機械式自動變速器

機械式自動變速器

1電控機械式自動變速器的最佳換擋規(guī)律的提出

問題的提出:最佳換擋規(guī)律的制定有什么方法?換擋、起步品質(zhì)的評價使用了什么最新手

段？換擋、起步的操縱到底使用了多少操縱方式,最新的有什么？離合器操縱的詳盡內(nèi)容。

執(zhí)行單元,特別的電機的操縱是如何實現(xiàn)的。對發(fā)動機的操縱能夠滿足要求不?

換擋規(guī)律

電控機械式自動變速器的最佳換擋規(guī)律是車輛狀態(tài)與最佳擋位間的一個非線性關(guān)

系，往往以數(shù)據(jù)表的形式給出。用這些數(shù)據(jù)去訓(xùn)練一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，就可使表中反映的換擋規(guī)

律存到I網(wǎng)絡(luò)中;在線應(yīng)用時，就可用其計算最佳擋位。

［換擋規(guī)律是指兩排擋間自動換擋時刻隨操縱參數(shù)變化的規(guī)律。

換擋特性是指相鄰的兩擋在換擋過程中油門的不一致開度下，加速度與車速的關(guān)系

牽引力與車速的關(guān)系、與油耗與車速的關(guān)系。

最佳換擋動力特性曲線在某一油門開度下相鄰擋的曲線交點就是確保最佳動力性的

換擋點，把各油門開度下的最佳換擋點聯(lián)接起來，便得到最佳換擋動力特性曲線。

液力機械式自動變速器技術(shù)及進展.CAJ］

［換擋規(guī)律是指用什么參數(shù)來操縱換擋，在何時換擋。換擋規(guī)律的好壞直接影響車輛的

燃油經(jīng)濟性與動力性，是AMT開發(fā)的一個關(guān)鍵。

該規(guī)律是當(dāng)前使用最多的形式⑵,操縱參數(shù)多為油門開度與車速。兩參數(shù)換擋規(guī)律是

以穩(wěn)固行駛為前提的，它沒有很好地解決在坡道等道路環(huán)境下的意外換擋問題。日本學(xué)者

Sasaki［3］等使用模糊換擋策略，事實上質(zhì)是增加了模糊的岐道信息，以此修正兩參數(shù)換擋規(guī)律,

成功地解決了AMT車輛在坡道不能正確執(zhí)行駕駛員意圖的問題，但這種方法使得系統(tǒng)變得

及雜。實際上起步、換擋時均處于非穩(wěn)固狀態(tài),以反映真實動態(tài)過程的3參數(shù)（車速、油門與

加速度操縱）才能使車輛真正發(fā)揮出最佳性能;經(jīng)試驗，性能明顯優(yōu)于兩參數(shù)操縱［2］。

汽車自動變速器CAJ1

［自動變速器的邏輯操縱模塊相當(dāng)于駕駛員的邏輯思維。通過速度傳感器能夠測得當(dāng)

前的車輛速度Vt，將這一速度與換擋點求取模塊中所求得的升擋速度Vup及降擋速度V

down按照一定的邏輯相比較，從而決定升擋、降擋或者保持。假如邏輯推斷結(jié)果是升擋,

則向換擋操縱器發(fā)出升擋信號;假如邏輯推斷結(jié)果是降擋，則向換擋操縱器發(fā)出降擋信號;假

如邏輯推斷為保持，則小發(fā)出操縱信號。圖5為這一邏輯推斷的原理圖。

讀人速度信號“

發(fā)出降

技信號

圖5換擋邏輯判斷圖

最住燃油經(jīng)濟性換擋規(guī)律理論及其應(yīng)用研究.CAJI

甩控機械式自動變速器能按給定的算法由車輛狀態(tài)確定最佳擋位，并自動操縱節(jié)氣門、

離合器、變速箱協(xié)調(diào)工作，完成換擋過程。它為解決自動變速，提高汽車經(jīng)濟性、動力性與

減輕司機勞動強度提供了一條新途徑。它的核心工作之一是得到最佳換擋規(guī)律，并轉(zhuǎn)換為電

控系統(tǒng)的擋位判別算法。

最佳換擋規(guī)律是描述當(dāng)前車輛狀態(tài)的參數(shù)（如油門、速度等）與最佳擋位之間關(guān)系的函

數(shù)，它是分段非線性函數(shù).現(xiàn)在通常是利用微機根據(jù)存入的換擋規(guī)律數(shù)據(jù)表求最佳擋位，但

當(dāng)模型復(fù)雜，參數(shù)增加時，使用這種方法會遇到一些困難。由于它沒有對車輛參數(shù)改變的習(xí)

慣能力，不能在線修正，道整困難。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在解決非線性問題與從數(shù)據(jù)中提取規(guī)律方

面具有優(yōu)勢，為解決最佳擋位計算提供了一個簡單、有效的新方法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在自習(xí)慣與知

識學(xué)習(xí)方面能力很強，這使它構(gòu)成的操縱系統(tǒng)的環(huán)節(jié)更具習(xí)慣性，甚至可實現(xiàn)在線的自學(xué)習(xí)

功能。本文給出了一個基于前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP算法的電控機械式自動變速器最佳擋位判別的

方法。

問題的提出：最佳換擋規(guī)律的多參數(shù)習(xí)慣性。參數(shù)增多，模型變得復(fù)雜，在線計算查

詢困難，修正調(diào)整困難。

解決方法：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在解決非線性問題與從數(shù)據(jù)中提取規(guī)律方面

具有優(yōu)勢，為解決最佳擋位計算提供了一個簡單、有效的新方法。

換擋規(guī)律的來源：

1換擋規(guī)律有兩個來源，一是模仿熟練司機換擋的過程，得到的是司機換擋時推斷的

知識;

2是按汽車變速理論，以一定的目標函數(shù)與約束條件進行優(yōu)化，得到運動狀態(tài)與最佳擋位的

關(guān)系。電控自動變速器擋位決策神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法CAJ

動態(tài)三參數(shù)換擋規(guī)律

動態(tài)三參數(shù)最佳燃油經(jīng)濟性換擋規(guī)律制定方法較為復(fù)雜，不易實現(xiàn)，同時在制定過程中沒有考

慮質(zhì)量對換擋規(guī)律的影響。而實際上，關(guān)于載重汽車或者客車，由于載重量或者乘客數(shù)量的增

加，汽車質(zhì)量是變化的，因此質(zhì)量對換擋規(guī)律的影響不可忽視。［關(guān)于載荷量發(fā)生變化的載重

車，客車需在三參數(shù)外考慮質(zhì)量這一因素］

最佳燃油經(jīng)濟性換擋規(guī)律理論及其應(yīng)用研究CAJ

換擋品質(zhì)

定義：

換擋品質(zhì)一一所謂換擋品質(zhì)是指在保證汽車動力性與動力傳動系統(tǒng)壽命的前提卜.,

能夠迅速而平穩(wěn)換擋的程度，集中表達為舒適性。

AMT換擋品質(zhì)的研究.KDH

［換擋品質(zhì)是指在保證動力傳動系統(tǒng)壽命的前提下，能夠迅速、平穩(wěn)換擋的程度.其評

價指標要緊有耐久性、動力性與舒適性。提高電控機械式自動變速器換擋品質(zhì)實驗方法的研

究.CAJ1

耐久性（對AMT）——要緊反映動力傳動系統(tǒng)各部件的壽命應(yīng)滿足使用的要求；

I耐久性要緊指換擋過程而動力傳動系統(tǒng)各部件壽命的影響。由于動力傳動系統(tǒng)各部件之間

都是剛性連接，在動力中斷與接合過程中不可避免的振動與沖擊都會影響它們的壽命,特別是

離合器的接合過程，要通過滑磨階段,滑磨時間的長短將直接影響離合器的使用壽命。因此從

耐久性方面考慮既要避免大的沖擊，乂要盡量減少離合器的滑磨時間。提高電控機械式自動

變速器換擋品質(zhì)實驗方法的研究.CAJ］

動力性----------------要緊指換擋過程中的動力中斷時間要盡可能少，以減少不必要的動

力浪費，提高車輛的動力性與運輸效率；

［關(guān)于換擋過程來說，動力性要緊指換擋過程中的動力中斷時間要盡可能少，以減少不必要的

動力浪費,提高車輛的動力性與運輸生產(chǎn)率。1

舒適性-----------------要緊從乘員的感受來考慮，要求在換擋過程中無換擋沖擊，無發(fā)動

機的特殊噪聲，使乘員無不適的感受，甚至無換擋的感受。

［舒適性要緊從乘員的感受來考慮，要求換擋過程平順，不要使乘員產(chǎn)生不適的感受。造成這種

不舒適感受的因素要緊有換擋沖擊與換擋噪聲。換擋沖擊是動力中斷、結(jié)合與傳動比的改變

引起的，換擋噪聲指換擋過程中產(chǎn)生的不正常的發(fā)動機異響，要緊是由于不正確的換擋時序引

起的。］

1.1換擋品質(zhì)評價指標

換擋品質(zhì)評價指標很多，也很復(fù)雜，從簡單有用的觀點出發(fā)，僅以離合器壽命、換擋時

間與沖擊度作為換擋品質(zhì)的評價指標來進行研究。

離合器壽命

眾所周知，AMT系統(tǒng)的關(guān)鍵與難點就是離合器操縱，AMT的耐久性就集中表達在離合

器的使用壽命上，它應(yīng)與原手動換擋車輛的離合器壽命大體相當(dāng)。

換擋時間t

換擋時間是能夠反映換擋品質(zhì)的綜合性指標，好的換擋品質(zhì)要求在平順換擋的基礎(chǔ)上，

換擋時間耍盡量少。換擋時間的數(shù)學(xué)表達式為：

AMT換擋品質(zhì)的研究.KDH

摘要:開發(fā)電機驅(qū)動式自動變速操縱系統(tǒng)，以離合器的輸出軸轉(zhuǎn)速與離合器輸入軸與輸

出軸轉(zhuǎn)速差為操縱參數(shù)，使用PD操縱算法操縱升擋時離合器的接合過程;同時操縱發(fā)動機斷

油電磁閥的斷油與供油規(guī)律，實現(xiàn)對發(fā)動機（即離合器輸入軸）輸出轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)速的有效操

縱.研究說明,該種換擋操縱方法縮短了換擋時間，減小了滑磨角.

1目的：縮短換擋時間，減小滑磨角

2方法：使用PD操縱算法（積分分離PID操縱算法）操縱升擋時離合器的接合過程;

同時操縱發(fā)動機斷油電磁閥的斷油與供油規(guī)律,實現(xiàn)對發(fā)動機（即禽合器輸入軸）愉出轉(zhuǎn)矩與

輸出轉(zhuǎn)速的有效操縱.

3操縱參數(shù)：離合器的輸出軸轉(zhuǎn)速、離合器輸入軸與輸出軸轉(zhuǎn)速差

，圖2禽臺器PD卷制器原理結(jié)構(gòu)圖

發(fā)動機斷油操縱對AMT換擋品質(zhì)的影響.CAJ

1.3起步品質(zhì)的研究

起步品質(zhì)的定義

車輛的起步品質(zhì)是指在保證動力傳動系統(tǒng)壽命的前提下，能夠在各類工況下

根據(jù)駕駛員的起步意圖平穩(wěn)、順利完成起步過程的程度。['葛安林車輛自動變速理論與設(shè)

計北京總機械工業(yè)出版蒞1991.5]

起步品質(zhì)的評價指標

a動力性指標（加速度a）

動力性指標要緊指加速度，即車輛能夠根據(jù)駕駛員的愿望以其所期望的加速度實現(xiàn)

各類起步意圖如平穩(wěn)起步、急起步等。由車輛運動動力學(xué)可推得加速度a的數(shù)學(xué)表達式c['葛

安林車輛自動變速理論與設(shè)計北京總機械工業(yè)出版社199I.5]

250

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離合器分陶軸承位移X/mm

圖2離合器分離軸承位移

與傳遞扭矩關(guān)系

a=dv/dt=(l/8vMa)*(TcigiOi]T-Tz)

式中v一一車輛速度；5v一—不含發(fā)動機慣量的車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；Tc一一離合器

傳遞的扭矩,Tc=f(x),x為離合器分離軸承行程,f(x)為分段函數(shù)，隨著離合器摩擦片的磨損程度

的不一致,Tc與x的關(guān)系將發(fā)生變化，如圖2是當(dāng)離合器摩擦片分別磨損

時它們之間的關(guān)系；Tz一一起步阻力矩，包含加速阻力矩Tj,滾動阻力矩Tf,坡道阻力矩Ti。

Tz=Tj+Tf+Ti;ig,iO——擋位傳動比與主傳動比；nT一一傳動效率；Ma——整車質(zhì)量。

由加速度數(shù)學(xué)表達式能夠看出，除了車輛本身的參數(shù)與外界環(huán)境對起步加速度有影響

外,離合器的接合過程將對其起直接的作用。

b經(jīng)濟性

經(jīng)濟性是指起步過程對動力傳動系統(tǒng)零部件使用壽命的影響。由于起步過程是靠離合

器主從動片的滑磨來傳遞動力，離合器磨損程度由滑磨功L表示

L=ft2t1Tc(z-3c)dt

式中tl——開始滑磨時間；t2——滑磨中止時間；3Z——主動片轉(zhuǎn)速；3c——

從動片轉(zhuǎn)速。Tc一一離合器傳遞的扭矩。

可見影響滑磨功的要緊參數(shù)是離合器主從動片轉(zhuǎn)速差與滑磨時間。

c舒適性

舒適性指起步過程由于加速度的變化產(chǎn)生的沖擊對乘員舒適程度的影響是否能夠同

意,其評價指標用沖擊度j來表示[2][2李煥松.關(guān)于汽車動力傳動系統(tǒng)自動操縱理論的研

究:[博士論文].長春:吉林工業(yè)大學(xué),1994.6]

j=d2v/dt2=l/8vMa(i0igr|TdTc/dt-dTz/dt)

由上式知起步?jīng)_擊度是由離合器傳遞扭矩變化率與阻力矩變化率決定的,實踐說

明起步時的阻力變化很小、通常可認為是定值，因此沖擊度的大小要緊與離合器的接合速度有

關(guān)。

電控機械式自動變速車輛起步操縱品質(zhì)的實驗研究.CAJ

【摘要】通過對裝有電控機械式自動變速器的車輛起步、換擋過程的分析、建立

了表征乘坐舒適性要緊評價指標的沖擊度與油門開度變化與換擋離合器接合速度之間的關(guān)

系及數(shù)學(xué)模型，并利用該模型對車輛起步換擋過程進行實時過程操縱試驗分析，提出了改善起

步換擋品質(zhì)、提高乘坐舒適性的措施與方法。改善車輛起步換擋品質(zhì)提高乘坐舒適性的研

究CAJ

【摘要】提出了一種基于離合器傳遞扭矩的AMT(電控機械式自動變速器)換擋

過程操縱方法。以乘坐滿意的沖擊度最大值為約束條件,對離合器的分離與接合速度進行操

縱，利用推遲點火提早角與停缸工作相結(jié)合的方法，使發(fā)動機的工作與離合器的分離或者接合

相協(xié)調(diào)，從而達到提高換擋品質(zhì)，延長離合器使用壽命的目的。

起車過程的要求

平順性要求

平順性是AMT起車操縱的基本要求?？陀^地反映起車平順性的指標是沖擊度j,德國推薦

值|j|WlOm/s3。從式⑴中能夠看出沖擊度與離合器結(jié)合速度近似成正比。通過操縱離合

器的結(jié)合速度將沖擊度限值在要求的范圍內(nèi)。

發(fā)動機運轉(zhuǎn)穩(wěn)固性要求

在一定的油門開發(fā)下，發(fā)動機的輸出功率一定。起車過程中，離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩一方面用于驅(qū)

動整車，另?方面是發(fā)動機的負載轉(zhuǎn)矩。假如離合器傳遞轉(zhuǎn)矩大于發(fā)動機輸出最大轉(zhuǎn)矩必造

成發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降;假如低于怠速，發(fā)動機運轉(zhuǎn)將變得不穩(wěn)固，發(fā)生抖動，甚至造成發(fā)動機熄火,

從而影響起車的平順性。

操縱性能

從地面的坡度分:坡道起車、平路起車與下坡起車。在坡道起車中，需保證車輛不發(fā)生后溜與

保證發(fā)動機不被憋死。下坡起車中應(yīng)保證發(fā)動機的制動力。

按駕駛員操縱車速要求分:極低速、低速與中速。極低速(0?2km/h)用于車輛的進庫、移

庫、跟車的特殊工況;低速(2?4km/h)用于車輛的爬行的工況;中速(4?6km/h)正常起車。

按道路形式分:正常起車、進庫、移庫、跨越障礙物、車輪陷住起車等。

起車操縱除了應(yīng)能滿足以上車輛的操縱性的要求外，還應(yīng)具有起步防滑功能。即在地面附著

系數(shù)較小的情況下(冰雪碎面)，應(yīng)操縱離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩防止輪胎打滑，影響車輛的穩(wěn)固性。

離合器的保護

起車應(yīng)保護離合器摩擦片不因溫度過高造成摩擦片的損壞。

發(fā)動機帶負荷的能力能夠根據(jù)油門開度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速與輸入軸轉(zhuǎn)速進行估計。離合器傳遞的

轉(zhuǎn)矩直接由離合器的結(jié)合量1c表示。離合器結(jié)合量大，離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩大,表達在發(fā)動機

則為大負荷。

油門開度表達了動機輸出功率,大的油門開度表示發(fā)動機輸出功率較大。為了保證發(fā)動機與

離合器轉(zhuǎn)矩的相平衡，離合器結(jié)合量應(yīng)隨油門開度的增加而增大。但由于發(fā)動機進氣系統(tǒng)的

滯后較大、其輸出功率相關(guān)于油門開度也有較大的滯后.不宜將油門開度作為接合量要緊的確

定量。否則，由于反應(yīng)滯后,可能造成發(fā)動機熄火或者發(fā)動機轉(zhuǎn)速過高，因此將它作為一種輔助

確定量是合適的。

機械式自動變速器起車過程綜合操縱.CAJ

1.4起步過程的研究

圖3為熟練駕駛員在大、小兩種油門下的起步操作。根據(jù)離合器的接合情況將起

步過程分自由行程階段、滑磨階段與無滑磨階段。

I)自由行程階段用來減小主從動片間的間隙，如圖3中AI?A2段。該階

段無扭矩傳遞,Tc=O,v=O,a=O,j=O,L=O<.

2)滑磨階段指離合器主從動片已經(jīng)接觸產(chǎn)生滑磨的階段,由滑動摩擦將

發(fā)動機的輸出扭矩傳遞給傳動系。該過程又分為兩個階段：

1克服阻力階段如圖3中A2?A3段，有扭矩傳遞，但不足以克服起步

阻力,車速仍為零。v=0,(x)c=0,a=0,j=0,Tc=f(x)o

滑磨功:L=/lA3tA2Tc3zdt

這個階段由于主從動片間的滑磨會影響離合器的使用壽命，因此要盡

快完成該過程使滑磨功減到最小。

2加速階段即離合器傳遞扭矩Tc=f(x)大于阻力矩，車輛以變加速度前

進如圖3中A3-A4段。

加速度"二

d/_.df(一)

沖擊度：j=d/2—(5M?df

滑磨功：L=[a)df

Jk

該階段直接影響著起步品質(zhì)的三個指標，是起步操縱的核心階段,

其中要緊是離合器的接合速度dx/d(的操縱。

3)同步無滑磨階段如圖3中A4?A5段，離合器主從動片轉(zhuǎn)速達到一致3

z=a，c,離合器實際輸出的扭矩Tc由發(fā)動機的輸出扭矩決定即

Tc=Te=g(ne,a,da/dt)

式中g(shù)(.)——發(fā)動機動態(tài)工況其輸出扭矩與a,da/dt,ne間函數(shù)關(guān)

系⑶；a——油門開度；da/dt——油門開度變化率；nc——發(fā)動機轉(zhuǎn)速。

dp1z..nda-

加速度：“二而二

da

i洲d火（〃-a,—）

,dzv〃。叼df

沖擊度：

Lkdf

滑磨功：L=0

該階段滑磨功為零，而加速度與沖擊度取決于發(fā)動機輸出扭矩。

[滑磨功還與道路阻力矩有關(guān)，道路阻力矩越大產(chǎn)生的滑磨功越大。但阻力矩的

大小是由外界環(huán)境決定的，不可控，因此在起步過程中假如能夠維持發(fā)動機在較低的穩(wěn)固轉(zhuǎn)

速運行，不引起熄火又能夠使車輛正常起步，成為我們減小起步滑磨功的要緊手段。

維持發(fā)動機恒速起步操縱原則的基本思想是在起步過程中根據(jù)油門開度a制

定，一個發(fā)動機目標轉(zhuǎn)速sc,并通過操縱離合器的接合量與接合速度與發(fā)動機斷油來減小

實際轉(zhuǎn)速與目橋轉(zhuǎn)速的扁連.“操縱斷油的方法在如今能夠通過電噴操縱”

離合器接合速度是起步操縱的一個重要參數(shù)?？紤]沖擊度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速與起步

意圖，得出離合器接合速度與油門開度變化率的操縱關(guān)系見圖5,與油門開度的操縱關(guān)系見

圖6。

ran開發(fā)n發(fā)動機轉(zhuǎn)速.

圖3契合用接合屋與油門開度控制關(guān)及示意圖圖4離合群接合總與發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制關(guān)系示意用

更5接臺速發(fā)片油"外度變化*控制關(guān)系圖$接臺速度4油門開度控制關(guān)系

離合器起步過程的操縱策略.CAJ1

1.5起步試驗的研究

在桑塔納2000型樣車AMT系統(tǒng)的調(diào)試過程中作了各類工況下的起步實驗，起步環(huán)境

包含平直道路、坡路、松軟路面、硬路面、濕滑路面等，記錄將駕駛員在不一致油門下ECU

操縱的起步過程,根據(jù)當(dāng)時的乘車感受與數(shù)據(jù)處理結(jié)果找出起步過程存在的問題，改進操縱策

略、排除硬件故障提高起步品質(zhì)。實驗中記錄發(fā)動機轉(zhuǎn)速、中間軸轉(zhuǎn)速、車速、油門開度與

離合器位移等信號,描述車輛的起步狀態(tài)，并推算出加速度、沖擊度與滑磨功等評價指標。實

驗結(jié)果說明，起步過程存在的要緊問題是起步?jīng)_擊（嚴重時造成發(fā)動機熄火）與離合器滑磨時

間過長。其原因：1）操縱策略不合理，離合器接合過程中，接合時間過長離合器滑磨，接合時間過

短,造成沖擊甚至熄火。2）傳感器發(fā)生故障使得操縱參數(shù)不精確,直接影響操縱品質(zhì)。3）執(zhí)行

機構(gòu)故障，使得起步操作過程不能精確地按ECU發(fā)出的指令執(zhí)行,從而影響起步品質(zhì)。

油門對發(fā)動機轉(zhuǎn)速與輸出扭矩有個滯后過程，導(dǎo)致發(fā)動機輸出扭矩不足以產(chǎn)生一定

的加速度而熄火。

從這個操縱過程能夠看出單靠操縱離合器的接合速度來保證起步品質(zhì)是不完善的,

由于起步是一個動力傳動系統(tǒng)聯(lián)合操縱的過程，實施多參數(shù)包含發(fā)動機轉(zhuǎn)速、中間軸轉(zhuǎn)速、

車速、加速度等的閉環(huán)操縱才能夠有效地提高操縱系統(tǒng)的魯棒性，使得起步操縱對操縱參數(shù)

的變化具有相對的穩(wěn)固性、從而保證起步操縱品質(zhì)。

電控機械式自動變速車輛起步操縱品質(zhì)的實驗研究CAJ

1.6起步的模糊操縱

通過對熟練駕駛員起步過程的分析，提出了能反映駕駛員意圖的起步模糊操縱策略。

針對模糊操縱器傳統(tǒng)設(shè)計過程中存在的人為主觀因素較多,難以進行優(yōu)化等缺點，使用遺傳算

法對起步模糊操縱器隸屬函數(shù)參數(shù)進行優(yōu)化。并為此建立了起步模糊操縱系統(tǒng)仿真模型。用

優(yōu)化的模糊操縱器進行實車道路試驗,取得了滿意的效果?；谶z傳算法的AMT車輛起步模

糊操縱.CAJ

1.7坡道起步的研究

使用該裝置的目的與作用

坡上起步輔助裝置一一防止坡道起步時發(fā)動機熄火或者車輛倒溜。

坡上起步輔助裝置HSA的作用是一一通過ECU的操縱，在停車狀態(tài)下，即使不踩制動踏板

也使車輛暫時保持制動力，不至于倒溜，在起步時自動解除制動力，從而順利完成起步過程

⑴。

1.8換擋延遲的研究

換擋延遲的定義

根據(jù)自動換擋的理論，設(shè)車速V1>V2,當(dāng)車速升高到VI,換入高擋，車速降低到V2換入低

擋，VI4V2間是兩擋都可能的工作區(qū)，視車輛原先行駛狀況而定。這種往返換擋之間的

交錯現(xiàn)象，稱之換擋延遲，其作用是：

I、換入新?lián)鹾?，不可能因油門踏板的振動或者車速稍有降低而重新?lián)Q回原先排擋，保證了

換擋過程的穩(wěn)固性。

2、有利于減少換擋循環(huán)（不斷的來回換擋），防止操縱元件的加速磨損與降低乘坐舒適性。

換擋延遲可分為四種形式，分別為:等延遲型、發(fā)散型、收斂性與組合型.根據(jù)車輛、變速器

與發(fā)動機的特性，換擋延遲選用收斂性，這具有下列好處:它在大油門時降擋差速最小，因

此升降擋都有好的功率利用，動力性好。減小油門時，延遲增大，避免過多的換擋，且發(fā)動

機能夠在較低的轉(zhuǎn)速工作，燃油經(jīng)濟性好，噪音低，行駛平穩(wěn)舒適.該規(guī)律被廣泛應(yīng)用于功

率較低的貨車中。

換擋的收斂程度用A（通常來說，A常取0.2-0.1）來評價：

A=（V_T-V..,1）/V.T

式中:v}T------油門全開時，n擋換入（n+l）擋時的車速;vn+,------油門全開時，（n+l）降至!n擋

時的車速。

2膜片彈簧離合器的研究

用離合器靜態(tài)扭矩傳遞特性來描述離合器的分合過程。從膜片彈簧離合器負荷特性與從動盤

壓緊負荷特性出發(fā)對離合器建模。

4500

f000

，500

“vinoW拿

-E

零

3招

W

11.52紇3'0.10.20.30.40.50.60.70.9

從動盤粕向變形及mg

大於變影像X.(Tnm)1

圖2膜片裨費勿荷特性曲線困3從動盤壓緊負荷特性曲線

電控機械式自動變速器車輛坡上起步操縱研究.CAJ

磨損對離合器扭矩傳遞特性的影響

⑴從動片在不一致的磨損程度下離合器最大傳遞扭矩能力不一致，離合器分離撥叉行程

不一致，離合器半接合點位置不一致；

3。o

(

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2萬vH

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010203040

離合褚分寓撥及位移Mg

圖4離合器扭矩傳遞特性圖5磨損后離合器扭矩傳遞將性

(2)從動片在不一致的磨損程度下離合器扭矩傳遞關(guān)于半接合點具有相同規(guī)律，這是

離合器磨損自跟蹤系統(tǒng)的基礎(chǔ)；

(3)在使用過程中離合器磨損到一定程度務(wù)必調(diào)整離合器分離軸承與分離指間的問

隙.圖中,一。曲線表示即使離合器踏板完全釋放,離合器也不能完全接合°

盡管離合器半接合點會隨著其磨損而改變，但是，在不一致的磨損程度下，離合器扭矩傳遞

關(guān)于半接合點卻有相同的接合規(guī)律，因此能夠以離合器的半接合點作為操縱參考點。它是離

合器平穩(wěn)接合操縱中最要的參數(shù)之一

精確測定半接合點是比較困難的，由于它的影響因素很多。要緊有下列幾個方面：

(I)道路阻力不一致，被動摩擦片的負載不一致，促使它旋轉(zhuǎn)所需的驅(qū)動力

知也不一致。

(2)離合器的制造誤差，離合器片的總厚度影響半接合點。

(3)離合器的磨損程度，磨損后使半接合點值增大。

(4)摩擦片的溫度，影響摩擦系數(shù)的數(shù)值，也同樣影響半接合點的測量。

(5)摩擦片的翹曲程度，翹曲不平的摩擦片不易完全分離影響半接合點

的測定。

(6)操縱機構(gòu)的間隙、空程及變形。5

車輛離合器的模糊操縱

離合器的半接合點的定義

車輛起步過程離合器的接合過程可分為空行程階段、滑磨階段與同步階段。其中滑磨階段

又可細分為兩個階段，以車輛從靜止到運動的那一瞬間為分界點。這一分界點對應(yīng)的離合器

位移值被定義為離合器的半接合點。'那么，平地起步與坡道起步的半接合點是否具有區(qū)別?

磨損后的半接合點乂該怎么變化?］由于半接合點的位置是離合器接合速度的快慢分界點,

因此，半接合點位置的精碓測定關(guān)于離合器的平穩(wěn)接合極其重要。

起步時的綜合操縱

［摘要］分析機械式自動變速器在各類工況下起車離合器接合過程，以起車沖擊度與滑摩功

均較小為原則，來實現(xiàn)離合器結(jié)合的平順性。根據(jù)油門開度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、輸入軸轉(zhuǎn)速計算

發(fā)動機的負荷能力,操縱離合器傳遞的扭矩使發(fā)動機輸出扭矩與離合器扭矩匹配。另外建立

滑摩功與離合器溫升的模型，防止離合器摩擦片過溫損壞。據(jù)此建立起車離合器操縱MAP

圖，已應(yīng)用于某車型的AMT樣車上。

3電子操縱自動換擋系統(tǒng)有三個最要緊的部件

電:操縱自動換擋系統(tǒng)有三個最要緊的部件。它們是信號傳感器、操縱電路與執(zhí)行機

構(gòu)，其中，信號傳感器負責(zé)將汽車行駛的有關(guān)狀態(tài)信息的機械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，以便后面?/p>

操縱電路同意。操縱電路是自動換擋系統(tǒng)的大腦，它接收傳感器檢測到的汽車行駛狀態(tài)信息

與駕駛員給出的干預(yù)信息，并進行比較運算。再按照某種規(guī)律發(fā)出指令，自動操縱傳動系統(tǒng)

工作。執(zhí)行機構(gòu)是同意操縱電路的指令，并按照指令的要求做出機械動作，使傳動系統(tǒng)改變

工作狀態(tài)以自動習(xí)慣行駛的要求，關(guān)于電子操縱液壓操縱的自動換擋系統(tǒng)，應(yīng)在操縱電路與

執(zhí)行機構(gòu)之間使用電磁閥，將電信號形式的操縱指令轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤河偷膲毫ψ兓盘?，以便?/p>

縱后面的液壓工作元件。

換擋規(guī)律是換擋操縱系統(tǒng)的核心，它決定于選擇什么樣的換擋操縱參數(shù)與何時進行換

擋等關(guān)鍵問題，換擋規(guī)律直接影響汽車的經(jīng)濟性與動力性，研究換擋規(guī)律是掌握汽車換擋理

論的基礎(chǔ)。換擋規(guī)律是指兩排擋間自動換擋時刻隨操縱參數(shù)變化的規(guī)律。顯然，關(guān)于輸入變

量的每一種組合，僅存在唯一的輸出狀態(tài)，否則就會出現(xiàn)不確定性。因此，要求換擋規(guī)律應(yīng)

該是輸入變量的單值函數(shù)，

兩參數(shù)的換擋規(guī)律,根據(jù)換擋延遲形式的不一致可分為等延遲型、發(fā)散型、帶弼制的

低擋發(fā)散型、收斂型、組合型等五種形式。換擋特性是指相鄰的兩擋在換擋過程中油門的不

一致開度下，加速度與車速的關(guān)系牽引力與車速的關(guān)系、與油耗與車速的關(guān)系。根據(jù)這些關(guān)

系可得到確保動力性的最佳換擋規(guī)律與確保燃油經(jīng)濟性的最佳換擋規(guī)律。

圖2最佳動力性換檔特性圖3最佳燃油經(jīng)濟性換檔特性

最佳經(jīng)濟性換擋曲線、最佳動力性換擋曲線

為了不缺失動力性，在換擋點應(yīng)該保證車速與加速度相同。圖2是不一致油門開度下

各擋加速度與車速的關(guān)系曲線。在某一油門開度卜相鄰擋的曲線交點就是確保最佳動力性的

換擋點，把各油門開度下的最佳換擋點聯(lián)接起來，便得到最佳換擋動力特性曲線，顯然，要

達到最佳動力換擋特性務(wù)必同時考慮車速、加速度與油門開度，因此應(yīng)該使用三參數(shù)換擋操

縱。另外最佳動力性換擋規(guī)律也可用解析法來定量分析,

［動力性換擋就是為了保證同一車速下?lián)Q擋時加速度相同。］

在圖3的上部繪出了在不一致油門開度下，汽車相鄰兩擋的牽引力FU與Ft2隨車速變

化的曲線。關(guān)于某時刻的行駛阻力，根據(jù)發(fā)動的小時油耗曲線Q=f(ne)在圖3下部繪出了汽

車各擋位的油耗曲線Q=f(V)o在圖3的卜.部繪出了1,II相鄰兩擋的油耗曲線Ql=fl(v),

Q2=f2(v)在速度V2點處相交，顯然，為了獲得最佳燃油經(jīng)濟性，即最小的百公里油耗:當(dāng)車

速小于V2時應(yīng)以1擋行駛，當(dāng)車速大于V2時應(yīng)以11擋行駛。可見車速V2是該車兩擋的

最佳燃油經(jīng)濟換擋時機，該換擋點在圖3上部對應(yīng)于2點該點是牽引力與阻力的平衡點，它

對應(yīng)于1擋的油門開度a4,11擋的油門開度。3,可見換擋時應(yīng)該操縱油門。若維持油門不

變，則牽引力與外界力不平衡，使換擋規(guī)律與真正的最佳燃油經(jīng)濟性換擋特性之間有偏離。

對不一致的行駛阻力進行類似的設(shè)計，便可得到一系列換擋點，將這些點連接起來便得到最

佳燃油經(jīng)濟性換擋特性曲線。汽車變速系統(tǒng)的操縱.CAJ

最佳動力性換擋時刻一一相鄰兩擋在該油門開度下汽車行駛時，兩加速度曲線的交點

就是對應(yīng)的速度V在該油門開度下低擋升高擋的最佳動力性換擋點。

最佳燃料經(jīng)濟性換擋規(guī)律計算一一外界阻力尺為某一常數(shù)，在汽車牽引力圖上為

一直線，如

圖1所示。根據(jù)Fz與相鄰兩擋不一致節(jié)氣門開度的牽引特性曲線的交點求出對應(yīng)的某

擋某節(jié)氣門開度的車速V,由Q=f(v)曲線能夠得到該車速卜.的對應(yīng)擋位與節(jié)氣門開度下的油

耗Q，根據(jù)車速與油耗可得到相鄰兩擋的油耗曲線，其交點A就是最佳燃料經(jīng)濟性的換擋

QzQ。弋■哈乂匕一片)

點。換擋點A的計算所用方程組為：［&-.第都匕3

車輛動力傳動一體化煤縱對換擋過程影響的試驗研究CAJ

［最佳經(jīng)濟性換擋規(guī)律制定步驟：

(1)給定道路阻力，畫相鄰擋位不一致油門的加速度一一速度曲線圖

(2)取高擋下的某一油門開度得到其對應(yīng)加速度一一速度曲線上各點與低擋各油門對

應(yīng)曲線的交點從動態(tài)油耗圖中找出在高擋下所對應(yīng)的油耗曲線(油耗一一速度)如圖7中線

AA.o

(3)繪制各交點在低擋相應(yīng)油門上，所對應(yīng)的動態(tài)油耗曲線(油耗速度)，如圖

7中線BB'。

(4)求2條動態(tài)油耗曲線的交點C,可求解如下方程］

即可得最佳經(jīng)濟性換擋點。依次改變油門開度的取值，可得不一致油門開度下的換擋

點，其連線即為最住經(jīng)濟性換擋規(guī)律。制定經(jīng)濟性換擋規(guī)律如圖8所示。

L2

L0

8

0,6

0.4

O.2

O.

34

卜Am?h

圖7經(jīng)濟換擋姓律示意圖

自動變速車輛換擋規(guī)律的研究.CAJ

從理論分析可知，為保證汽車的最佳燃油經(jīng)濟性，在小時燃油消耗曲線圖上，同一油門下

相鄰兩擋小時燃油消耗曲線的交點即為汽車在該行駛條件卜燃油經(jīng)濟性最佳的換擋點，

最佳燃油經(jīng)濟性換性規(guī)律理論及其應(yīng)用研究.CAJ

電子操縱的機械式自動變速器，不僅保留了原齒輪變速器效率高、成本低的長處,

而且還具有液力自動變速器換擋所帶來的全部優(yōu)點。它以特有的經(jīng)濟、方便、安全、舒適而

備受所有駕駛者，特別是婦女與老年駕駛者歡迎。但是它比電控一液動的液力機械自動變速

器在換擋操縱上有更大的難度，因此電子操縱的機械式自動變速器所包含的技術(shù)水平更高。

早在1983年，日本五十玲汽車公司就把世界上第一臺電控機械變速器NAV一一5裝于

ASKA轎車上投放市場，深受用戶歡迎，它以電腦代替人的思維，以傳感器代替人的感受神

經(jīng)，用作用器（執(zhí)行機構(gòu)）完成人手與腳的功能，目前又取得更大的進展，已廣泛應(yīng)用于汽車

上。

起動變速是電子操縱的機械式自動變速器操縱功能的典型內(nèi)容。它要求對發(fā)動機、離合

器與變速器換擋進行聯(lián)合便縱。其基本思想如圖6所示.駕駛員通過加速踏板與選擇器（包

含選擋范圍、換擋規(guī)律、巡航操縱等）向微機表達意圖。一系列傳感器時刻掌握著汽車的行

駛狀態(tài)，微機對按存儲在其中的最佳操縱程序、最佳換擋規(guī)律、離合器最佳結(jié)合規(guī)律、發(fā)動

機油門的自習(xí)慣調(diào)節(jié)規(guī)律等對油門開度、離合器結(jié)合與換擋三者進行操縱，以實現(xiàn)最佳匹配,

從而獲得優(yōu)良的行駛性能、平穩(wěn)起步性能與迅速換擋性能。

電子操縱進行自動變速系統(tǒng)的構(gòu)成仍可用圖1所示的方框圖來表示。此系統(tǒng)由能源、

選擇器、參數(shù)信號變換器、起步的換擋操縱器與執(zhí)行機構(gòu)等部分所構(gòu)成。系統(tǒng)的功能除自動

變速功能、自動巡航功能、自動診斷功能與支撐功能與顯示功能外，還應(yīng)有手動變速功能與

坡上輔助功能等。機械式自動變速器是在原先手動變速器的干式離合器基礎(chǔ)上實現(xiàn)自動化

的，并取消了離合器踏板，離合器不但工作工況較多，而且還要求與發(fā)動機油門及換擋機構(gòu)

協(xié)調(diào)配合，因此自動變速操縱系統(tǒng)對離合器有更高而復(fù)雜的要求，因此實現(xiàn)機械傳動系自動

化的核心問題就是離合器的最佳結(jié)合規(guī)律問題，只有解決了這個問題才能保證汽車起步及換

擋過程的品質(zhì)，減少傳動系零件的沖擊，才能提高其使用壽命與乘坐舒適性。

不一致?lián)Q擋規(guī)律對車輛性能的影響

研究了自動變速車輛的換擋規(guī)律的算法，制定了車輛的動力性換擋規(guī)律與經(jīng)濟性換擋

規(guī)律，建立了車輛動力學(xué)仿真模型。通過仿真，分析了不一致?lián)Q擋規(guī)律對車輛性能的影響。

核心問題離合器的最佳結(jié)合規(guī)律問題

離合器的最佳結(jié)合規(guī)律問題

圖7離合器釋放行程圖圖X離合器結(jié)合過程

離合器的操縱,離合器從分離到結(jié)合共經(jīng)歷圖7所示的三個階段，其中第一階段是消除離合

器內(nèi)摩擦片分崗的間隙，不傳遞扭矩。為了起步快速與減少換擋功率中斷的時間，保證乘客

舒適性與減少傳動系中的沖擊載荷，第二階段應(yīng)盡可能的慢，但從離合器的使用壽命來看，

希望滑摩時間盡可能的短，顯然這兩方面的要求是矛盾的。第三階段是結(jié)合完成階段，所傳

遞的扭矩最大，為了確?？煽康慕Y(jié)合，這一階段應(yīng)盡可能的快。

離合器操縱的重要方面就是要適當(dāng)?shù)牟倏v其釋放行程，以達到最佳的性能，其中最關(guān)鍵

的是對第二階段的操縱，通常是用汽車縱向減速度對時間的導(dǎo)數(shù)來衡量結(jié)合的平順性與柔與

性，并考慮不一致頻率成分對人的影響的差別，構(gòu)成關(guān)于乘坐舒適性與沖擊大小的目標函數(shù)。

這兩個目標是互相矛盾的，因此，我們綜合考慮油門開度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、擋位與車速、道路

坡度與汽車載荷等因素，在這兩個互相矛盾的目標之間尋求到某種最佳綜合性能的協(xié)調(diào)。通

過多目標函數(shù)的模糊評價可構(gòu)成單目標的優(yōu)化問題，從而解出離合耀最佳的釋放規(guī)律。圖8

是某自動操縱離合器的結(jié)合過程（即釋放行程規(guī)律）表達了前述的二快一慢的要求，對比試驗

說明，按上述最佳規(guī)律操縱離合器比手操縱明顯減小發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變動量，僅為其61.5%,

可見，優(yōu)化操縱規(guī)律達到了提高離合器扭矩性、乘坐舒適性與降低傳動系統(tǒng)動載荷的目的。

接合平順性與柔與性的評價

通常是用汽車縱向減速度對時間的導(dǎo)數(shù)來衡量結(jié)合的平順性與柔與性，并考慮不一致頻率成

分對人的影響的差別，構(gòu)成關(guān)于乘坐舒適性與沖擊大小的目標函數(shù)

乘坐舒適性與沖擊大小-…-通過多目標函數(shù)的模糊評價可構(gòu)成單目標的優(yōu)化問題

電子操縱單元

圖10電子控制單元

坡道輔助起動裝置

坡道輔助起動裝置。為了使在坡道上起動時容易操縱油門踏板與制動器之間的相互配合，不

致發(fā)生因油門跟不上而倒溜坡，或者制動器作用太早使發(fā)動機熄火，因此為提高安全性而增

設(shè)了坡道助起動裝置(HSA-HillStartingAid)o在制動系統(tǒng)中添置電磁逆止閥可使制動停止

時工作，以保持輪缸系統(tǒng)的制動力，而在起動時釋放。HSA系統(tǒng)示于圖11。

I-主液壓缸2-HSA閥3—壓力調(diào)整裝置

4-前，后.左，右制動器

圖II坡道輔助起動裝置

汽車變速系統(tǒng)的操縱.CAJ

4巡航操縱系統(tǒng)

自動巡航定義

汽車自動巡航即指汽車在高速公路上行駛時，駕駛員不需踏加速踏板，巡航操縱系統(tǒng)根據(jù)駕駛

員設(shè)定的目標車速與車輛行駛阻力的變化自動調(diào)節(jié)節(jié)氣門的開度，以使車輛達到按目標車速

自動巡航行駛的目的.阻力變化較大時，僅調(diào)節(jié)節(jié)氣門不能達到上述目的，車輛須進行自動選

換擋

本文在已建立AMT車輛巡航操縱模型的基礎(chǔ)上進行了車輛巡航操縱試驗.試驗均在

裝有AMT系統(tǒng)的桑塔納2000的試驗臺及樣車上進行.為了較準確地模擬汽車在升擋、降

擋制動加速減速道路阻力環(huán)境與載重發(fā)生變化等過程中,車輛所受阻力的動態(tài)變化，真

實再現(xiàn)汽車巡航行駛所受的各類阻力，本文使用了計算機預(yù)測動態(tài)電加載技術(shù)，在試驗臺巡

航試驗與路上實車巡航試驗中均取得了較滿意的效果.

模型的建立要緊是對汽車在運行過程中的受力進行了分析計第

裝有AMT系統(tǒng)車輛的巡航操縱試驗研究.KDH

車輛巡航操縱系統(tǒng)的設(shè)計要緊包含建立操縱模型與硬件與軟件的可靠性、抗干擾性設(shè)

計。

AMT車輛巡航操縱系統(tǒng)的要緊功能如下：

⑴恒速行駛功能汽車自動巡航即指當(dāng)汽車在高速公路上行駛時，啟動巡航操縱主開關(guān)

后，駕駛員即使不踏加速踏板，汽車仍能夠按駕駛員所希望的車速自動保持行駛的功能，這

是巡航操縱系統(tǒng)最基本的功能。

(2)加速、減速功能及設(shè)定功能車輛處于巡航行駛狀態(tài)時，若持續(xù)按下恢復(fù)開關(guān)，則

在此期間速度增加，一旦不按恢復(fù)開關(guān)，車輛就以那一時刻車速恒速行駛，此為加速功能。

同樣，在此期間減速，在以手脫離恢復(fù)開關(guān)時的車速恒速行駛，此為減速功能。駕駛員還能

夠直接通過設(shè)定開關(guān)輸人希望的巡航車速。

(3)解除、恢復(fù)功能假如踏下制動踏板或者是操縱巡航操縱主開關(guān)，則可自動解除巡

航功能。假如因制動解除巡航行駛，則重新按下恢復(fù)開關(guān)，即可恢復(fù)解除前的巡航車速。

(4)自動選、換擋功能在巡航行駛期間，隨著道路坡度的變化與汽車行駛所可能遇到

的阻力，車輛自動變換油門開度或者自動進行擋位轉(zhuǎn)換，以按存儲在微機內(nèi)的最佳燃料經(jīng)濟

性規(guī)律或者動力性規(guī)律穩(wěn)固行駛。

(5)防止誤操作及報警功能在不具備巡航條件的情況下，比如車輛在起步階段或者擋

位在三擋下列等，駕駛員啟動了巡航操縱主開關(guān)。巡航操縱系統(tǒng)應(yīng)防止類似的誤操作并具有

報警功能。［三擋下列不啟動巡航功能］

AMT巡航操縱的處理方法

使用PID進行巡航操縱

A使用PID進行巡航操縱研究。結(jié)果：車速操縱精度不高與操縱系統(tǒng)的魯棒性及習(xí)慣

性不理想。

B模糊操縱理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)操縱理論。結(jié)果：模糊技術(shù)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，能夠大大拓

寬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理信息的范困與能力。而用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行模糊信息處理，則使得模糊規(guī)則

自動提取及模糊隸屬函數(shù)的自動生成與在線調(diào)節(jié)有可能得以實現(xiàn)。

二者的共同特點是不需要建立被控對象的精確數(shù)學(xué)噢型。

根據(jù)速度與速度差來操縱節(jié)氣門開度與在特殊情況下自動調(diào)節(jié)擋位。

車輛巡航操縱系統(tǒng)程序設(shè)計

指

調(diào)用

（中斷投令3

二）—-

「保單領(lǐng)冬)?i

-?

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速-

快-

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--

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-

亍-

-

程-

-知

-

序

-療

圖7AMT車輛巡航控制程序組成

AMT車輛巡航操縱系統(tǒng)抗干擾措施

AMT車輛自動巡航操縱系統(tǒng).CAJ

AMT執(zhí)行單元

液壓操縱操縱

液壓系統(tǒng)根據(jù)電控單元的指令操縱電磁閥，使執(zhí)行機構(gòu)自動地完成離合器分離、接合與變速

器選、換擋等動作。

液壓油源的工作：系統(tǒng)中工作油液壓力不足時，由壓力繼電器發(fā)出信號，啟動液壓泵吸

油并向系統(tǒng)提供壓力油，壓力油存儲在蓄能器中。在壓力升高至設(shè)定值后，由壓力繼電器發(fā)

出信號使液壓泵停止工作。選、換擋與離合器操縱機構(gòu)的液壓油源由蓄能器提供。

系統(tǒng)的工作情況：旋轉(zhuǎn)電門鑰匙通電后，系統(tǒng)首先給換擋與選擋油缸兩端加壓，確認

變速器是在空擋位置，然后發(fā)動機方可起動；在駕駛員發(fā)出前進或者倒車指令后，離合器油

缸首先進油，離合器分離，選擋油缸一端加壓進行選擋，換擋油缸再加壓進行換擋，最后放

油閥脈寬調(diào)制將離合器油缸內(nèi)的液壓油釋放，離合器緩慢接合。

氣動操縱操縱

氣動系統(tǒng)也是根據(jù)電控單元的指令操縱電磁閥，使執(zhí)行機構(gòu)自動地完成離合器分

離、接合與變速器選、換擋等動作的。

氣動能源的工作：因車上有現(xiàn)成的儲氣罐，氣動能源能夠直接由儲氣罐提供，不

再需要額外的電機油泵等能源裝置。

系統(tǒng)的工作情況：這一部分工作情況與液壓系統(tǒng)基本相同。

電機操縱操縱

用3個直流電機實現(xiàn)選換擋與離合器的操縱，電機根據(jù)電控單元的指令操縱執(zhí)行

機構(gòu)，自動地完成離合器分離、接合與變速器選、換擋等動作。

電機的工作：ECU發(fā)出選換擋指令操縱電機的動作，電機驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)選擋、

換擋與離合器的分離與結(jié)合。用電機操縱執(zhí)行機構(gòu)的特點是節(jié)約能量，在系統(tǒng)不需要換擋時

系統(tǒng)給電機斷電，只有當(dāng)需要選換擋時才給電機供電，另外結(jié)構(gòu)比較簡單。缺點是：電機的

執(zhí)行動作沒有液壓系統(tǒng)精確，而且選換擋的動作比較遲緩，關(guān)于選換擋速度不需要太快的情

況下能夠使用電機進行驅(qū)動；系統(tǒng)的調(diào)試關(guān)于枇量生產(chǎn)有一定的難度。

系統(tǒng)的工作情況：旋轉(zhuǎn)電門鑰匙通電后，系統(tǒng)首先給換擋與選擋電機供電，確認

變速箱是在空擋位置，然后發(fā)動機方可啟動；在駕駛員發(fā)出前進或者倒車指令后，苜先操縱

離合器的電機動作使離合器分離并保持，選擋電機進行選擋，換擋電機進行換擋，最后，通

過操縱離合器的電機動作使離合器緩慢接合。

5AMT換擋過程中發(fā)動機的操縱

操縱發(fā)動機的目的

節(jié)約燃油、降低發(fā)動機噪聲、提高換擋平順性與減少離合器滑磨

［問題的提出：最速操縱與模糊操縱------Fuzzy-BangBang雙模態(tài)發(fā)動機轉(zhuǎn)速操縱算法

最速操縱---時間最優(yōu)操縱，又稱之BangBang操縱］

操縱發(fā)動機困難是原因：由于發(fā)動機是一個高度非線性、大慣品、參數(shù)時變與易受干擾的復(fù)

雜系統(tǒng)，同時自動換擋過程時間較短，這對發(fā)動機轉(zhuǎn)速操縱提出了才很高的要求。

發(fā)動機目標轉(zhuǎn)速的確定

完全分離一一開始接合一一空載狀態(tài)

A轉(zhuǎn)速過高一一燃油浪費、發(fā)動機轟響

B轉(zhuǎn)速過低一一離合器接合使會因整車慣性反拖發(fā)動機，產(chǎn)生后坐感，影響平順性。

解決辦法一一目標轉(zhuǎn)速的提出一一假設(shè)換擋前后瞬間車速基本不變（因換擋時間很短，汽車

慣性大），以剛掛入新?lián)鹾蟮妮斎胼S轉(zhuǎn)速作為發(fā)動機操縱的目標轉(zhuǎn)速可避免上述缺陷。

圖I換擋過程用標轉(zhuǎn)速確定方法

雙模態(tài)操縱器的操縱方法

綜合最速操縱及模糊操縱的優(yōu)點，使用一個Fuzzy-BangBang雙模態(tài)操縱器（如圖2）

來操縱換擋過程中發(fā)動機的轉(zhuǎn)速:通過模態(tài)決策機制，空發(fā)動機目標轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速偏差較

大時使用最速操縱使發(fā)動機轉(zhuǎn)速盡快地接近其目標轉(zhuǎn)速,當(dāng)偏差較小時使用模糊操縱提高操

縱系統(tǒng)的魯棒性及操縱精度。

隆2Fuzzy-BangBang雙模志發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制框圖

AMT換擋過程發(fā)動機轉(zhuǎn)速Fuzzy-BangBang雙模態(tài)操縱.CAJ

發(fā)動機的模糊操縱模糊操縱在AMT系統(tǒng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速操縱中的應(yīng)用.CAJ

AMT發(fā)動機操縱（柔性操縱與剛性操縱）

AMT剛性操縱一一加速踏板與油門之間是固定的機械聯(lián)接，無需外加油門執(zhí)行機構(gòu)，因此

務(wù)必在換擋過程中使用某種附加形式操縱發(fā)動機（比如操縱發(fā)動機的點火或者噴射裝置的噴

油量）才能實現(xiàn)自動變速。

AMT柔性操縱一一柔性操縱結(jié)構(gòu)中加速踏板與油門是分開，只操縱與其相聯(lián)的傳感器，從

而將駕駛員意圖轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺斎虢oECU（電控單元）。正常行駛時由ECU按其一定的

比例操縱油門開度，而在換擋過程中，則按要求編制的程序指令通過油門執(zhí)行機構(gòu)動作來

操縱發(fā)動機，’電子油門”就是柔性結(jié)構(gòu)的典型例子。圖1所小為柔性操縱結(jié)構(gòu)AMT系統(tǒng)

原理圖?！澳壳捌毡槭褂玫氖侨嵝圆倏v結(jié)構(gòu)Drive—By—Wire,DBW）的AMT”

環(huán)境

1機底動作

——電信號盛覺

駕駛員

聲

選擇手柄或開關(guān)加速踏板音

變速器TCUCAN總線發(fā)動機ECU

發(fā)

輸

動

入

機

軸離合器執(zhí)行機構(gòu)油門執(zhí)行機構(gòu)

選、換擋執(zhí)行機均轉(zhuǎn)

轉(zhuǎn)

速

速

了

寓合器電噴發(fā)動機

圖1柔性結(jié)構(gòu)AMT系統(tǒng)原理

AMT換擋品質(zhì)的研究.KDH

通常,在電噴發(fā)動機上實行剛性AMT結(jié)構(gòu)見圖1;在化油器發(fā)動機上實行柔性AMT結(jié)構(gòu)見

圖2。

1I---------------T發(fā)動機轉(zhuǎn)速I

|已相轉(zhuǎn)建?F丁~^

力機間■委產(chǎn)行機用1?發(fā)力機戒前枕可

J

—!=ia八招卜---------1賽分:—一1發(fā)4?卜

圖1剛性AMT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2柔性AMT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

電子操縱機械式自動變速器.CAJ

6發(fā)動機與變速器的匹配參考

液力機械式自動變速汽車動力性計算數(shù)學(xué)模型CAJ

6AMT與其它自動變速器的比較

AMT系統(tǒng)的優(yōu)缺點

AMT與手動變速器的區(qū)別要緊是AMT在變速器與換擋手柄之間取消了機械連接，

變速器完全實現(xiàn)線控。這種方式較傳統(tǒng)的換擋手柄的機械傳動方式提供了更多的換擋手柄

的設(shè)計方式”

與AT相比，AMT系統(tǒng)的價格略微便宜。至于附加的元件，變速器實現(xiàn)自動化要增

加10%的質(zhì)量。

AMT的要緊缺點是換擋舒適性不好，同時在換擋過程中產(chǎn)生動力中斷，使得在換擋

過程中加速性能不好，特別是在駕駛員要求急加速的情況下更明顯。而且當(dāng)前市場上的

AMT沒有失效安全保護模式，系統(tǒng)失效將導(dǎo)致車輛不能行駛。

AMT操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及國外要緊AMT產(chǎn)品介紹.KDH

AMT的系統(tǒng)介紹

AMT的機械結(jié)構(gòu)原理

電控機械式自動變速器（定義、優(yōu)點、國家進展動態(tài)）是自動變速器的一種，它在原有

固定軸式齒輪變速箱的基礎(chǔ)上,把選、換擋與離合器及發(fā)動機油門的操縱操縱自動化。與液

力機械式自動變速器與機械式無級變速器相比，它具有傳動效率高，成本低，易制造的優(yōu)點;從

世界范圍來看，它是自動變速的一個重要進展方向。我們認為,AMT也適合我國的國情。“八.

五”期間，“電控機械式自動變速箱”被列為國家火炬預(yù)備計劃，“九.五”期間，它的研究、開

發(fā)與產(chǎn)品化被列為國家“九.五”科技攻關(guān)項目。汽與自動變速器CAJ

AMT工作操縱原理

AMT根據(jù)駕駛員的意圖（油門開度）與車輛的運動狀態(tài)（發(fā)動機轉(zhuǎn)速、輸入軸轉(zhuǎn)速、車速、

擋位），根據(jù)從眾多熟練駕駛員中歸納出的駕駛方法（換擋規(guī)律、離合器接合規(guī)律），借助于相應(yīng)

的執(zhí)行機構(gòu)（油門執(zhí)行機構(gòu)、離合器執(zhí)行機構(gòu)、選換擋執(zhí)行機構(gòu)），對車輛（發(fā)動機、離合器、

變速器）進行自動操縱。AMT電控系統(tǒng)由下列4部分構(gòu)成，如圖1所示。

1）被控對象,包含發(fā)動機、離合器與變速器；

2）執(zhí)行機構(gòu)，包含步進電機、電磁閥（普通電磁閥與高速電磁閥）、液壓缸（離合器作動缸

與選、換擋油缸）步進電機、繼電器等;［我們使用哪種執(zhí)行方式］

3）傳感器，包含速度傳感器（發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、輸入釉轉(zhuǎn)速傳感器、早速傳感器;、油

門開度傳感器、溫度傳感器、擋位傳感器等；

4）電控單元（ECU）,包含CPU、ROM、RAM、I/O接口等。程序及數(shù)據(jù)存儲單元、驅(qū)動

電路單元，顯示單元、巡航操縱單元、電源單元。