汽车电子技术电子教案--CHAPTER4Word

　　CHAPTER4

　　自动变速系统的电子控制

　　CHAPTER4.1 概述 自动变速箱分类：有级变化和无级变化传动比两种。有级传动比变速箱的变速控制，也称为换档控制，传动比可以连续无级变化的 变速箱，称为无级变速器(CVT)

　　一、变速控制的目标经济性或动力性最佳 AGFHD:最经济油耗曲线 JIDC:发动机输出转矩最大 (动力性最好)

　　北京航空航天大学 汽车工程系 徐向阳

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　　二、自动变速的类型自动变速就是根据汽车的行驶状态，变速箱自动选择与发动机相 匹配的档位。 第一台自动换档的变速箱于1940年在美国出现，60年代后期，美 国轿车已普遍使用，92年美国自动变速箱的装车率达87%。 自动变速箱优点：操作简单，对驾驶技术要求低，提高安全性；充 分发挥动力传动系统的性能；换档平稳，提高舒适性和方便性， 减少动力传动系统的冲击，发动机工作平稳，有利于减少污染排 放。 自动变速箱缺点：技术要求高，结构复杂、加工难度大，成本高， 加速性和经济性受影响。 自动变速的类型：液压自动变速(AT)、电液自动变速(EAT)、 机械自动变速箱(AMT)、无级变速(CVT、ECVT)北京航空航天大学 汽车工程系 徐向阳

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　　三、各类自动变速箱的特点1.电控液压自动变速器(EAT)

　　优点国外有成熟技术，广泛应用在各种类型的汽车上。

　　缺点(1)制造工艺复杂，制造成本高，投资规模大 (2)油耗大，经济性差 (3)机构复杂，修理困难，维修成本高 (4)必须使用指定的耐高温液压油 (5)国内没有自主开发能力北京航空航天大学 汽车工程系 徐向阳

　　CHAPTER 4.3 手动换档变速箱的电子控制换档控制过程模拟驾驶员的操作，具有电液自动变速箱的优点，又保留 了手动机械式变速箱效率高、易于控制、生产工艺成熟、成本低等优点。目 前主要应用在中、重型汽车上。

　　一、系统组成换档控制器、ECU、离合器控制、选档与换档控制机构、发动机油门控 制机构、传感器及电源组成。

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　　CHAPTER 4.3二、离合器控制ECU控制M1和M2通电，实现离合器分离操作；通过联合控制M1~M5, 推动伺服缸向左移动，实现离合器的结合操作。 离合器的结合分三个阶段：无转矩传递区(A~B)、转矩传递区(B~C) 和转矩不再增长区(C~D)。

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　　离合器分离结合控制要点：

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　　1、部分结合点检测 B点——部分结合点。检测方法：当换档控制器在空挡位置时，启动发动机时检 测此点位置，并存于ECU的存储器中。 2、起步和换档时的离合器控制 通过确定油缸行程和速度的最优控制规律来控制离合器的结合。控制参数包括： (1)反映驾驶员意愿的信号----油门踏板的压缩量 (2)反映汽车运行状态信号----发动机转速、变速箱输入轴转速、离合器传递 转矩特性。 慢起步：利用油门踏板操作来控 制离合器的结合 正常起步：利用发动机转速、和 变速箱输入轴转速来控制离合器 的结合

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　　CHAPTER 4.3 3、制动时离合器控制 普通制动：ECU控制离合器保持结合，直到发动机达到怠速，以利用发动机制动 紧急制动：立即分离离合器，以防止发动机熄火三、换档与选档控制利用两组液压控制油缸：选档控制油缸和换档控制油缸实现， 为保证正确选档和换档，利用传感器检测两组控制油缸活塞杆的 位移来确定其工作位置

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　　CHAPTER 4.3升档和降档的控制策略：直接利用动 力传动系统的牵引特性曲线，按以 下原则来进行

　　1、升档仅以下两个条件同时满足时： (1)通过换档控制规律判断，满足 升档条件； (2)比较新档位的行驶阻力和牵引 力，牵引力大于行驶阻力

　　2、降档满足以下两个条件中的一个： (1)通过换档控制规律判断，满足 降档条件； (2)当前档位牵引力小于行驶阻力

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　　四、油门控制

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　　与发动机控制形式有关。发动机没有采用电子控制，需增加一套控制发动 机油门的机构，一般采用步进电机。

　　控制中应考虑： (1)发动机启动工况：步进电机有足够驱动转矩 (2)发动机油门控制：根据油门踏板的压缩量和所要结合的档位来确定并控制 油门的开度； (3)换档过程中发动 机的控制：通过油门调 整发动机转速，以便换 档平稳 发动机采用电子控制： 通过传动ECU与发动机 ECU进行通讯，或采用 动力总成总体ECU控制

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　　CHAPTER

　　4.4 无级变速的电子控制(ECVT)

　　一、CVT的基本概念理想的汽车变速箱应该是 具有无级变化的传动比：V形带传动(轻型车， 发动机输出功率在40~120kW)、液压传动和液压机械传动(重型车)

　　1、CVT变速原理

　　(1)CVT传动的优点 无级变速传动能使发动机工作在最高效率区，达到最佳的燃油经济性。主要优点： 最大的燃油经济性和最低的排放污染。 集电子控制有级自动变速箱操作方便性与舒适性和手动变速箱的高效率优点 可控制发动机的转速在最小的范围内变化，而使车速在较宽范围内变化 能最好地协调汽车外界行驶条件与发动机符合，充分发挥发动机的功率潜力，

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　　(2)变速原理 变速部分构成：主动带轮(初级轮)、 被动带轮(次级轮)和V形带 变速原理：两个带轮轴距不变，V形带长 度不变，改变半轮间的轴向相对位置。

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　　CHAPTER 4.4V形带：采用钢带，由一层层带有V形斜面的金属片通过柔性的钢带组成，靠V形 金属片传递力，柔性的钢带只起支撑与保持作用。上带为紧带，下带为松带。

　　2、CVT变速系统的组成一般无级变速的传动比为4.69~0.44,故其后需要加主减速器，其前需配 合电磁离合器或带闭锁离合器的液力变矩器，或机械式变速机构以及实现前 进和倒车的“正倒机构”

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　　二、CVT的控制系统1、控制系统组成

　　CHAPTER 4.4

　　普通CVT电子控制系统： 电磁离合器控制：根据发动机转速、车速、油门位置、换档控制器信号 V带变速控制：油门、主动轮转速。控制灵活性受限制。 改进的CVT电子控制系统： 利用主、被动轮转速，发动机油门作为主要输入控制信号，控制电磁离 合器、带轮油压和传动比变化。控制灵活性增强

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　　2、控制方法

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　　以发动机转速为反馈信号，以油门开度等作为控制输入信号，来控制V形 带轮的压力，调节传动比的闭环ECVT控制系统。根据发动机的转速和转矩， 确定施加到主、被动轮上的压力，并由发动机转速构成转速反馈闭环控制， 根据转速的偏差信号，决定升档或降档变速，

　　并输出控制信号控制电液比例 控制阀，控制作用在两个运转带轮上的伺服油缸的压力。采用PID控制技术

　　3、CVT的工作特性

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　　CHAPTER4.5 换档控制的研究进展一、换档品质的改善换档过程的基本要求：(1)换动过程应能迅速完成 (2)换档过程应能平稳过度

　　控制方式：(1)开环控制； (2)闭环控制 1、发动机转矩的定时控制方法 在换档期间通过控制点火延时来 控制发动机的输出转矩，减少变速箱 输出轴上的转矩波动。 2、离合器压力的定时控制方法 以在换档过程中，变速箱输出轴 的转速为控制目标，控制换档过程中 离合器结合的压力，达到控制变速箱 输出扭矩波动的目的北京航空航天大学 汽车工程系 徐向阳

　　控制理论：自适应控制、最优控制、自学习控制、模糊控制等

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　　二、动力传动总成的整体控制动力传动总成的整体控制，可以达到发动机和变速箱最优协调和匹配， 减少传感器数量。两种方法实现整体控制： (1)制订协议，利用数据总线把发动机和变速箱的ECU连接在一起，实现通讯 (2)发动机和变速箱采用同一个ECU。

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