摘要：近幾年,汽車需求量的上升致使汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,變速器作為汽車生產(chǎn)的重要裝置,對(duì)其技術(shù)以及發(fā)展趨勢的研究十分重要。另外,汽車變速器作為入場主流,其發(fā)展體現(xiàn)著汽車生產(chǎn)發(fā)展趨勢,汽車企業(yè)需要加強(qiáng)對(duì)變速器的研發(fā),尤其是針對(duì)于自動(dòng)變速器。汽車自動(dòng)變速器是一種通用型變速器,也是汽車變速器發(fā)展的主流, 本文先是對(duì)汽車變速器的組成以及工作原理等進(jìn)行了分析,隨后又對(duì)汽車自動(dòng)變速器的具體應(yīng)用、保養(yǎng)策略以及發(fā)展趨勢等展開了探討,以期為相關(guān)人員提供參考。

  電子技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展對(duì)于汽車變速器的發(fā)展具有重要影響,其可以為汽車變速器的研發(fā)提供先進(jìn)技術(shù)支持,致使汽車變速器向自動(dòng)化以及智能化方向發(fā)展,進(jìn)而提高汽車行駛性能。變速器作為汽車生產(chǎn)的重要組成構(gòu)件,自動(dòng)變速器的發(fā)展離不開電子技術(shù)與自控技術(shù)的支持,因汽車自動(dòng)變速器的應(yīng)用逐漸大眾化以及普及化,所以加強(qiáng)對(duì)各種汽車自動(dòng)變速器的深入研究十分重要,同時(shí)還需要詳細(xì)了解汽車自動(dòng)變速器的保養(yǎng)策略,重視汽車自動(dòng)變速器的應(yīng)用與研發(fā)。

  一、汽車變速器相關(guān)內(nèi)容概述

  組成

  汽車變速器的廠牌型號(hào)多種,廠牌型號(hào)不同,其外部形狀以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)等也會(huì)有所不同,但是組成結(jié)構(gòu)基本相似,基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)都是由齒輪式自動(dòng)變速器以及液力變矩器構(gòu)成。如果是根據(jù)部件功能進(jìn)行分類,汽車變速器的組成大致可以分為五部分,分別是供油系統(tǒng)、換擋操縱機(jī)構(gòu)、液力變矩器、自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)以及變速齒輪機(jī)構(gòu)等。其中, 供油系統(tǒng)主要是由管道、油箱、調(diào)壓閥、油泵以及濾清器等構(gòu)成,主要作用是供給、調(diào)節(jié)以及穩(wěn)定系統(tǒng),保護(hù)裝置壓力油,確保系統(tǒng)及裝置正常運(yùn)行,并向機(jī)組各軸承以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供潤滑油,以此冷卻軸承或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。換擋操縱機(jī)構(gòu)主要分為兩種類型,一種是節(jié)氣門閥操縱機(jī)構(gòu),一種是手動(dòng)選擇閥操縱機(jī)構(gòu),其作用是控制自動(dòng)換擋,提高駕駛性能,減少油耗。液力變矩器,安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪之上,應(yīng)用作用與手動(dòng)變速器離合器相類似,可以自動(dòng)改變傳動(dòng)比以及扭矩比等,具有減速增扭功能。自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)具有自動(dòng)接通或切斷換擋離合器以及制動(dòng)器供油油路的作用,借此可以改變齒輪變速器的傳動(dòng)化,完成自動(dòng)換擋操作。變速齒輪系的形式分為兩種,一種是行星齒輪周轉(zhuǎn)輪系(見圖1),一種是普通齒輪定軸輪系,相比于普通齒 輪,行星齒輪的使用范圍更為廣泛。

  工作原理

  汽車自動(dòng)變速器具有自動(dòng)換擋功能,駕駛員踩下油門時(shí)可指揮自動(dòng)換擋系統(tǒng)工作,該系統(tǒng)可以控制變速齒輪機(jī)構(gòu),改變機(jī)構(gòu)動(dòng)力傳遞路線,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋目標(biāo)。液力自動(dòng)變速器具有自動(dòng)變速檔位的功能,其換擋方式具有機(jī)械性特征,可以將車速以及節(jié)氣門開度信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,以此改變換擋執(zhí)行元件油路,控制行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)情況,進(jìn)而可以滿足自動(dòng)變速要求。當(dāng)液力自動(dòng)變速器與電子控制系統(tǒng)相融合時(shí),電控液力自動(dòng)變速器由此誕生,其可以接收駕駛員指令,并將指令信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換,當(dāng)電信號(hào)輸入電控單元后,電控單元可以自動(dòng)控制換擋閥的關(guān)閉與開啟,以此實(shí)現(xiàn)對(duì)離合器與制動(dòng)器油路的控制,完成自動(dòng)變速操作。如果是液力變矩器,其主要是利用液體的流動(dòng)性傳遞 扭矩,同時(shí)借助液壓控制裝置操作行星齒輪系統(tǒng),致使行星齒輪產(chǎn)生傳動(dòng)比,并明確行星齒輪的旋轉(zhuǎn)方向,以此完成升、降檔操作。在自動(dòng)換擋以及變速操作中,行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的調(diào)整以及液壓控制裝置的操控等,都是由汽車自動(dòng)變速器完成,駕駛員只需下達(dá)相關(guān)指令即可。

  二、汽車自動(dòng)變速器的應(yīng)用探究

  無極自動(dòng)變速器

  無極自動(dòng)變速器的英文縮寫為 CVT,不同于傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器,無極自動(dòng)變速器無齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu),其動(dòng)力的傳遞主要依靠于 V 形傳動(dòng)帶與主、從動(dòng)輪,傳動(dòng)比的改變具有連續(xù)性特點(diǎn)。無極自動(dòng)變速器主要是由金屬帶、動(dòng)輪組以及液壓泵等構(gòu)成,其中動(dòng)輪組可以細(xì)分為主動(dòng)輪組與從動(dòng)輪組,二者均是由固定盤與可動(dòng)盤構(gòu)成,且與 V 形帶相嚙合。無極自動(dòng)變速器的優(yōu)點(diǎn)是無級(jí)變速,傳動(dòng)比的改變可連續(xù)完成,汽車變速平順,乘坐舒適,加速性能穩(wěn)定,燃料的選用具有較高的經(jīng)濟(jì)性。與此同時(shí),無極自動(dòng)變速器的動(dòng)力性能良好,低耗油,運(yùn)行可以適當(dāng)減少廢氣排量,且無極自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單,零部件使用量較少,無行星齒輪與齒輪副,進(jìn)而體積與質(zhì)量較為輕小。無極自動(dòng)變速器應(yīng)用的缺點(diǎn)是傳遞扭矩與應(yīng)用范圍有限, 僅能應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)排量小于3.0L的汽車,且傳動(dòng)帶易損壞,更換頻率較高,成本投入較多。當(dāng)前,國內(nèi)奧迪以及奇瑞旗云之星等汽車品牌的生產(chǎn)制造均使用了無極自動(dòng)變速器。

  雙離合自動(dòng)變速器

  雙離合自動(dòng)變速器的英文縮寫為 DCT(見圖2),相比于其他類型的汽車自動(dòng)變速器,該變速器較為先進(jìn),典型的產(chǎn)品代表為6檔雙離合自動(dòng)變速器。雙離合自動(dòng)變速器的輸入總成是一個(gè)實(shí)心軸與外部套筒軸的組合,檔位主要分為奇數(shù)檔與偶數(shù)檔,其中奇數(shù)檔的控制主要依靠于離合器與實(shí)心輸入軸的連接,而偶數(shù)檔的控制主要依靠于離 合器與套筒輸入軸的連接。雙離合自動(dòng)變速器的優(yōu)點(diǎn)是換擋時(shí)間縮短,換擋更為舒適,換擋期間無需中斷動(dòng)力,且動(dòng)力的傳遞與變速的連接等均可以實(shí)現(xiàn)無縫性,變速器應(yīng)用質(zhì)量更高,維修成本偏低,使用壽命較長。與此同時(shí), 雙離合自動(dòng)變速器的加速性能良好,低耗油,高傳動(dòng)效率, 致使汽車運(yùn)行速度更快,且不受傳遞功率限制,適用性較強(qiáng),適用于各種車型。雙離合自動(dòng)變速器應(yīng)用的缺點(diǎn)是電子控制系統(tǒng)較為復(fù)雜,系統(tǒng)操作難度較大,生產(chǎn)制造成本偏高。

  電控機(jī)械自動(dòng)變速器

  電控機(jī)械自動(dòng)變速器的英文縮寫為 AMT,其主要是在手動(dòng)變速器的基礎(chǔ)上增設(shè)電控液壓裝置,該裝置受電子控制單元的控制,以此操縱離合器與換擋桿,實(shí)現(xiàn)離合器的自動(dòng)操作。針對(duì)于有級(jí)機(jī)械變速器的自動(dòng)換擋切換操作,也是由電子控制單元控制,換擋切換需要參考汽車行駛速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及節(jié)氣門開度信號(hào)等。不同于其他 類型的自動(dòng)變速器,電控機(jī)械自動(dòng)變速器將原手動(dòng)變速器的大部分基件進(jìn)行了保留。電控機(jī)械自動(dòng)變速器的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)是高效率傳動(dòng),使用燃料具有較高經(jīng)濟(jì)性,且電控機(jī)械自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)較為簡單,生產(chǎn)與保養(yǎng)成本偏低,一般僅為液力機(jī)械自動(dòng)變速器的1/4左右。與此同時(shí),電控機(jī)械自動(dòng)變速器適用性較強(qiáng),適用于各種車型,如果客戶汽車使用成本有限, 則可以考慮選擇電控機(jī)械自動(dòng)變速器。

  液力機(jī)械自動(dòng)變速器

  液力機(jī)械自動(dòng)變速器的英文縮寫為 AT,其應(yīng)用最為廣泛,重要組成部分包括行星齒輪、液力變矩器以及電子液壓控制系統(tǒng)等,其變速操作的完成需要依靠液力傳遞與行星齒輪,液力變矩器的運(yùn)行需要油液傳遞動(dòng)力,借此吸收沖擊能量,在液體傳遞動(dòng)力“柔性”特征下,液力變矩器可自動(dòng)連接與調(diào)整轉(zhuǎn)速。液力機(jī)械自動(dòng)變速器的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)主要包括換擋平穩(wěn),無沖擊或振動(dòng)現(xiàn)象,變速器轉(zhuǎn)速較為平緩,換擋無需中斷動(dòng)力,自動(dòng)換擋控制難度偏低,且汽車乘坐較為舒適。與此同時(shí),液力機(jī)械自動(dòng)變速器的運(yùn)行不受傳遞功率限制,可適用于多種車型。液力機(jī)械自動(dòng)變速器的缺點(diǎn)包括低傳動(dòng)效率、高耗油,變速器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,生產(chǎn)制造成本較高,日常保養(yǎng)存在一定難度,保養(yǎng)成本較高,且駕駛員在換擋時(shí)可能會(huì)感受到一定的沖擊力, 加之變距范圍有限,所以變速器的變速反應(yīng)較為遲緩,靈敏度低于手動(dòng)變速器。

  三、汽車自動(dòng)變速器的保養(yǎng)策略

  汽車自動(dòng)變速器屬于專業(yè)化設(shè)備,日常保養(yǎng)必不可少,其可以延長變速器使用壽命。汽車自動(dòng)變速器保養(yǎng)策略介紹如下:

  其一,定期檢查自動(dòng)變速器油液。油液質(zhì)量對(duì)于變速器的運(yùn)行具有重要影響,其屬于一種特殊的高級(jí)潤滑油, 油液的基本作用包括冷卻、潤滑以及清洗等,其可以通過傳遞扭矩以及液壓的方式控制離合器以及制動(dòng)器等,保養(yǎng)人員需要保證油液質(zhì)量。與此同時(shí),保養(yǎng)人員需要定期檢查油量,確保油量充足。

  其二,定期檢查手動(dòng)選擋機(jī)構(gòu)。手動(dòng)手柄位置需要對(duì)應(yīng)自動(dòng)變速器內(nèi)部彈簧片位置,保養(yǎng)人員的日常檢查需要注意調(diào)整,以免因換擋沖擊力較大而引發(fā)安全事故。

  其三,定期檢查停車擋制動(dòng)性能。如果是坡上停車,駕駛員需要保證制動(dòng)踏板處于松開狀態(tài),選擋桿處于停車擋,以免出現(xiàn)自滑現(xiàn)象。若想換擋,駕駛員需要優(yōu)先踩下制動(dòng)踏板,隨后換擋。

  四、汽車自動(dòng)變速器的發(fā)展趨勢

  現(xiàn)如今,汽車行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)為綠色環(huán)保,節(jié)能減排, 為積極響應(yīng)國家號(hào)召,汽車自動(dòng)變速器的研究與發(fā)展需要逐漸向小型化以及智能化方向發(fā)展,而汽車自動(dòng)變速器相關(guān)部件的生產(chǎn)需要向輕量化方向發(fā)展。具體發(fā)展趨勢介紹如下:

  其一,小型化方向。汽車自動(dòng)變速器的研發(fā)與生產(chǎn)需要逐漸減輕各零部件質(zhì)量,同時(shí)還需要在保證使用安全的基礎(chǔ)上盡可能縮小變速器體積,減少其空間占用面積,以此擴(kuò)大駕駛空間,提高駕駛員的舒適感,提升汽車生產(chǎn)的競爭實(shí)力。

  其二,智能化方向。信息化時(shí)代,智能技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于汽車生產(chǎn)制造當(dāng)中,汽車自動(dòng)變速器作為汽車生產(chǎn)的重要裝置,其需要順應(yīng)時(shí)代發(fā)展,注重智能化電子系統(tǒng)的應(yīng)用,利用電子技術(shù)合理調(diào)整與控制相關(guān)參數(shù),自行診斷與記錄系統(tǒng)故障,加之微機(jī)控制變速器的應(yīng)用,可以確保汽車自動(dòng)變速器運(yùn)行的穩(wěn)定性。

  其三,輕量化方向。汽車自動(dòng)變速器是由多個(gè)零部件構(gòu)成,為實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)變速器小型化的發(fā)展目標(biāo),變速器各零部件的研發(fā)需要向輕量化方向發(fā)展。以膨脹密封產(chǎn)品為例,該產(chǎn)品的輕量化發(fā)展可以有效控制汽車空間。

  其四,數(shù)字化方向。傳統(tǒng)的變速器主要是開關(guān)觸點(diǎn)型傳感器以及模擬信號(hào)磁電型傳感器等,現(xiàn)如今,汽車自動(dòng)變速器的數(shù)字化發(fā)展使得其傳感器轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)控制下的霍爾型傳感器,該傳感器可以自動(dòng)識(shí)別數(shù)字信號(hào),確保數(shù)據(jù)信息傳遞更加精準(zhǔn)、可靠。當(dāng)前,部分高端車型自動(dòng)變速器的傳感器已實(shí)現(xiàn)數(shù)字化發(fā)展目標(biāo),例如奧迪09E 或09L變速器,其傳感器均為霍爾型傳感器,集成控制效果顯著。

  其五,頻率化方向。傳統(tǒng)汽車自動(dòng)變速器換擋油路的切換控制方式為開關(guān)型電磁閥,其屬于一種開關(guān)型控制法,如果是在6擋系列變速器應(yīng)用下,依據(jù)執(zhí)行器高流量的特點(diǎn),需要選用高頻率脈寬調(diào)至電磁閥,該電磁閥是執(zhí)行器控制類型逐漸向頻率化發(fā)展的典型代表,其可以同時(shí)控制5個(gè)換擋執(zhí)行元件,完成執(zhí)行元件的分離與接合操作。與此同時(shí),頻率化的發(fā)展可以讓換擋油路控制由傳統(tǒng)的開關(guān)型轉(zhuǎn)變成調(diào)節(jié)型,以此提升換擋質(zhì)量。

  五、汽車自動(dòng)變速器新技術(shù)控制分析

  智能型控制

  汽車自動(dòng)變速器的智能型控制可以讓汽車的駕駛更加輕松,可以促進(jìn)汽車行業(yè)的智能化發(fā)展。汽車自動(dòng)變速器新技術(shù)具有一定“智慧”,可以模仿人體大腦感知不同路況、駕駛?cè)藛T性情以及行駛阻力等,并將相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳送至中央控制器,隨后由中央控制器通過對(duì)數(shù)據(jù)信息的分析自動(dòng)換擋變速,控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩以及轉(zhuǎn)速等。在智能型控制下,駕駛?cè)藛T僅需操控加速踏板即可,汽車自動(dòng)變速器會(huì)自動(dòng)完成換擋變速操作。

  自適應(yīng)控制

  在自適應(yīng)控制方面,控制類型主要分為兩種,一種是穩(wěn)態(tài)控制,需要著重考慮換擋執(zhí)行元件摩擦片材料的摩擦系數(shù),另一種是動(dòng)態(tài)控制,其主要的作用是對(duì)換擋時(shí)傳動(dòng)比的變化情況進(jìn)行監(jiān)控。自適應(yīng)控制對(duì)于汽車自動(dòng)變速器的運(yùn)行具有一定的保護(hù)作用,同時(shí)還可以有效控制油泵運(yùn)行壓力,以此有助于提高汽車自動(dòng)變速器新技術(shù)的應(yīng)用 效益,提升汽車自動(dòng)變速器的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

  模糊邏輯控制

  模糊邏輯控制的關(guān)鍵在于模糊控制器的設(shè)計(jì),該控制器屬于一種語言控制器,主要是模擬人類的控制特征,具體設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)選擇、規(guī)則選取以及模糊化與解模糊方法的確定等,其中模糊規(guī)則的選取最為關(guān)鍵,其是模糊控制器的設(shè)計(jì)核心。模糊邏輯控制器的設(shè)計(jì)可以預(yù)測駕駛?cè)藛T的下一個(gè)動(dòng)作,以此合理控制換擋時(shí)間,確保換擋變速 的合理性。

  六、結(jié)束語

  汽車變速器屬于一種變速裝置,主要用于協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及車輪實(shí)際行駛速度等,汽車變速器的高質(zhì)量、高效率運(yùn)行有助于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)最佳性能的發(fā)揮。汽車自動(dòng)變速器作為汽車變速器的發(fā)展主流,其主要包括無極自動(dòng)變速器、雙離合自動(dòng)變速器、電控機(jī)械自動(dòng)變速器以及液力機(jī)械自動(dòng)變速器等四種現(xiàn)代化的自動(dòng)變速器技術(shù),四種變速器的應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)各異。隨著經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,汽車生產(chǎn)技術(shù)水平逐步提高,汽車變速器的設(shè)計(jì)應(yīng)該逐步向小型化、智能化以及輕量化方向發(fā)展。

來源：內(nèi)燃機(jī)與配件  齒輪頭條網(wǎng)

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