汽车自动变速器电控系统的发展

汽车自动变速器电控系统的发展

1自动变压器的发展1939年，美国通用汽车首先配备了由斯标准驱动器和一个星形齿轮组成的自动液力计算装置。在40年代末50年代初,开始出现根据车速和节气门开度自动控制换档的液力自动换档变速器,使自动变速器进入迅速发展时期。1968年,法国雷诺公司在自动变速器上率先使用电子组件,使自动变速器进入了电子控制时代。1970年,日本丰田、日产采用电子组件控制自动变速器上电磁阀的电流。电子控制自动变速器的飞跃发展是在1982年,这一年丰田公司将微机应用于电子控制自动变速器系统,实现了自动变速器的智能控制。随后,德国Bosch公司于1983研制成功了发动机与自动变速器共享的电子控制单元。电控自动变速器可实现与发动机的最佳匹配,并可获得最佳的经济性、动力性和安全性,达到降低发动机排气污染的目的。因此,电子控制自动变速器被广泛的应用在现代汽车上,并且装车率得到了迅速提高。2电控单元的概念自动变速器电控系统由传感器、电控单元、控制软件和执行组件三部分组成。自动变速器电子控制框图如图1所示。传感器组件一般包括车速传感器、节气门位置传感器、发动机水温传感器、空档起动开关、制动灯开关、超速开关、模式选择开关等,用于感知车速、节气门开度、水温和其它工作情况,并将这些信息转变成电信号输入电控单元。现在我们常见的电控单元是与发动机合为一体的,称为发动机和电子控制自动变速器ECU。它根据传感器输送的信号确定换文件和锁止时机,通过控制相应的电磁阀而达到控制液压系统。执行组件主要指电磁阀,包括换档电磁阀、调压电磁阀、变矩器锁止电磁阀、加力电磁阀、冬天驾驶防滑阀等,它们控制作用于液压阀门上的油压,从而控制换档锁止时机。3排除故障,设计特殊缺陷当车速传感器、电磁阀或者降档开关发生故障,ECU通过“O/DOFF”指示灯的闪烁输出故障代码,以指示故障发生的部位。当ECU监测出上述组件有故障时,它便将之存储在内存中,由于有备用电压,即使发动机熄火也不会消失,。所以,排除故障后,要进行专门的故障代码削除程序才能将之从内存中抹去。若电控系统出现故障,ECU具备电磁阀备用功能和车速传感器备用功能,配合手动换档,使车辆能继续行驶。正常情况下,ECU利用第二车速传感器的信号来进行控制,当第二车速传感器失灵时,则启动第一车速传感器。4电子控制原理电控系统精确控制自动变速器的换档时刻和锁止离合器的工作情况,同时要求使换档更加平顺。4.1下降线的设置这是最基本的控制项目。在自动变速器中,速比进行自动切换的位置称为变速点。变速点是由发动机节气门开度和车速决定,车速提高时的变速点和车速下降时的变速点之间设有“滞后性”。在变速点附近,可防止行使中频繁变速引起的不稳定性。实际上下降线设置在比升速变换线低速一侧。当把变速文件位置存储于ECU中时,在行使中通过切换“特性工况选择开关”,能够选择任意的变速位置。4.2自锁状态下的燃油经济性不利用自锁电磁线圈的开/关控制自锁阀。为了防止在变矩器内的液体空转引起发动机功率损失,在条件完善情况下,尽可能使自锁控制动作。在自锁状态,燃油经济性提高,但是变矩器不能发挥应有的功能。亦即不能增大扭矩,降低了车辆的加速性能。一般而言,在加速工况重视行使性时,自锁点位于车速一侧;在经济工况重视燃油经济性时则位于低车速一侧。4.3转速控制变速器的行星齿轮的各组件在变速过程中,由于离合器与制动器的作用,进行极其频繁的啮合和分离,这时,由于各组件的扭矩变化及旋转部件的惯性力的影响,引起输出轴扭矩的变动。这种扭矩变化导致车辆的加速度变化(变速冲击),使乘员感到极其不舒适。为了缓和变速冲击,要求进行变速控制以减少扭矩变化。与此同时,作为扭矩传动系统,也必须考虑车身整个的振动系统。4.3.1点火时间滞后发动机扭矩控制是指在离合器工作时所传递的扭矩发生下降,限制变速时的扭矩变动,通过变速时发动机的点火时间滞后,使发动机的输出扭矩临时下降,以使离合器接合平缓,在加速上升变速使,输出变速信号,输入轴转速(发动机转速来自变速器输入速度传感器的旋转信号)降低到某一数值时,向发动机ECU提出滞后控制的要求,以使点火时间比标准时间推迟。此外,减缓离合器接合时是接合油压,以限制扭矩的急剧变化。4.3.2电磁线圈的输出离合器油压控制是指调整离合器接合时的工作油压,控制接合力,以减少扭矩的变动。离合器工作油压与蓄压器相连,蓄压器的背压由蓄压器控制阀进行微调整,由线性电磁阀进行调整的油压使蓄压器控制阀进行工作,由此控制电磁线圈的电压空占比。当变速信号被输出,离合器接合开始时,由于输出侧的负荷作用,输入轴转速开始下降。ECU把扭矩变动小的、理想的离合器接合动作的状态,作为输入轴转速的变化状态(目标转速)进行存储,按照输入转速与目标转速差控制作用于电磁线圈电压的空占比。一方面监视输入轴转速,另一方面通过线性电磁线圈控制油压最佳值,减少变速时的扭矩变动,直至离合器接合终了。这样,通过控制蓄压器的背压,修正离合器油压特性与摩擦控制特性之间的偏差,从而获得稳定的变速特性。4.3.3减少扭矩变形在锁止离合器工作时进行变速,由于不能吸收变矩器的流体驱动引起的扭矩变动,以冲击力传向车身。为此采用了如下的减少扭矩变动的方法:当变速时,锁止离合器接合应暂时脱开;在加速升高变速时,从变速转换信号输出起,延迟一定时间,把锁止电磁线圈断开,以脱开离合器,在变速终了后,重新接合锁止离合器,使发动机转速作平顺变化。4.4转速冲击试验在车辆起步时,由于负荷变化和驱动力等原因,使车身后倾,这种现象称为后蹲;在车辆停止使变速器位置从N→D变换,发动机扭矩急速传向输出轴,车辆后部下蹲,于是发生变速冲击。这时不立刻从空档变换到1档,当变换到2档、3档和超速档时,使离合器接合,此后回复到1档,这样能缓和冲击。5发动机电控系统综合控制现代意义上的汽车自动变速器电子控制技术能够实现一机多参数、多规律的控制。一机指采用微机,并在此基础上将控制变速器的微机与控制发动机的微机合并在一起,实现综合控制。控制参数不仅有发动机转速、车速、节气门开度等信号,还有反映发动机、变速器工作环境、车辆行驶环境的信号,这些参数更能全面反映发动机和变速器的实际工况。多规律指在微机中同时存储多种换档规律等,如最佳经济性、动力性、各种加速行驶时的最佳经济性、最佳排放质量等,驾驶员可根据需要调用相应的规律实现最佳换档控制。5.1系统匹配和匹配改善液力耦合变速器的传动效率,开发带有超速档的微机控制的锁止变矩器式自动变速器。通过将微机控制系统与变矩器锁止进行良好的匹配,可以扩大自动变速器的应用范围,降低汽车的制造成本。通过改变软件资料可以很方便地改变自动变速器的换档特性,通过优化自动变速器的硬件结构可以减少摩擦损失,从而改善燃料的经济性和降低变速器的温度。5.2用微型机器控制磁体，增加齿轮数采用微机控制电磁离合器并增加齿轮数,使换档平顺,减轻传动系统的载荷,有利于延长相关零部件的寿命。5.3无氟阻力机液压系统理想的无级变速器是在整个传动范围内都能连续地、无档次地切换