AMT换挡
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重型汽车AMT液压换挡执行机构的分析与设计张 辉,刘振军,秦大同Analysis and Design of Hydraulic Drive Shift Mechanism forthe Heavy2duty Vehicle with AM TZHAN G Hui,L IU Zhen2jun,Q IN Da2tong(重庆大学机械传动国家重点实验室,四川重庆 400044)摘 要:根据AM T换挡系统的工作特点和使用要求,对同步器换挡力及影响因素进行了分析,提出了液压驱动换挡执行机构的设计要求,开发设计了某重型车辆AM T液压系统及换挡执行机构。
根据换挡力和换挡时间等参数,对液压缸的负载、速度、主要参数进行了设计计算,为AM T的换挡执行机构的设计提供了理论依据。
关键词:重型车辆;AM T;液压驱动;换挡执行机构中图分类号:U463.212 文献标识码:B 文章编号:100024858(2007)09200072041 引言重型车辆使用条件恶劣,变速器负载大、挡位多,选换挡操纵复杂,从国际重型车辆自动变速技术发展趋势和目前我国重型车辆装用的都是手动机械式变速器,并形成了相当规模的生产能力的现实出发,要提高重型车辆操纵的轻便程度和汽车行驶的安全性,提高车辆的动力性和经济性,采用电控机械式自动变速(AM T)技术是最好的途径[1]。
AM T系统中执行机构的研究与开发是其重点内容之一。
换挡执行机构的性能直接影响整个AM T系统的性能,必须保证响应速度快,工作稳定可靠,安装布置方便。
同时执行机构也应充分利用重型车原有的液压和气动装置,最大限度地降低系统成本。
采用液压方式驱动的AM T换挡执行机构,具有能容量大、操作简便、易于实现安全保护、结构尺寸小、便于空间布置等优点[2]。
本文以某重型车辆手动机械变速器为对象,进行AM T系统液压驱动换挡执行机构的开发设计与性能研究。
2 同步器换挡力分析重型车手动变速器换挡过程大多已采用了全同步器换挡机构。
AMT工作原理范文AMT全称为Automated Manual Transmission,即自动手动变速器,是一种介于手动变速器和自动变速器之间的新型变速器技术。
它结合了手动变速器的燃油效率和自动变速器的便利性,使驾驶变得更加轻松和舒适。
AMT在近年来得到了越来越多汽车制造商的青睐,成为了市场上受欢迎的变速器技术之一AMT的工作原理主要是通过电控单元控制变速器的离合器和换挡机构,实现了自动的换挡过程。
在传统的手动变速器中,换挡需要依靠驾驶员自行操作离合器和挂挡杆,而在AMT中,这些过程都是由电控单元根据车速、加速度和转速等参数自动完成的。
下面将详细介绍AMT的工作原理。
1.传感器检测AMT系统通过安装在车辆各处的传感器来实时监测车辆的运行状况,例如车速、转速、油门踏板位置等。
这些传感器会将检测到的数据传输给电控单元,电控单元会基于这些数据做出相应的控制策略。
2.离合器控制在AMT系统中,离合器是一个关键的部件,它连接发动机和变速器,用于传递发动机的动力。
电控单元通过控制离合器的开合来实现换挡的过程。
当需要换挡时,电控单元会通过传感器检测到的参数来判断最佳的换挡时机,然后控制离合器的开合来实现换挡。
3.换挡机构在AMT系统中,换挡机构也是一个重要的部件,用于实现变速器的换挡操作。
电控单元通过控制换挡机构的动作来完成换挡过程。
当需要换挡时,电控单元会发送信号给换挡机构,换挡机构会根据指令进行相应的换挡动作,使得车辆可以平稳地完成换挡操作。
4.控制策略AMT系统的电控单元通过预设的控制策略来确定最佳的换挡时机和方式。
控制策略包括不同的工作模式,如经济模式、运动模式等,以适应不同驾驶场景和需求。
电控单元还会根据驾驶员的操作习惯和路况等因素做出实时调整,以提供更加智能和舒适的驾驶体验。
5.自适应学习一些先进的AMT系统还具有自适应学习功能,能够根据驾驶员的驾驶习惯和行为来智能调整换挡策略,使得驾驶更加个性化和顺畅。
MG3 AMT使用指南当前乘用车装备的变速器基本分为5大类:手动变速器自动机械变速器(AMT)(AMT)、自动变速器(AT)、无级变速器(CVT)和(MT)、自动机械变速器双离合器变速器(DCT)。
MG3搭载的是超顺畅高效能e-Shift自动机械变速器自动机械变速器。
1.原理篇2.操作篇3.驾驶篇4.Q&AAMT概述AMT是在手动变速器基础上改进了换挡操纵部分,即在总体传动结构不变的情况下通过加装微机控制的自动操纵系统来实现换挡的自动化。
因此,AMT实际上是由电控液压单元完成离合器分离/结合和选换挡两个动作。
其换挡时机和换挡过程比手动操作更准确和合理,在提供更加安全和便捷驾驶体验的同时保证最低的动力损耗。
MG3的AMT变速器有5个前进挡和1个倒挡,由离合器、齿轮式传动机构、电控液压控制单元、AMT控制单元(TCM)、各种输入传感器和开关等组成。
1、离合器为传统膜片弹簧式离合器,传动为传统齿轮式传动机构;2、电控液压控制单元主要由阀体总成、离合器执行机构和动力单元等组成。
动力单元:包括电机、蓄能器、齿轮泵和储油壶,提供液压执行器所需的动能;离合器执行机构:主要控制离合器的分离和结合;阀体总成:执行选挡和换挡操作。
3、换挡杆,通过换挡罩内10个霍尔位置传感器将驾驶员对挡位的操作需求转换为电信号提供给TCM;4、控制单元(TCM),根据驾驶员的操纵(节气门踏板、制动踏板、换挡杆的操纵)和车辆的运行状态(车速、发动机转速、当前挡位等)综合判断,确定驾驶员的意图以及路面情况,根据控制策略发出控制指令,通过相应的执行机构,对车辆的动力传动系统进行联合操纵。
AMT工作过程1、电控液压单元建压。
油压传感器检测到液压单元压力偏低时,在某些设定条件下会实时启动电泵,使系统自动加压到特定压力以便车辆能够随时挂挡行驶。
2、打开点火和车辆行驶中,AMT控制单元(TCM)通过根据各传感器和数据总线的输入信号来确定当前车辆的工作状况,如车速,油门开度信号等;3、由换挡杆位置传感器提供的信号得到驾驶员在手动模式下或TCM计算自动模式下给出的换挡命令。
摘要:近年来,我国大力推行新能源汽车,纯电动汽车在我国发展迅速,但纯电动汽车在实际使用过程中存在一定的技术问题。
当前,纯电动汽车最常使用的是两挡AMT ,两挡AMT 换挡模式对纯电动汽车的性能有很大影响。
研究两挡AMT 换挡模式对纯电动汽车性能的影响,对于开发出性能优良的纯电动汽车有很大的意义。
关键词:纯电动汽车两挡AMT 换挡模式建模仿真中图分类号:U469.72文献标识码:A文章编号:2095-8234(2019)05-0090-03Overview of Two-Speed AMT Shift Mode for BatteryElectric VehiclesLiu Guotao 1,21-School of Automotive Studies,Tongji University (Shanghai,200092,China)2-FAW-VW Automotive CO.,LTD.Abstract :In recent years,China is making energetic efforts for New Energy Vehicles.Battery ElectricVehicles are developing rapidly in China.However,in the actual practice,there are still some technical issues.At present,the shift mode of the most common two-speed AMT of Battery Electric Vehicles hasgreat influence on the performance of Battery Electric Vehicles.The research on this influence is of great significance for the development of Battery Electric Vehicles with good performance.Keywords :Pure electric vehicle;Two-speed AMT;Shift mode;Modeling and simulation纯电动汽车两挡AMT 换挡模式概述刘国涛1,2(1-同济大学汽车学院上海2000922-一汽-大众汽车有限公司)作者简介:刘国涛(1985-),男,硕士研究生,主要研究方向为电动汽车控制技术。
2.换挡品质影响因素
2.1 发动机转矩和转速控制的影响
离合器输入、输出端的转速和转矩之间的关系直接影响换挡品质的好坏。
通过调节发动机的输出转速和转矩使离合器两端的转速和转矩尽量接近,可以提高换挡品质。
发动机转矩和转速控制主要是通过控制节气门开度、发动机供油和点火提前角来实现。
为了防止发送机转矩小于离合器从动轴转矩,使发动机转速急剧下降而引起爆震,造成车身振动甚至发动机熄火,需要先计算发动机目标转速,判断在某一固定油门开度下发动机实际转速是否小于目标转速,如果发动机实际转速小于目标转速,则离合器分离,反之离合器接合。
2.2 换挡规律的影响
换挡规律是换挡控制系统的核心,它取决于选择的换挡控制参数和何时进行换挡等关键问题,换挡规律的好坏直接影响汽车的经济性和动力性,研究换挡规律是掌握汽车换挡理论的基础。
换挡规律没做好,发动机工况和变速器工况就不能得到最佳匹配,可能造成发动机熄火而严重影响换挡品质。
2.3 离合器接合规律的影响
离合器的自动控制是自动变速器正常工作的关键环节,它直接影响换挡品质和离合器的使用寿命。
离合器的自动操纵主要就是对离合器分离、接合的控制,即通过控制离合器操纵机构实现离合器的最佳分离、接合。
离合器接合控制主要指接合速度的控制,直接影响换挡品质。
如果接合过快将造成换挡冲击,甚至熄火;若过慢将使离合器滑磨时间过长而有损其寿命。
控制的参数主要是离合器主、从动盘转速差及其变化率、离合器所传递的转矩等。
在转矩大致相同及转速差小于一定值时,快速结合离合器既能保证换挡时间短又不会产生较大的换挡冲击,离合器的磨损也不会太严重。
2.4传动比与车速的影响
自动变速器的换挡品质受传动比和车速的影响较大。
由于变速器输出轴上的转矩与传动比成正比,所以传动比越大则后备牵引力越大,从而使车身产生的纵向加速度也越大,传动系可能产生的动载荷也越大,此时如果要提高换挡品质就应当放慢接合速度。
此时,车速也间接反映了外界的负载状态,例如汽车在同一油门开度下行驶时,车速越高则说明外部阻力越小,此时离合器接合可以加快。
3.换挡过程控制策略
AMT是通过电控液压操作换挡离合器或制动器来进行换挡操纵的。
换挡时会产生换挡冲击、动力中断等换挡的平稳性,使驾驶更加舒适;减少传动系的动载荷,增加零件的使用寿命;减少离合器摩擦片热负荷,提高离合器的工作可靠性和耐用性。
换挡过程中通常是结合元件结合,另一个结合元件分离。
如果这两个结合元件分离和结合的时间不当,则会造成换挡不平稳;搭接过早会造成动力干涉,过晚会产生动力中断。
换挡过程中作用在结合元件上的油压决定了结合元件所传递的转矩极限。
控制油压的适当变化能够起到减小输出轴转矩的波动、减小结合元件磨损等作用。
换挡的控制即是对结合元件在换挡过程中的动作搭接时序、油压变化规律和发动机转矩的控制。
发动机转矩的控制。
发动机转矩的控制通常采用节气门控制、点火延迟和切断燃油供给等方法,目的是降低换档期间传动系统的转矩减少冲击。
结合元件在换挡过程中的动作搭接时序和油压变化规律是影响换挡品质的主要因素, AMT 换挡过程控制包括鲁两个方面的内容,换挡过程具有较为严格的时序关系,需要进行逻辑控制;另一方面需要通过协调控制发动机、离合器及变速箱等一系列操作对换挡性能进行控制。
3.1 换挡过程
AMT为非动力换挡,换挡时需要切断动力,档位变换完成后,再恢复动力。
如果能实现发动机和离合器扭矩的协调控制,将发动机减少供油和分离离合器合并为一个阶段,将发动机恢复供油和结合离合器合并为一个阶段,那么换挡过程可以按下面逐步进行的4个阶段换挡过程实现上换挡或下换挡。
3.1.1中断动力
AMT的换挡操纵必须分离离合器以中断发动机和传动系之间的动力传递,同时必须控制发动机的供油(采用节气门控制的方式)来避免由于负荷的突然降低而导致发动机转速的急剧上升。
换挡时,先将发动机的节气门调至怠速,再断开离合器,这样,将离合器传递的扭矩降低至零,就不会因为扭矩的突然中断而造成传动系的震荡和车辆冲击。
如果节气门回怠速与断开离合器分别各自独立地同时进行,由于节气门回怠速后发动机动力降低的滞后反应,将造成离合器分离后发动机转速的上升,不利于后期挂挡后离合器主从动部分的同步,使同步时间加长。
3.1.2摘档、选档
在离合器的断开使发动机和传动系分离之后,通过控制选换挡执行机构使变速器从原档位摘除没,并选档到对应新档位的空档(当所选两档处于同一选档槽位,可以没有选档操作)。
由于动力已中断,变速器从原档位选换到空档很容易完成。
这一阶段所用时间完全由选换挡执行机构的设计参数决定
3.1.3挂新档
在挂入新档时,由于变速器主从动齿轮间存在转速差,所以要控制转速差小到一定程度才能挂入新档。
但目前由于同步器的普遍使用,变速器输入轴转速与输出轴转速的转速差依靠同步器实现同步,大大简化了该控制过程的复杂程度。
3.1.4恢复动力
挂入新档后,要通过离合器的接合来恢复发动机动力的传递,同时要根据车辆运行工况恢复发动机供油以保证车辆有足够的动力克服外界阻力。
该过程离合器与发动机的控制策略好坏对换挡品质的影响最大。
离合器接合过快会造成换挡冲击,反之将引起离合器摩擦片的过度滑磨,影响离合器的使用寿命。
3.2换挡控制
换挡过程可分为4个阶段,其中第二阶段摘档、选档和第三阶段挂新档的控制容易完成,其性能主要由选换挡操纵机构确定。
而在第一阶段中断动力过程和第四阶段恢复动力过程中,离合器和发动机的控制策略对冲击度、换挡时间和滑磨功这三项换挡品质都有很大的影响。
中断动力过程控制通常采取先将节气门调至怠速再断开离合器的方式。
节气门回怠速后,离合器传递的扭矩降低至零,此时断开离合器不会引起冲击。
断开离合器的操作应尽快完成,这一过程的完成时间完全由所设计的离合器伺服机构决定。
中断动力过程控制的关键是节气门回怠速的调节快慢和方式。
只要发动机产生的主动力矩不会降得太快,就不会产生冲击和振荡。
因此,在中断动力阶段可按一定降速度调节节气门至怠速。
调节速度可根据加速踏板的踏入量和原档位进行调整。
恢复动力过程与中断动力过程相反,需要将节气门调节至加速踏板给定的位置,需要将离合器由断开行程接合至传递最大动力的完全接合行程。
在没有接合离合器的情况下,恢复发动机动力将由于没有负载而使发动机转速飞升,只是需要避免的情况。
发动机动力的恢复即节气门的恢复应该在离合器接合后或与离合器接合同时协调进行。
在恢复动力阶段,如果采取在离合器接合之后恢复节气门的控制策略,离合器接合速度快或节气门恢复速度快会引起换挡后期的冲击。
为了缩短换挡时间,在离合器接合完成后快速恢复节气门,发动机扭矩快速增加,扭矩快速变化会引起很大的冲击。
离合器接合速度快,发动机转速下降速度快(以上换挡为例),则离合器主从动盘转速差的变化率在由滑磨阶段(离合器传递相同的阶段)时刻(这一同步时刻的时间设为tl)增大。
车辆加速度在tl时刻的不连续变化与离合器主从动盘转速差的变化率成正比,可表示为
式中vn为车辆加速度在离合器从动盘上的等效转速变化率,evn为离合器主从动盘转速差的变化率,eJ为离合器主动侧的转动惯量,vJ为离合器从动侧的等效转动惯量。
由式可知,evn越大,在lt时刻的车辆加速度变化越大,冲击度性能恶化。
离合器接合速度慢或节气门恢复速度慢,换挡冲击小,但产生较大的滑磨功,且换挡时间长而使车辆的动力中断时间长。
因此,必须对发动机和离合器进行协调控制。
离合器接合速度慢,节气门恢复速度快,则会导致发动机转速飞升或离合器主从动盘转速长时间不能达到同步,离合器滑磨功急剧增加。
离合器接合速度快,节气门恢复速度慢,则会导致发动机转速变化快而使evn大,造成冲击和振荡。
采取离合器接合与节气门恢复协调配合进行的控制策略时,离合器以正常速度接合,通过节气门的协调控制使离合器主从动盘转速差的变化率在lt时刻小于设定值,则由式可知车辆加速度变化量不会产生使乘员感到不舒适的冲击和振荡。
结论
在恢复动力阶段,节气门和离合器的控制策略对换挡过程的性能指标影响很大。
为了缩短换挡时间,恢复动力过程要快,势必造成车辆冲击和振荡。
恢复动力过程变慢,平稳性好,则换挡时间加长。
节气门恢复过快,将导致车辆冲击和振荡。
离合器接合速度慢,则滑磨时间长,滑磨功增加。
离合器接合速度快,换挡时间短,滑磨功减少,但离合器在由滑磨阶段进入同步阶段的时刻主从动盘转速差的变化率大,这会引起使乘员感到不舒适的冲击和振荡。
为了达到降低离合器滑磨功、缩短动力中断时间,减少换挡后期冲击的目的,对AMT车辆的道路试验研究结果表明:(1)不能等待离合器主从动盘同步或接合完成后才能进行节气门控制,更不能恢复节气门后再接合离合器;(2)发动机与离合器必须进行协调控制使离。