电子控制自动变速器概述

    一、普通变速器的不足

    变速器在汽车传动系中主要起改变扭矩和方向的作用，传统的手动操纵式变速器虽能满足汽车行驶的基本要求，但存在如下不足：

    1.换挡操作劳动强度大，增加了行车不安全因素

    在进行换挡操作时，司机需要交替操作离合器踏板和加速踏板及变速器操作杆，在道路变化大，交通情况复杂时，司机就需要频繁地进行换挡操作，劳动强度较大，容易引起司机的紧张和疲劳及分散注意力，这会增加汽车行驶的不安全因素。

    2.换挡操作产生动载荷，影响发动机和传动系统的寿命

    在换挡时，必需要切断发动机，因此，传动系和发动机都将承受因换挡而引起的冲击力，从而降低了发动机和传动系统的工作寿命。

    3.换挡的最佳时机不易把握，影响汽车的行驶动力和增加了油耗

    把握换挡的时机需要司机有丰富的经验和熟练的驾驶技术，但一个最优秀的司机也不可能使其每次换挡都是最佳的时机。加挡过早或减档过晚，会使汽车的动力不足；加档过晚或减档过早，又会使发动机的转速过高，油耗增加。

    4.换挡操作带来的行车不平稳，影响了乘坐的舒适性

    在变速器换挡操作时，由于有离合器的分离和接合过程，操作稍有不当，就易造成车辆的抖动，给乘坐带来不适。

    为解决普通手动变速器的不足，各国的汽车设计师研制了各种各样的自动变速器，以适应汽车行驶安全、舒适及节能的要求。

    二、自动变速器的发展概况

    由于液力传动具有自动变速功能，因此，汽车自动变速器的研究和应用可以追溯到本世纪30年代，1939年，美国通用汽车公司首先在其生产的Oldsmobile车上装用了液力耦合器——行星齿轮组成的液力变速器。这种变速器被认为是现代自动变速器的雏形。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挡的液力控制换挡自动变速器，使自动变速器进入了迅速发展时期，自动变速器在汽车上的应用也越来越多。到1975年，美国及西欧国家采用液力传动的商用汽车比例见表6-1.

    70年代末，电子控制技术开始应用于汽车变速器。日本丰田汽车公司研制成功了世界上第一台电子控制变速装置，并在1976年实现了批量生产。但由于这种电子控制自动变速器其控制精度和自由度方面效果并不十分理想，因此，包括日本在内的许多国家又把主要精力转向微机控制变速器的研究和开发商。70年代末以来，以微机为控制核心的电子控制自动变速器得到了迅速的发展。

    三、自动变速器的类型

    在自动变速器的发展过程中，出现了多种结构形式。现在使用的自动变速器其驱动方式、档位数、变速齿轮的结构形式、变扭器的结构类型及换挡控制形式等都有不同之处。下面以不同的分类方法加以概括：

    （一）按变速器换挡操作的形式不同分类

    按变速器换挡操作的自动化程度分类，有半自动变速器和全自动变速器两大类。

    1.半自动变速器

    半自动变速器的换挡操作仍需手动。有两种类型：一种是自动离合器一手动换挡变速器的组合形式，因此也被称之为自动离合器式变速器；另一种是具有自动变速功能的液力变扭器——换挡用离合器——辅助手动变速器组合形式，被称之为选择式自动变速器。半自动变速器实际上是自动变速器发展过程中的一个过渡形式。目前汽车上已很少采用。

    2.全自动变速器

    全自动变速器简称自动变速器，是无需离合器操作和换挡操作时间自动化的液力传动变速器。全自动变速器是现代自动变速器普通采用的结构形式。

    （二）按自动换挡的控制方式分类

    按自动换挡的控制方式分，有液力控制式自动变速器和电子控制自动变速器两种形式。

    1.液力控制式自动变速器

    液力控制式自动变速器换挡控制方式是通过机械手段将节气门开度和车速参数转化为液压控制信号，使阀板中各控制阀按照设定的换挡规律控制换挡执行机构动作，实现自动换挡，其控制过程见图6-1.

    2.电子控制式自动变速器

    电子控制自动变速器通过各种传感器将发动机转速、节气门开度、车速、发动机温度、自动变速器液压油温度参数转变为电信号，输入自动变速器电脑，电脑根据这些电信号确定变速器换挡控制信号。电脑输出的换挡信号控制相应的换挡电磁阀动作，并通过换挡阀产生相应的液压控制信号，使有关的换挡执行机构动作，实现自动换挡。电子控制换挡过程见图6-2.

    （三）按动力传递的方式不同分类

    按照动力传递的方式可分为：液力式、气压式、电磁式和机械式等4种不同形式的自动变速器。液力式又可分为动压式（液力耦合式和液力变扭式）和静压式两种。而且前普遍采用的是液力动压式自动变速器。

    （四）按自动变速器前进档位的多少分类

    按自动变速器前进档位分则有2档、3档、4档自动变速器。现在的自动变速器一般为4个前进挡，4档即为超速档。

    （五）按齿轮变速器部分的结构类型不同分类

    按自动变速器齿轮变速器部分的结构不同可分为：普通齿轮式和行星齿轮式两种。由于行星齿轮变速器结构紧凑，又能获得较大的传动比，因此目前的自动变速器普遍采用行星齿轮结构形式。

    四、自动变速器的优点

    现代汽车自动变速器普遍采用的是液力变扭器与行星齿轮式变速器组合而成的液力全自动变速器，换挡自动控制形式有纯液压式和电子控制式两种。相比于传统的手动机械式变速器，自动变速器具有如下的优点：

    1.驾驶操作简化，提高了行车安全性

    在汽车起步和运动时，自动变速器无需离合器操作和手动换挡操作，减少了驾车操作的劳动强度，可使司机集中精力注意路面交通情况，因此，行车的安全性得以提高。

    2.提高了发动机和传动系统的使用寿命

    由于自动变速器在自动换挡过程中无动力中断，换挡平稳，减小了发动机和传动系统零件的动载荷；此外，液力变扭器这个“弹性元件”可以吸收动力传递过程中的冲击和动载荷。因此，采用自动变速器的汽车发动机和传动系统零件的寿命比采用机械式变速器的要长。

    3.提高了汽车的动力性

    自动变速器在起步时，由于液力变扭器可连续自动变扭，可使驱动轮上的牵引力逐渐增加，换挡时动力不中断，发动机可维持在一稳定的转速。因此，可使汽车的起步、加速性能和平均车速提高。

    4.提高了汽车的通过性能

    液力变扭器可以在一定的范围内自动变速来适应汽车行驶阻力的变化，在必要时又可自动换挡以满足牵引力的需要，因此，显著提高了汽车的通过性能。

    5.减少了废气污染

    手动换挡过程常常伴有供油量急剧变化，发动机转速变化较大的情况，容易导致燃烧不完全，使得发动机废气中有害物质增加。自动变速器由于有液力传动和自动换挡，在换挡过程中发动机可保持在稳定的转速，发动机的燃烧条件不会恶化，因此，可减少发动机排出的废气对空气的污染。

    6.可降低燃料消耗

    液力传动效率较低，因此，液力自动变速器的油耗要高于机械变速器。但由于自动变速器可以使换挡适时，换挡过程中发动机仍可在理想的状态下稳定运转，因此，在需要频繁换挡的市区行驶，自动变速器汽车就比较省油一些。尤其是现代汽车自动变速器采用电子控制换挡，可按照最佳油耗规律控制自动换挡，加之采用了超速档和变扭器锁止控制等，使自动变速器汽车的油耗有了明显的下降。

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