汽车自动变速器

汽车自动变速器常见的有四种型式：分别是液力自动变速器(AT)、机械无级自动变速器(CVT)、电控机械自动变速器(AMT)、双离合器自动变速器(DualClutchTransmission--DCT)。目前轿车普遍使用的是AT，AT几乎成为自动变速器的代名词。AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中液力变扭器是AT最重要的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，兼有传递扭矩和离合的作用。一般来说，自动变速器的挡位分为P、R、N、D、2、1或L等。P(Parking):用作停车之用，它是利用机械装置去锁紧汽车的转动部分，使汽车不能移动。当汽车需要在一固定位置上停留一段较长时间，或在停*之后离开车辆前，应该拉好手制动及将拨杆推进“P”的位置上。要注意的是：车辆一定要在完全停止时才可使用P挡，要不然自动变速器机械部分会受到损坏。另外，自动变速轿车一［装置空挡启动开关，使得汽车只能在“P”或“N”挡才能启动发动机，以避免在其他挡位上误启动时使汽车突然前窜。 R(Reverse)：倒挡，车辆倒后之用。通常要按下拨杆上的保险按钮，才可将拨杆移至“r”挡。要注意的是：当车辆尚未完全停定时，绝对不可以强行转至“r”挡，否则变速器会受到严重损坏。N(Neutral)：空挡。将拨杆置于的”挡上，发动机与变速器之间的动力已经切断分离。如短暂停留可将拨杆置于此挡并拉出手制动杆，右脚可移离刹车踏板稍作休息。 D(Drive)：前进挡，用在一般道路行驶。由于各国车型有不同的设计，所以“D”挡一般包括从1挡至高挡或者2挡至高挡，并会因车速及负荷的变化而自动换挡。将拨杆放置在“D”挡上，驾车者控制车速快慢只要控制好油门踏板就可以了。 2(SecondGear):1挡为前进挡，但变速器只能在1挡、2挡之间变换，不会跳到3挡和4挡。将拨杆放置在2挡位，汽车会由1挡起步，当速度增加时会自动转1挡。2挡可以用作上、下斜坡之用，此挡段的好处是当上斜或落斜时，车辆会稳定地保持在1挡或2挡位置，不会因上斜的负荷或车速的不平衡、令变速器不停地转挡。在落斜坡时，利用发动机低转速的阻力作制动，也不会令车子越行越快。 1(FirstGear)：1挡也是前进挡，但变速器只能在1挡内工作。不能变换到其他挡位。它用在严重交通堵塞的情况和斜度较大的斜坡上最能发挥功用。上斜坡或下斜坡时，可充分利用汽车发动机的扭力。自动变速器按前进挡的档位数不同，可分为2个前进挡、3个前进挡、4个前进挡三种。早期的自动变速器通常为2个前进挡或3个前进挡。这两种自动变速器都没有超速挡，其最高挡为直接挡。新型轿车装用的自动变速器基本上都是4个前进挡，即设有超速挡。这种设计虽然使自动变速器的构造更加复杂，但由于设有超速挡，大大改善了汽车的燃油经济性。工作过程自动变速器之所以能够实现自动换挡是因为工作中驾驶员踏下油门的位置或发动机进气歧管的真空度和汽车的行驶速度能指挥自动换挡系统工作，自动换挡系统中各控制阀不同的工作状态将控制变速齿轮机构中离合器的分离与结合和制动器的制动与释放，并改变变速齿轮机构的动力传递路线，实现变速器挡位的变换。 传统的液力自动变速器根据汽车的行驶速度和节气门开度的变化，自动变速挡位。其换挡控制方式是通过机械方式将车速和节气门开度信号转换成控制油压，并将该油压加到换挡阀的两端，以控制换挡阀的位置，从而改变换挡执行元件（离合器和制动器）的油路。这样，工作液压油进入相应的执行元件，使离合器结合或分离，制动器制动或松开，控制行星齿轮变速器的升挡或降挡，从而实现自动变速。电控液力自动变速器是在液力自动变速器基础上增设电子控制系统而形成的。它通过传感器和开关监测汽车和发动机的运行状态，接受驾驶员的指令，并将所获得的信息转换成电信号输入到电控单元。电控单元根据这些信号，通过电磁阀控制液压控制装置的换挡阀，使其打开或关闭通往换挡离合器和制动器的油路，从而控制换挡时刻和挡位的变换，以实现自动变速。工作原理1：AT传动系统的工作原理 AT传动系统的结构与手动档相比，在结构和使用上有很大的不同。手动档主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而AT传动系统是由液力变矩器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中，液力变扭器是AT最具特点的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，它直接输入发动机动力，并传递扭矩，同时具有离合作用。泵轮和涡轮是一对工作组合，它们就好似相对放置的两台风扇，一台风扇吹出的风力会带动另一台风扇的叶片旋转，风力成了动能传递的媒介，如果用液体代替空气成为传递动能的媒介，泵轮就会通过液体带动涡轮旋转，再在泵轮和涡轮之间加上导轮，通过反作用力使泵轮和涡轮之间实现转速差就可以实现变速变矩了。由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大，因此在涡轮后面再串联几排行星齿轮来提高效率，液压操纵系统会随发动机工作的变化而自行操纵行星齿轮，从而实现自动变速变矩。辅助机构自动换档不能满足行驶上的多种需要，例如停泊、后退等，所以还设有干预装置（即手动拨杆），标志P（停泊）、R（后位）、N（空位）、D（前进位），另在前进位中还设有“2”和“1”的附加档位，用以起步或上斜坡之用。由于将其变速区域分成若干个变速比区段，只有在规定的变速区段内才是无级的，因此AT实际上是一种介于有级和无级之间的自动变速器。 液力自动变速器通常有两种类型：一种为前置后驱动液力自动变速器；另一种为前置前驱动液力自动变速器。液力自动变速器电子控制通过动力传动控制模块（Power-transmissionControlModule，PCM）接收来自汽车上各种传感器的电信号输入，根据汽车的使用工况对这些信息处理来决定液力自动变速器运行工况。按照这些工况，动力传动控制模块给执行机构发出指令，并实现下列功能：变速器的升档和降档；一般通过操纵一对电子换档电磁阀在通/断两种状态中转换；通过电子控制压力控制电磁阀（PressureControlSolenoid，PCS）来调整管路油压；变矩器离合器（TorqueConverterClutch，TCC）用以控制电磁阀的结合和分离时间。 自动变速器主要是根据车速传感器（VehicleSpeedSensor，VSS）、节气门位置传感器（17hrottlePositionSensor，TPS）以及驾驶员踩下加速踏板的程度进行升位和降位控制。 2：AMT传动系统的工作原理 AMT、传动系统是在传统的固定轴式变速器和干式离合器的基础上，应用微电子驾驶和控制理论，以电子控制单元（ECU）为核心，通过电动、液压或气动执行机构对选换档机构、离合器、节气门进行操纵，来实现起步和换档的自动操作。AMT传动系统的基本控制原理是：ECU根据驾驶员的操纵（节气门踏板、制动踏板、转向盘、选档器的操纵）和车辆的运行状态（车速、发动机转速、变速器输入轴转速）综合判断，确定驾驶员的意图以及路面情况，采用相应的控制规律，发出控制指令，借助于相应的执行机构，对车辆的动力传动系统进行联合操纵。AMT、传动系统是对传统干式离合器和手动齿轮变速器进行电子控制实现自动换档，其控制过程基本是模拟驾驶员的操作。ECU的输入有：加速踏板信号、发动机转速、节气门开度、车速等。ECU根据换档规律、离合器控制规律、发动机节气门自适应调节规律产生的输出，对节气门开度、离合器、换档操纵三者进行综合控制。 离合器的控制是通过三个电磁阀实现的，通过油缸的活塞完成离合器的分离或接合。ECU根据离合器行程的信号判断离合器接合的程度，调节接合速度，保证接合平顺。 换档控制一般是在变速器上交叉地安装两个控制•。选档与换档由四个电磁阀根据ECU发出指令进行控制。 在正常行驶时，节气门开度的控制由驾驶员直接控制加速踏板，其行程通过传感器输入到：ECU，ECU再根据行程大小，通过对步进电动机控制来控制发动机节气门开度。在换档过程，踏板行程与节气门开度并非完全一致，按换档规律要求先减小节气门开度，进入空档，在挂上新的档位后，接合离合器，随着传递发动机扭矩增大的同时，节气门开度按一定的调节规律加到与加速踏板对应的开度。 3：CVT传动系统的工作原理 CVT采用传动带和可变槽宽的带轮进行动力传递，即当带轮变化槽宽时，相应地改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半径而进行变速，传动带一般有橡胶带、金属带和金属链等。CVT是真正的无级变速，它的优点是重量轻、体积小、零件少。与AT比较，它具有较高的运行效率，油耗也较低。但CVT的缺点也很明显，就是传动带很容易损坏，不能承受过大的载荷，因此在自动变速器中占有率较低。 CVT与AMT和AT相比，最主要的优点是它的速比变化是无级的，在各种行驶工况下都能选择最佳的速比，其动力性、经济性和排放与AT相比都得到了很大的改善。但是CVT不能实现换空位，在倒位和起步时还得有一个自动离合器，有的采用液力变矩器，有的采用模拟液力变矩器起步特性的电控湿式离合器或电磁离合器。CVT采用的金属带无级变速器与AT一般所用的行星齿轮有级变速器比较，结构相对简单，在批量生产时成本可能低些。控制开关装有自动变速器的汽车通常还提供了许多控制开关，用以控制汽车的行驶状态。比较常见的控制开关如下：超速档开关（O/D）：自动变速器的最高档通常是超速档。超速开关关闭后，D档行驶时，自动变速器将无法换入超速档。通常在上坡及路面状况不良时应考虑将此开关关闭。模式选择开关：现在多数自动变速器都会提供模式选择开关，在不同的模式下，自动变速器的换挡规律不同，因而其性能会有所差异。常见的模式有以下几种：经济模式：在此模式下，自动变速器具有较高的燃油经济性，节油性能佳。动力模式:在此模式下，发动机常在大功率范围内运转，使汽车具有较高的动力性能和爬坡能力。标准模式：亦称普通模式。此模式兼顾经济性和动力性。强制降档开关：当加速踏板的位置超过了节气门全开的位置时，此开关接通，变速器自动下降一个档位，以提高汽车的加速性能。保持开关，亦称档位锁定开关或手动换挡开关。部分装有自动变速器的汽车提供此开关，选定后，变速器不能自动换挡，驾驶员通过操纵选档杆（此时选档杆成为换挡杆）手动选择档位。拉维奈尔赫式行星齿轮变速箱采用的是与辛普森式行星齿轮机构一样着名的拉维奈尔赫式行星齿轮机构，这是一种复合式行星齿轮机构，它由一个单行星轮式行星排和一个双行星轮式行星排组合而成：后太阳轮和长行星小齿轮、行星架、环齿轮共同组成一个单行星轮拉维奈尔赫式行星齿轮机构式行星排；前太阳轮、短行星小齿轮、长行星小齿轮、行星架和环齿轮共同组成一个双行星轮式行星排（图7-8）。2个行星排共享一个环齿轮和一个行星架，因此它只有4个独立组件，即前太阳轮、后太阳轮、行星架、环齿轮。这种行星齿轮机构其有结构简单、尺寸小、传动比变化范围大、灵活多变化等特点，可以组成有3个前进档或4个前进档的行星齿轮变速箱。自70年代开始应用于许多轿车，特别是前轮驱动式轿车的自动变速箱，如奥迪、大庆、福特、马自达等车型的自动变速箱。拉维奈尔赫式3档行星齿轮变速箱 在拉维奈尔赫式行星齿轮机构中设置5个换档操作组件（2个离合器、2个制动器和1个单向超速离合器），即可使之成为一个具有3个前进档和1个倒档的3档行星齿轮变速箱。 图7-9为拉维奈尔赫式3档行星齿轮变速箱的结构，图中，前太阳轮、长行星小齿轮、行星架和环齿轮组成一个单行星轮式行星排，也称为前行星排；后太阳轮、短行星小齿轮、长行星小齿轮、行星架和环齿轮组成一个双行星轮式行星排，也称为后行星排。在5个换档操作组件中，离合器C1用于连接输入轴和后太阳轮，它在所有前进档中都处于接合状态，故称为前进离合器；离合器C2用于连接输入轴和前太阳轮，它在倒档和3档（直接档）时接合，故称为倒档及高档离合器；制动器B1用于固定前太阳轮，它在2档时工作，故称为2档制动器；制动器B2用于固定行星架，它在倒档或自动变速箱排档杆位于前进低档时工作，故称为低档及倒档制动器。单向超速离合器F1在逆时针方向对行星架有锁定作用，它只在1档时工作，故称为1档单向超速离合器。 在拉维奈尔赫式3档行星齿轮变速箱的输入轴和行星架之间增加一个离合器，就可以使之成为具有超速档的4档行星齿轮变速箱，图7-10为拉维奈尔赫式4档行星齿轮变速箱结构。与拉维奈尔赫式3档行星齿轮变速箱相比，它仅仅在输入轴和行星架之间增加了一个高档离合器C4。这种行星齿轮变速箱的工作特点是：拉维奈尔赫式4档行星齿轮变速箱1、在1档、2档及倒档的工作情况和拉维奈尔赫式3档行星齿轮变速箱完全相同。2、在3档工作时，高档离合器C4和前进离合器C1同时工作，使后行星排有2个基本组件互相连接，形成直接档。3、4档时，高档离合器C4和2档及4档制动器B1同时工作，使