的速比變化是無級的，在各種行駛工況下都能選擇最佳的速比，其動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放與AT相比都得到了很大的改善。但是CVT不能實現(xiàn)換空位，在倒位和起步時還得有一個自動離合器，有的采用液力變矩器，有的采用模擬液力變矩器起步特性的電控濕式離合器或電磁離合器。CVT采用的金屬帶無級變速器與AT一般所用的行星齒輪有級變速器比較，結(jié)構(gòu)相對簡單，在批量生產(chǎn)時成本可能低些。