液力自动变速器的控制技术.docVIP

液力自动变速器的控制技术 ??? 1.前言 ??? 液力自动变速器的基本形式是液力变矩器与动力换档的旋转轴式机械变速器串联。因它具有对外负载良好的自动调节和适应性，使车辆起步平稳，加速均匀，其减振作用降低了传动系的动载和扭振，延长了传动系的使用寿命，提高了乘坐舒适性、行驶安全性、通过性以及车辆的平均速度。自动变速器的效率低于机械变速器一直是困扰其发展的一个重要原因。为解决这个问题，液力自动变速器历经采用多元件工作轮液力变矩器、闭锁离合器、增加行星齿轮变速器档位、电子控制等多种方法，使之综合经济性能得到了提高。其中最有效的是最近十年来，在控制方面大量应用电子技术，使液力自动变速器的性能上了一个新的台阶。这方面的主要工作有：换档点控制，变矩器闭锁离合器控制，换档质量控制等。 ??? 一个典型的液力自动变速器控制系统如图1所示，主要包括输入信号传感器及开关、电子控制单元和输出执行器件。传感器有与电子燃油喷射发动机控制系统共用的发动机转速、负荷、温度传感器，测量变速器输出转速的传感器以及选档杆位置、换档模式、强制低档开关等。电子控制单元由I/O接口、CPU和存储器(RAM/ROM)组成，其作用是决定最佳档位及变矩器是否闭锁。而动作的实现则依靠电磁液压阀。 ??? 2.换档点的控制 ??? 换档点是变速器输出转速、发动机负荷、选档杆位置开关和换档模式开关的函数。例如驾驶员可以将选档杆置于“D”位置和选取“E(经济)”模式，则换档点由图2所示的换档图所决定。图中横坐标为变速器输出轴转速(相当于车速)，纵坐标为发动机节气门开度(相当于负荷)，图中曲线1-2，2-3，3-4对应于升档时的换档点，而曲线4-3，3-2，2-l对应于降档时的换档点。车速增加时，只要发动机负荷和变速器输出转速所决定的工况点向右越过了相应的升档曲线，变速器自动升一档。而车速下降时，只要发动机负荷和变速器输出转速所决定的工况点向左越过了相应的降档曲线，变速器自动降一档。由曲线形状可看出，发动机负荷大，升档或降档时的车速相应就也越高，以保证汽车大负荷低档行驶时的动力性。因控制单元存储器空间的限制，换档图中的升降档曲线不象过去液压控制方式那样，曲线呈连续光滑形状，而往往呈阶状。 ??? 3.闭锁离合器的控制 ??? 为提高自动变速器的效率，可对液力变矩器实施闭锁，闭锁工作由闭锁离合器来完成，它受发动机负荷、输出轴转速、档位和换档模式共同控制。 ??? 对闭锁离合器均采用电子控制的方法，即由电磁感应式传感器提供变速器输出轴转速信号，节气门位置开关提供发动机负荷信号，再加上换档杆位置和模式开关信号，一并传给控制单元进行处理和控制。执行元件包括开关式电磁阀及脉冲式电磁阀，后者主要是控制闭锁离合器活塞作用油压大小，以改善由液力传动转到机械传动的舒适性。闭锁离合器的锁止虽在各档都可进行，实际上仅限于在三档和四档。图2中的两组虚线和点线即为闭锁离合器锁止和分离曲线。当发动机负荷和变速器输出转速所决定的工况点向右越过了虚线，闭锁离合器锁止，从液力传动转入机械传动。而由于车速下降或发动机负荷增加的原因，当发动机负荷和变速输出转速所决定的工况点向左越过了点线，则闭锁离合器分离，由机械传动变为液力传动。但在两种传动工况转变过程中，由于转速比的变化引起所传递转矩产生一个阶跃，使得传动系出现动载，影响乘坐舒适性。因此，闭锁工况点的选取成为关键问题。 ??? 采用脉冲式电磁阀可以很好地解决这个问题。脉冲式电磁阀由电磁线圈、衔铁、阀芯等组成，其作用是控制油路中油压的大小。与普通开关式电磁阀不同之处在于控制脉冲式电磁阀工作的电信号不是恒定不变的电压信号，而是一个频率固定的脉冲电信号。电磁阀在脉冲电信号的作用下不断反复地开启和关闭泄油孔，电脑通过改变脉冲的宽度，或者说每个脉冲周期内电流接通和断开的时间比例，即所谓占空比(定义为在一个脉冲周期内，通电的时长为A，断电的时长为B，则占空比=A/(A+B)×100%，故其变化范围为0-100%)来改变电磁阀开启和关闭的时间比例，而达到控制油路压力的目的。占空比越大，经电磁阀泄出的液压油就越多，油路压力就越低；反之，占空比越小，油路压力就越高。 ??? 为了利用液力变矩器传力柔和的特点，在换档时也可短时间地分离闭锁离合器，使液力变矩器起作用。 ??? 4.换档质量的控制 ??? 换档质量主要取决于行星齿轮啮合时的平顺性。如图3所示的行星齿轮变速器简图，二档是前行星排的高速档与后行星排的一档组合而得，需参加工作的操纵元件为C2、B0和F2。三档是由前行星排的低速档与后行星排的二档组合而成，需参加工作的操纵元件为C0、C1、B2、F0和F1。当二档换至三档时必须使两个行星排在相反方向上保持同步，也就是说变速器由二档换至三档时，前行星排必须升档，而后行星排必须降档，两者