现代汽车自动变速器电子控制系统

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1、现代汽车自动变速器电子控制系统现状和发展趋势初探胡鸿友(上海汽车股份有限公司汽车齿轮总厂)摘要本文在解剖三类代表性的现代汽车自动变速器基本结构的基础上对自动变速器的电子控制系统的硬件和软件的现状进行了较深入的探讨，并对其发展趋势作了介绍，为自动变速系统的开发提供参考。关键词自动变速器电子控制系统1概述变速器是汽车传动系中用来传递和改变由发动机传到驱动轮上的扭矩和转速的装置，它是汽车中决定整车性能的核心部件之一。自汽车诞生以来，变速器象其它所有机械装置一样经历了纯机械结构向机电一体化的演变；经历了人工手动操纵

2、向电子控制自动操纵方向的发展。普遍熟悉的手动换档机械式变速器(MT)是由若干组齿轮组成的机械结构有级变速器，换档通过人工操作结合套或齿轮的移动来实现。存在众所周知的诸多缺点，如因机械结构的限制，变速比级数有限(一般为3-5档，重型车上为3～10档)，因此很难获得与发动机的最佳匹配，很难得到理想的燃油经济性和动力性的协调。因是机械换档，容易造成冲击、摩擦，使零部件寿命缩短。因是人工手动换档，驾车者要频繁地踩踏离合器踏板、制动踏板和油门踏板，变换变速杆位置等，操作技能要求高且使驾车者极易疲劳。自动变速器(AT)

3、是指按照车辆的行驶条件而自动改变传动比和转矩的变速器。自1939年GM开发第一台液压控制自动变速器以来，自动变速器已形成了成熟的实用的几种类型；机械式自动变速器(AMT)、液力机械自动变速器(HMT)和无级变速自动变速器(CVT)。自60年代末第一台分立元件硬接线电子控制的AT开发，开创了AT控制电子化时代，特别是在进入80年代以后，自动变速器引入了以微机为核心的电子控制器，它使传动变速系统成为数字控制与传动技术的结合体，机械系统与存储程序结合的机电一体化产品。尽管它的历史不算长，但取得的成效显著。使得变速

4、器逐步满足了市场对车辆的经济性、动力性、舒适性和环境保护等方面的要求。2电子控制自动变速器的实例2.1电子控制的机械式自动变速器（AMT）80年代中期，日本五十铃ASKA轿车上采用了一种电子控制的五档全同器的机械式自动变速器，型号为NAV1—5。该变速器是由普通手动变速器改装而成，是手动机械变速器自动化装置的典型代表，系统简图如图1所示。图1NAVl—5机械式自动变速器系统简图变速器的主体为离合器十机械变速箱十电液操纵换档机构而成。电液操纵换档机构的核心是电子控制单元(ECU)，它的输入部分为信号拾取传感器

5、，包括车速传感器、发动机转速传感器、变速器输入轴传感器、油门开度传感器、档位传感器等。执行机构，包括发动机节气门执行器、离合器和换档执行器(电磁阀—油缸)。汽车运行时，ECU把驾车者根据对环境的反应，使用选档杆位置和加速踏板位置信号及发动机和车速信号进行综合处理后，在需要变速时，ECU便发出变速的命令，控制油路中的电磁阀开闭，使选档执行器和换档执行器动作，使变速器换入需要的档位。据介绍该变速器具有较高的燃油经济性。系统的换档程序是根据最有经验的驾驶员使用手动变速器的实际操作而编制的。它具有一般自动变速器易于

6、操作等优点。2.2电子控制液力机械自动变速器(HMT)目前SVW帕萨特轿车采用的自动变速器AG4，SGM别克轿车配置的4T65E自动变速器都是HMT的代表。该类变速器系统的典型构成如图2所示。图中系统由机械传动变速机构(POWERTRAINDEVICE)、液压控制系统(PRESSURECONTROLDEVICE)、电子控制单元(ELECTRONICCONTROLDEVICE—ECU)等硬件组成。图2电子控制液力机械自动变速器系统组成简图液力变矩器(TORQUECONVERTER)是构成液力自动变速器不可缺少

7、的核心组成部分。它的特点是在车速低时变矩器能输出大的转矩、车速高时能利用耦合器的高效率。目前液力自动变速器采用的都是这种综合式的液力变矩器。液力变矩器中设置闭锁离合器(LCCKUPCLUTCH)，以提高传动效率，是目前流行结构。行星齿轮装置(PLANETARYGEARUNIT)是由行星机构及其必要的操纵元件组成的。这里所说的操纵元件是指行星排机构中用以换档的多片摩擦式离合器(CLUTCH-ES)、制动器(BRAKES)和换档自由轮机构。通过ECU控制离合器、制动器的闭锁和释放的不同组合达到改变传动比的目的。

8、ECU是自动变速器系统的头脑，它根据车速信号、节气门开度信号、发动机速度信号、油温信号等外部条件、实际工况，确定变速器换档时刻，使液压控制系统的电磁阀动作，控制操纵行星齿轮的离合器和制动器的液压压力，从而使变速器实现变速。通过结合元件(离合器、制动器、自由轮)不同的组合，可获得多种传动比。多数专家认为HMT在性能上优于AMT，自动变矩、容易驾驶、起步及换档平稳、阻隔发动机振动、降低噪声，比较好地解决了变速器与发动