无级变速器在现代汽车上的应用现状分析毕业论文

1、摘要 近年来，随着人们对汽车舒适度和环保节能要求的提高。虽然无级变速器和自动变 速器在操作模式上都可以叫做“自动档”，自动变速器也已经被广泛使用，但是自动变 速器的成本昂贵、结构复杂等缺陷，在许多场合已经不能满足人们的需求，能够连续改 变传动比，进而改善汽车经济性、排放指标和动力性的无级变速器成为汽车变速器的主 要发展方向。无极变速器是由变速传动机构、调速机构以及加压装置或输出机构三部分 组成的一种传动装置，它可以显著提高汽车的经济性，改善汽车的动力性，使汽车发动 机始终运行在最佳目标运行区， 以满足机器或生产系统在运转过程中各种不同工况的要 求，这样就既可减少汽车的换挡冲击，也可减轻驾驶员的

2、劳动强度。目前汽车无级变速 器是汽车最理想的传动系统，具有很大发展空间，必将成为当前的研究热点。 关键关键词 词：无级变速器 经济性结构组成原理 1 Abstract In recent years, as people for car comfort and environmental protection and energy saving requirements of the improved. Although step-less transmission and automatic transmission in the operation mode can be called a

3、uto, automatic transmission has also been used extensively, but the cost of automatic transmission, complicated structure defects such as expensive, in many occasions already cant satisfy peoples needs, for continuous change gear ratios, and improving auto economy, emissions and dynamics performance

4、 step-less transmission become auto transmission of the main development direction. Promise by shifting transmission mechanism is the transmission and speed regulation institutions and pressure device or export agencies three parts of a kind of transmission device, it can greatly improve the efficie

5、ncy of the car, improve the dynamic performance of the car, the engine are always running in the best goal operation area, in order to meet the machine or production system in operation process all kinds of different operating conditions of the requirements so they can both reduce the impact of car

6、shift, also can reduce the labor intensity of the driver. Now automotive step-less transmission is the most ideal car transmission system, has the very big development space, will become the research focus of . Keywords:step-lesstransmissioneconomy structureeprinciple 2 目录 摘摘要要.1 1 AbstractAbstract.

7、2 2 前前言言.5 5 1 1汽车无结构特点级变速器汽车无结构特点级变速器 . 6 6 1.1 良好的行驶性能 .6 1.2 操纵简单.6 1.3 高行车安全性.6 1.4 降低废气排放.7 1.5 经济性 .7 1.6 动力性 .7 1.7 成本 .7 2 2金属式无级变速器金属式无级变速器 . 8 8 2.1 CVT 技术的发展概况 .8 2.2 CVT 工作原理介绍 .9 3 3金属带式无级变速器发展和现状金属带式无级变速器发展和现状 . 1111 3.1 无级变速器的发展历史简述.11 4 4无级变速器的发展前景及未来发展趋势无级变速器的发展前景及未来发展趋势 . 1414 4.1

8、CVT 部件 .14 4.2 CVT 变速器 .15 4.3 发动机与 CVT 集成控制.15 4.4 混合动力 CVT 传动系.15 5 5现代无级变速器汽车动力传动系的控制应用现代无级变速器汽车动力传动系的控制应用 . 1616 5.1 一体化控制思想.16 5.2 一体化控制方式.16 6 6智能控制技术及其在动力传动系统中的应用智能控制技术及其在动力传动系统中的应用 . 1818 6.1 智能控制技术.18 3 6.2 智能控制技术在汽车动力传动系统中的应用.18 7 7无级变速器的应用无级变速器的应用 . 2020 致致谢谢.2222 结束语结束语.2323 参考文献参考文献. 24

9、24 4 前言 目前在汽车上广泛使用的自动变速技术是将液力变矩器和行星齿轮系组合的自动 变速器技术，在主要汽车制造商生产的城市用车中的平均装车率已经达到 70%。但是液 力变矩器和行星齿轮系的组合有着明显的缺点：传动比不连续，只能实现分段范围内的 无级变速；液力传动的效率较低，影响了整车的动力性能与燃料经济性；增加变速器的 档位数来扩大无级变速覆盖范围， 就必须采用较多的执行元件来控制行星齿轮系的动力 传递路线，导致自动变速器零部件数量过多，结构复杂，保养和维护不便。所以汽车行 业早就开始研究其它新型变速技术，无级变速(CVT)技术就是其中最有前景的一种。 CVT(Continuously V

10、ariable Transmission)技术即无级变速技术，采用传动带和 工作直径可变的主、从动轮相配合传递动力。由于CVT 可以实现传动比的连续改变，从 而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员 的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性，所以它是理想的汽车传动装置。 5 1汽车无结构特点级变速器 无级变速器的特点。液力自动无级变速器也存在不足，如传动效率较低，结构复杂 等。但因其无比优越的性能，自动无级变速器的应用仍相当普及。目前 ,国内大多数汽 车采用手动变速器，手动变速器因采用机械传动，故传动效率高、工作可靠、结构简单。 但是，因其动载荷大，易使零件过早地磨损

11、。特别是手动变速器要求驾驶员在外界条件 比较复杂的情况下，频繁地操纵离合器和换挡，增加了驾驶员的负担，使驾驶员易于疲 劳，也不利于安全行车。 无级变速器能进行繁复的加速、减速变速器换挡等功能，具有变速平滑、驾驶轻便 等优点。可以根据发动机的工况和车速情况，自动选择挡位，而且具有下列显著特点: 1.1 良好的行驶性能 CVT 可以在相当宽的范围内实现无级变速,从而获得传动系与发动机工况的最佳匹 配,提高整车的燃油经济性。德国的大众公司在自己的GolfVR6 轿车上分别安装了 4-AT 和 CVT 进行 ECE 市区循环和 ECE 郊区循环测试,证明 CVT 能够有效节约燃油。 1.2 操纵简单

12、汽车的后备功率决定了汽车的爬坡能力和加速能力。汽车的后备功率愈大 ,汽车的 动力性愈好。 由于 CVT 的无级变速特性,能够获得后备功率最大的传动比,所以 CVT 的动 力性能明显优于机械变速器(MT)和自动变速器(AT)。 1.3 高行车安全性 无级变速的速比工作范围宽,能够使发动机以最佳工况工作,从而改善了燃烧过程, 降低了废气的排放量。公司将自已生产的无级变速装车进行测试 ,其废气排放量比安装 4-AT 的汽车减少了大约 10%。 6 1.4 降低废气排放 CVT 系统结构简单,一旦汽车制造商开始大规模生产,CVT 的成本将会比 AT 小。 由于 采用该系统可以节约燃油,随着大规模生产以

13、及系统,材料的革新,CVT 零部件(如传动带 或传动链,主动轮,从动轮和液压泵)的生产成本,将降低 20%-30%。 1.5 经济性 CVT 可以在相当宽的范围内实现无级变速，从而获得传动系与发动机工况的最佳匹 配， 提高整车的燃油经济性。 德国的大众公司在自己的 Golf VR6 轿车上分别安装了 4-AT 和 CVT 进行 ECE 市区循环和 ECE 郊区循环测试，证明 CVT 能够有效节约燃油。 1.6 动力性 汽车的后备功率决定了汽车的爬坡能力和加速能力。汽车的后备功率愈大，汽车的 动力性愈好。由于CVT 的无级变速特性，能够获得后备功率最大的传动比，所以CVT 的 动力性能明显优于机

14、械变速器(MT)和自动变速器(AT)。表 2 为分别安装 4-AT 和 CVT 的 克莱斯勒的 Voyager 轿车的动力性比较，安装 CVT 的汽车拥有更佳的动力性能。 1.7 成本 CVT 系统结构简单，零部件数目比AT(约 500 个)少(约 300 个)，一旦汽车制造商开 始大规模生产，CVT 的成本将会比 AT 小。由于采用该系统可以节约燃油，随着大规模生 产以及系统、材料的革新，CVT 零部件(如传动带或传动链、主动轮、从动轮和液压泵) 的生产成本，将降低 20%-30%。 7 2金属式无级变速器 2.1 CVT 技术的发展概况 CVT 技术的发展,已经有了一百多年的历史。 德国奔

15、驰公司是在汽车上采用 CVT 技术 的鼻祖,早在1886年就将V型橡胶带式CVT安装在该公司生产的汽油机汽车上.1958年, 荷兰的DAF公司H.VanDoorne博士研制成功了名为Variomatic的双V型橡胶带式CVT, 并装备于 DAF 公司制造的 Daffodil 轿车上,其销量超过了 100 万辆。但是由于橡胶带式 CVT 存在一系列的缺陷:功率有限(转矩局限于 135Nm 以下),离合器工作不稳定,液压泵, 传动带和夹紧机构的能量损失较大,因而没有被汽车行业普遍接受。 然而提高传动带性能和 CVT 传递功率极限的研究一直在进行,将液力变矩器集成到 CVT 系统中,主,从动轮的夹紧

16、力实现电子化控制,在 CVT 中采用节能泵,传动带用金属带 代替传统的橡胶带。新的技术进步克服了 CVT 系统原有的技术缺陷,导致了传递转矩容 量更大,性能更优良的第二代 CVT 的面世。 进入 20 世纪 90 年代,汽车界对 CVT 技术的研究开发日益重视,特别是在微型车 中,CVT 被认为是关键技术。全球科技的迅猛发展,使得新的电子技术与自动控制技术不 断被采用到 CVT 中。 1997 年上半年,日本日产公司开发了使用在 2.0L 汽车上的CVT.在此基础上,日产公 司在 1998 年开发了一种为中型轿车设计的包含一个手动换档模式的 CVT。 新型 CVT 采用 一个最新研制的高强度宽

17、钢带和一个高液压控制系统。 通过采用这些先进的技术来获得 较大的转矩能力,日产公司研究开发CVT的电子控制技术,传动比的改变实行全档电子控 制,汽车在下坡时可以一直根据车速控制发动机制动 ,而且在湿滑路面上能够平顺地增 加速比来防止打滑.日产公司计划将它的 CVT 的应用范围从 1.0L 扩大到 3.0L 的轿车。 日本三菱公司已选择了 CVT 平顺无能量损失地传递直喷式发动机的动力来驱动汽 车。V 型带/传动轮机构可以保证在所有速率下发动机动力平顺无间断地传递.CVT 根除 了传统的自动变速器通过齿轮换档时的打齿现象,从而获得更满意的响应和控制。三菱 公司准备采用直喷式发动机(1.5L 或更

18、小)与 CVT 组合。 日本富士重工同时拥有 15 年开发 CVT 的经验。 1997 年 5 月,富士重工将它的 Vistro 8 微型车装配了全计算机控制式 E-CVT(含有六档手动换档模式的 CVT)。驾驶员无须操作 离合器就可以进行六档变速。富士重工在 Pleo 微型车上采用一种有锁止式变矩器的电 控式 CVT,通过小范围锁止可以使液力变矩器的滑动保持在最小值,行星齿轮用来切换前 进档/倒退档.传动比范围从 1:10-5.5:1。 1999 年上半年,美国的福特公司和德国 ZF 公司合作为福特公司的轿车和轻型载货 车生产 CVT。 在巴达维亚和俄亥俄州新建的合资企业将从 2001 年生

19、产为福特公司设计的, 带有电子管理功能的 CFT23 型 CVT.ZF 公司设计的 CVT 是一种变矩器式变速器,使用为安 装横向发动机前轮驱动汽车生产的钢带。 ZF 公司也能为安装纵向发动机的前轮驱动汽车 和后轮驱动汽车生产 CVT 系列.ZF 公司称:与四档自动变速器相比,CVT 系统能够将加速 性能提高 10%,燃油经济性提高 10%-15%.与锁止式变矩器相比,CVT 系统在不漏油的前提 下效率更高。 福特公司正在设计一种与公司内所有轻型载货车匹配的牵引驱动 CVT,包括 后轮驱动和全轮驱动载货车。 牵引驱动使用沿特殊滑液的可移动滑件代替传动带和传动 轮。滑动部分的相对位置决定传动比,

20、由一层部件间非常薄的液油来传递动力。 德国 ZF 公司从 1999 年中期开始为 Rover216 型汽车提供钢带驱动的 VT1 型CVT。 这种 CVT 包括螺旋齿轮或变速器,合适的液压系统,湿式离合器.在系统中集成的 ECU 可 以允许机械,液力和电子系统进一步组合,这就更好地利用了各种系统的独特优点。 德国 博世的电子式CVT控制系统是基于用传感器和执行器单元控制基础上的电子/液力模块. 博世公司已经将独立部件,执行器,传感器和变速器换档 ECU 组成一个单独的模块,变速 器制造商只需增加一个集成控制单元。 2.2 CVT 工作原理介绍 CVT 的主要结构和工作原理如图 3-1 所示，该

21、系统主要包括主动轮组、从动轮组、 金属带和液压泵等基本部件。金属带有两束金属环和几百个金属片构成。主动轮组和从 动轮组都有可动盘和固定盘组成，遇有工作靠近一侧的轮上滑动，另一侧则固定。可动 盘与固定盘都是锥面结构，它们的锥面形成V 型槽来与 V 型金属传动带主动轮齿合。发 动机输出轴输出的动力首先传递到 CVT 的主动轮，然后通过 V 型传动带传动到从动轮， 最后经减速器、差速器传递给车轮来驱动汽车。工作通过主动轮与从动轮的可动盘轴向 移动来改变主动轮、从动轮锥面与V 型传动带齿合的工作半径，从而改变传动比。可动 9 盘的轴向移动量是有驾驶者根据需要通过控制系统自动调节主动轮、 从动轮液压泵油

22、缸 压力来实现的。由于主动轮和从动轮的工作半径可以实现连续调节，从而实现了无级自 动变速。 在金属带式无级变速器的液压系统中 ,从动油缸的作用是控制金属带的张紧力 ,以 保证来自发动机的动力高效、可靠的传递。主动油缸控制主动锥轮的位置沿轴向移动 , 在主动轮组金属带沿 V型槽移动,由于金属带的长度不变,在从动轮组上金属带沿 V型槽 向相反的方向变化。金属带在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化 ,实现速比的 连续变化。 汽车开始起步时,主动轮的工作半径较小,变速器可以获得较大的传动比,从而保证 驱动桥能够有足够的扭矩来保证汽车有较高的加速度 .随着车速的增加,主动轮的工作 半径逐渐减小,从动

23、轮的工作半径相应增大,CVT 的传动比下降,使得汽车能够以更高的 速度行驶,工作原理如图 1-1 所示 图 1-1 无级变速器工作原理 10 3金属带式无级变速器发展和现状 3.1 无级变速器的发展历史简述 无级变速的发展已经有很长的历史，早在 1886 年，德国的 Daimlar Benz 公司就已 经将其应用在汽车上了，只是它是摩擦式无级变速器，是靠皮革或纤维制的圆盘和金属 圆盘的摩擦力来工作的，因而磨损十分严重，寿命很低，但其原理为后来所采用，这就 是带传动式（Belt Drive）或链传动式(Chain Drive)CVT 的前身。1935 年，GM Buick 发明了一种被称为全圆环

24、型（ Full Toroidal）CVT，人们称这种变速器为牵引传动式 (Traction Drive) CVT，它的变速原理如图1-1 所示。当可移动的圆环面沿轴向移动时， 两环面间的辊子沿曲面滑动，改变与传动轴的夹角，实现速比的变化。由于在技术上要 开发能够承受这样大滚压力的轴承及能够承受这样大面压的材料和特殊液体，包括通用 在内的许多公司最终放弃了这种 CVT 的开发。但在这同时，带传动式CVT 也取得了很大 的发展，包括金属链式 CVT 如图 1-1 和金属带式 CVT 如图 1-2。 图 1-2金属链式 CVT图 1-3金属带式 CVT V 型橡胶带式 CVT 最早出现在德国 Dai

25、mlar Benz 公司的汽油机汽车上。1958 年， 荷兰 DAF 公司 H.Van Doorne 博士成功开发出了双 V 型橡胶带 CVT(Variomatic)， 并装备 在 DAF 公司的小型轿车上面。 由于橡胶带的传递容量小、 效率低、 寿命短， H.Van Doorne 博士于 60 年代末又成功研制出了传递容量大、效率高、结构紧凑的金属带式 CVT，称之 为“Transmatic” 。1972 年，H.Van Doorne 博士与 DAF 公司脱离，成立了自己的公司， 即“Van Doornes Transmissie B.V.”公司（简称 VDT 公司） ，专门生产 CVT，所

26、生产 的 CVT 通称为 VDT-CVT，从而开始了CVT 的新时代。VDT-CVT 主要有 P811、P821、P884、 P901 等四种类型，其中P811 和 P821 是第一代产品，P884 和 P901 是第二代产品。P811 11 是以湿式多片离合器作为起步装置，采用机械液压控制系统，而 P821 是以电磁离合器 作为起步装置，采用电液控制系统，两者都是以外啮合齿轮泵作为液压源，并采用单回 路液压系统。第二代产品主要做了如下改进：采用了新型金属带，以液力变矩器作为起 步装置，用双级滚子叶片泵代替了齿轮泵，采用全电子控制系统，因而它们的性能指标 超过了液力机械自动变速器（AT） 。

27、CVT 首次装车并投放市场是 1987 年。 当时， 日本富士重工公司从 VDT 公司购买了金 属带，并得到了 VDT 公司的技术指导，生产了面向 1.0L 轿车的 CVT(与 P821 相当)，并 装在 Subaru Justy 轿车上（排量1.0 升，1984 年上市） 。该CVT 的夹紧力和换挡控制仍 然是采用 VDT 全液压控制，不同之处是采用了电磁离合器作为起步装置，从而起步离合 器实现了电子控制，因而称之为 ECVT。日本本田汽车公司（Honda）也是世界上较早开 发生产CVT的著名公司之一。 1995年9月， Honda公司开发了新一代金属带式CVT即Honda Multi Ma

28、tic，它实现了离合器、换挡和夹紧力的全电子控制。所不同的是将起步离合 器装在了从动轴上，这不仅能够在急刹车时使金属带回到最低档，而且还可最大地保护 金属带，该变速器装在了带有 1.6 升发动机 96 款的 Honda Civic 系列轿车上，并取得 了成功。 与此同时，欧美的通用（GM） 、福特（Ford） 、菲亚特（Fiat） 、大众（VW） 、奥迪及 ZF 等公司也在致力于 CVT 的开发。 继 Subaru 后， 欧洲的 Ford 和 Fiat 也将 VDT-CVT(P811 型)装备于排量 1.11.6L 轿车上，并投入市场。1999 年德国奥迪公司联合 LUK 公司和 Temic

29、公司，开发完成了 FF 纵置式 CVTMultitronic，成功地装在输出转矩 310Nm、排 量 2.8L 的奥迪 A6/A4 和保时捷跑车上，并于20 放到中国市场。该变速器以金属链取代 金属带，融合了当今CVT 的最新技术，与现有金属带式CVT 相比，除结构做了重大改进 外，电液控制系统和控制策略也有了很大改变，如图 1-3 所示。 图 1-4 奥迪 Multitronic 链式 CVT 12 近年来，混和动力汽车在日本取得了很大的发展。而由于无级变速技术允许发动机 处于某一恒定理想工作点，这样在动力的转换和储备中可以最大限度地降低动力损耗、 减少排放和提高效率。据有关试验研究，采用C

30、VT 的混和动力汽车的燃油经济性可以提 高 30，排放可以降低 50左右。 中国拥有世界上发展潜力最大的汽车市场， CVT 技术在汽车发展史上具有变革意义， 在我国生产这种变速器将是历史发展的必然趋势。 金属带式无级变速器将是应用非常广 泛的无级变速，所以攻克CVT 的变速器传动机理和控制等关键技术，对提高国产轿车的 自主研发、缩短与发达国家的差距具有重要的现实意义。它将为我国汽车工业的繁荣发 展以及促进其他相关工业的发展起到重要的作用，并能带来巨大的社会和经济效益。 13 4无级变速器的发展前景及未来发展趋势 随着电子技术、材料及加工技术的发展，CVT 正朝着以下几个方面发展：向 3.0 升

31、 以上排量的汽车上发展，以实现更广泛的应用；更加优越的控制及快捷的反应；更低廉 的价格。 由于采用 CVT 可以达到传动系与发动机工况的最好匹配， 提高整车的燃油经济型和 动力性， 并可以提高操纵方便性和舒适性， 有效地降低了排放污染， 且综合性能优于 AT、 AMT 系统。一些主要的汽车厂开始从液力机械自动变速器过渡到 CVT 系统，或者直接发 展 CVT 系统，或两者兼有之。 近几年来，随着高科技的发展及市场需要，CVT 的机液式控制系统已逐步被电 液式控制系统所取代，从而实现无级变速传动装置与发动机的灵活匹配，以满足多种控 制模式的要求。对各种工况的控制策略也正在进行更加深入的研究，以使

32、CVT 的优越性 更大限度的发挥出来。目前，CVT 的电子控制又进一步向智能化方向发展，如对湿式离 合器的结合采用模糊控制来改善汽车的起动性能等。 同时无级变速器的结构也越来越小 巧和紧凑，加上对前轮驱动的无级变速器进行结构上的修改，使其可用于后轮驱动的汽 车上，进一步增强了 CVT 的应用范围。 4.1 CVT 部件 推式传动带和传动链将在转矩传递容量和专用性上进一步加强。 由于产品数量的迅 速增加，伴随产品过程的进一步自动化，成本会大幅降低。 CVT 专用的液压泵将被推广。用于自动跳合和紧急制动的小型电子驱动泵，和用于 正常工况的发动机驱动泵协同工作，将进一步改善整个变速器的效率。 滑轮优

33、化设计将不仅减小系统的质量和降低成本，而且保证在主、从动轮和传动带 之间的最大传递转矩。不同部件、微处理器和测试设备的电子控制差异，导致非常高的 研究和制造成本，这将通过电液控制模块化设计和大规模生产而减小，从而将柔性的功 能和低廉的成本有机组合。 因为越来越多的 CVT 进入市场，制造商已经开始研究开发 CVT 专用变速器工作液， 14 这将给 CVT 工作特性进一步优化。 4.2 CVT 变速器 大量不同的布置有可能出现，不仅由于汽车驱动差异和要求(FWD、RWD、AWD)，而 且也由于增加传动比覆盖范围的持续要求。 电子化将带来传动比、速度、压力和转矩的更快的、更精确的控制，保证发动机和

34、 变速器更好的调节，提供了不同的行驶模式，例如运动型、舒适型和巡航控制，从而使 用户获得全方位的“行驶乐趣” 。 4.3 发动机与 CVT 集成控制 更精确、更快的CVT 控制，将与发动机控制一起集成到整个传动系管理系统中，使 得油耗和排放的进一步降低。 带有集成发动机管理单元的第一个 CVT 传动系原型已经进 行了行驶循环测试。 4.4 混合动力 CVT 传动系 CVT 将承担带有飞轮储能装置的混合动力传动系设计中的重要角色。采用 CVT 传动 系的混合动力汽车的油耗有可能减少 30%，排放有可能降低 50%。 15 5现代无级变速器汽车动力传动系的控制应用 5.1 一体化控制思想 汽车动力

35、传动系统一体化控制是指应用电子技术和自动变速理论， 以电子控制单元 (ECU)为核心，通过液压执行机构控制离合器的分离和结合、选换挡操作，并通过电子 装置控制发动机的供油实现起步、换挡的自动操作。其基本的控制思想是：根据驾驶员 的意图(加速踏板、制动踏板、操纵手柄等）和车辆的状态（发动机转速、输入轴转速、 车速、档位） ，依据适当的控制规律(换挡规律、离合器结合规律） ，借助与相应的执行 机构（离合器执行机构、选换挡执行机构）和电子装置（发送机供油控制电子装置）对 车辆的动力传动系（发动机、离合器、变速器）进行联合操纵。 5.2 一体化控制方式 控制系统的功能是依据驾驶员的意图和车辆行驶环境的

36、变化，自动调节基础传动 部件的传动比和工作状态， 以实现传动系效率的最佳和车辆整体性能的最优。 一般来说， 车辆控制系统主要有车辆数据采集系统（传感部分） 、电子控制单元和执行机构三大部 分组成。 1车辆数据采集系统（传感部分）的组成控制系统中，车辆按照驾驶员的意图形 式和工作，车辆控制系统必须能够正确识别和实现驾驶员的操纵。驾驶员意识的识别是 通过传感器对车辆控制机构的变化进行检测，并经过分析获得。 在汽车上使用的传感器主要有以下几种：磁电式传感器、磁阻式传感器、光电式传 感器、霍尔式传感器、热敏式传感器、变阻式传感器、压电晶体式传感器等。在动力传 动系统中变速器部分使用的传感器有：发动机转

37、速传感器、车速传感器、节气门开度传 感器、离合器位移传感器等。其中发动机转速传感器、车速传感器和霍尔式传感器等利 用信号原理的传感器，节气门开度传感器和离合器位移传感器均使用变阻式传感器。 除传感器以外，其它信号通过开关和控制器或其他方式进行信号传递。常用的开关 有多功能开关、强制抵挡开关等。开关也是很重要的信息输入手段。 16 2电子控制单元，电子控制单元是整个控制系统的核心。其功能是依据驾驶员意 图和车辆的运动状态参数检测与提供的信号，进行档位转换或工作状态改变。电子控制 单元的主要功能有：信号采集和预处理、驾驶员操纵意识识别、车辆状态识别、换挡决 策（换挡规律） 、换挡品质控制、故障诊断

38、功能、输出和显示等功能。 新一代的控制其功能很全面，控制性能也很好，使用高性能的16 位或 32 位微处理 器，有些甚至试用了定制的微处理器，包含了控制需要的大部分功能，简化了控制电路 而且增强了电路的功能和可靠性。 比如日本的 JATCQ 公司的产品均使用 NEC 和摩托罗拉 16 位和 32 位微处理器；德国的 ZF 使用摩托罗拉 32 位 POWERPC 微处理器开发了 5 档自 动变速器-SHP19 的换挡控制器。 由于控制器的微处理更新换代， 使换挡控制比较复杂， 而且由于处理器的外围电路扩展，使输入输出功能更加强劲。为了使控制性能获得跟大 的提高，在这些控制器中不仅使用了控制程序，

39、还使用了嵌入式实时操作系统。 3执行机构控制系统的输入信号以后，送到控制器进行数据处理，数据处理结束 以后，电子控制单元的控制信号将通过执行机构实现对动力传动系统工作状态的改变， 保证对车辆性能的控制。同时执行机构保证换挡品质的控制。实现档位切换的执行结构 一般都使用电磁阀。 17 6智能控制技术及其在动力传动系统中的应用 6.1 智能控制技术 智能控制的产生来源于被控制系统的高度复杂性、 不确定性及人们对控制性能越来 越高的要求。这种被控系统难以用精确的数学模型（微分方程和差分方程）来描述。而 作为智能控制方法之一的模糊控制与传统控制相比，具有3 个优点：可以从行为上模拟 人的模糊推理和决策

40、过程；不需要建立数学模型即可实现较好的控制；可以实现非线性 控制任务，而常规控制器对非线性特性通常难以实现控制要求。 智能控制技术作为自动控制技术的前沿， 以智能控制理论、 计算机技术、 人工智能、 运筹学为基础，适用于被控对象和环境具有未知或不确定因素、数学模型难以建立、运 行环境和工况发生不可预测的变化等场合。 一个好的智能控制系统应能满足多目标与多 性能指标要求，能利用知识进行推理和学习，能适应对象特性和运行条件的变化，具有 较好的鲁棒性、适应性、容错性、实时性和多样性。 6.2 智能控制技术在汽车动力传动系统中的应用 汽车是一个复杂的多自由度系统，在外界不确定因素的作用下，其动态特性会

41、发生 很大变化甚至失稳。许多专家都在寻求一种有效方法控制汽车的动态特性，使之满足要 求。由于智能控制的性能优于传统控制，因而在汽车领域得到广泛的应用。 1.发动机控制发动机技术决定和影响着整车基本技术的发展。 由于激烈的市场竞争 和新的燃油排放标准的制定和实施， 发动机技术己从单纯追求功率和可靠性转移到追求 良好的燃油经济性和降低废气排放。 发动机的控制包括： 燃油喷射控制、 点火时刻控制、 爆震控制、怠速转速控制、废气再循环控制和空燃比闭环控制等。 90 年代初，菲亚特公司成功地实现了发动机怠速的模糊控制。随后，三菱公司也 不甘落后，提出了相关计划。90 年代中期，Martinez 和 Ja

42、mshidi 将模糊控制运用到发 动机中，控制发动机怠速转速和空燃比，其结构原理如图 4-1 所示 18 图 1-5 发动机模糊控制的结构原理图 该模糊控制器输人速度和加速度的误差，经模糊运算得出一个合适油门开度值 u。 不久，Ma-jors 等人成功地运用神经网络理论实现了发动机燃料空气比的控制。 2传动系统控制，90 年代初，福特公司和宏达公司已经就神经网络和模糊逻辑系 统在汽车的动态特性与控制中的应用进行了许多研究， 日产公司率先用模糊控制器控制 汽车传动系的变速规律和防抱死制动系统的压力调制器。 许多专家都在寻求一种有效方 法控制汽车的动态特性，其原理如图 4-2 所示。该模糊控制器以

43、汽车速度、加速度、油 门开度、 道路阻力、 制动时间和当前变速情况为输入， 经模糊运算后得出合适的换档值。 图 1-6 发动机变速规律原理图 19 7无级变速器的应用 1987 年，日本Subaru 把装备 CVT 变速器的汽车投放市场，获得成功。欧洲的Ford 和 Fiat 也将 VDT-CVT 装备于排量为 1.1L 到 1.6L 的轿车上。随着技术的发展，能源危 机引发全球性的节约能源和环境保护意识的提高，在总结第一代的 CVT 的经验基础上， 开发出了性能更佳，转矩容量更大的 CVT。当前，全世界各大汽车厂商为了提高产品的 竞争力，都大力进行 CVT 的研发工作。现在 NISSAN、T

44、OYOTA、FORD、GM、AUDI 等著名 汽车品牌中，都有配备 CVT 变速器的轿车销售，全世界 CVT 轿车的年产量已达到近 50 万辆。有一点值得注意的是，装备有CVT 的汽车市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透 到北美市场，因此无级变速汽车是当今汽车发展的主要趋势。 无级变速器(CVT：Continuous Variable Transmission)与有级式的主要区别在于： 它的速比不是间断的，而是一系列连续的值，譬如可以从 3.455 一直变化到 0.85。CVT 结构比传统自动变速器简单，体积更小，它既没有手动变速器的众多齿轮副，也没有自 动变速器复杂的行星齿轮组，它主要靠主、从

45、动轮和金属带或滚轮转盘来实现速比的无 级变化。 其原理是与普通的变速箱一样大小不一的几组齿轮在操控下有分有合， 形成不同的 速比，像自行车的踏板经大小轮盘与链条带动车轮以不同的速度旋转。由于不同的力度 对各组齿轮产生的推力大小不一，致使变速箱输出的转速也随之变化，从而实现不分档 次的徐缓转动。 CVT 采用传动带和可变槽宽的棘轮进行动力传递，即当棘轮变化槽宽肘，相应改变 驱动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速，传动带一般用橡胶带、金属带和金属链 等。CVT 是真正无级化了，它的优点是重量轻，体积小，零件少，与AT 比较具有较高的 运行效率，油耗较低。但CVT 的缺点也是明显的，就是传动带很容易损坏，不能承受较 大的载荷，只能限用于在1 升排量左右的低功率和低扭矩汽车，因此在自动变速器占有 率约 4 以下。近年来经过各大汽车公司的大力研究，情况有所改善。CVT 将是自动变速 箱的发展方向。 国内目前有多款车型装备了 CVT，如东风日产天籁、轩逸、奇骏等全系列车型，一 汽大众奥迪，广汽本田飞度，南汽菲亚特西耶那、帕力奥，奇瑞旗云等。 20 我们国家有巨大