AMT自動換擋技術國內外研究現狀

趙玉斌

(河北省交通職業技術學校)

經過多年的研究與開發，AMT自動換擋技術有了很大的提高。現代AMT不僅換擋更加符合駕駛員的意愿，而且還利用現代控制方法，解決特殊環境下變速程序的復雜問題，使控制能力及可靠性大幅度提高。其主要特點是一機(微機)多參數、多規律性的控制。多參數指輸入電控單元的控制參數多元化，即控制參數不僅有發動機轉速、車速、油門開度等信號，而且包含發動機、變速器工作環境和行駛條件等信息，全面的反映發動機和變速器的實際工作情況;多規律是指控制器中存儲多種不同的換規律，如各種行駛條件下的最佳經濟性、最佳動力性和最佳排放性能等，可按需要調用相應的規律實現最佳控制，使發動機和變速器在不同油門開度和各種行駛環境下都能處于最佳工作狀態。對智能化的AMT也有了較深入的研究，采用神經網絡技術，并增加控制參數，減少了不必要的換擋次數，并提高了燃油經濟性和降低了排放。

目前，AMT在美國和歐洲已實現了商品化，重型汽車上裝配AMT的比例正在逐步增加。據預測，到2008年，歐洲近50％的MT將被AMT取代，部分AT市場也會被AMT占據。因此，近年來世界各重型汽車生產企業都在努力開發新一代的AMT產品。這些AMT產品在結構上大同小異，都是在原來固定軸式機械變速器的基礎上加裝替代人工手動換擋的電子控制操縱機構，但由于設計理念的不同，其性能有所差異。

比較典型的AMT產品是德國ZF公司推出的很有發展前途的ZF-AS Tronic系統，它代表了當前AMT的發展水平，該系統具有以下特點。

(1)變速器的所有功能被一體化在一個單元內，電控系統一體化在換模塊中，通過一體化的結構減少故障，提高可靠性。

(2)采用CAN通訊系統網絡，電控柴油機(EDC)與其它的電控系統可以實現通訊。駕駛員可以選擇有利的自動模式(動力型和經濟型)或選擇手動換模式。這種自動換策略允許發動機工作在最經濟的范圍(自動模式)、電控系統提供最優的駕駛策略來保障駕駛的經濟性。在任何行駛工況下，駕駛員都可以干預換。

(3)互換式的操作觀念，既可以用控制臺上的選器，也可以用轉向桿或方向盤上的選器進行換控制，以滿足駕駛員不同的操作習慣。

(4)電動/氣動離合器控制，無離合器踏板。如果離合器負荷過重，電控系統會向駕駛員報警或顯示;如果離合器需要更換，則顯示更換時機。

(5)換是由換模塊實現的(氣動換)。換模塊安裝在變速器的箱蓋上，很容易拆裝。換閥、氣缸、傳感器和外部連線均在換模塊內。換指令來自電控系統，或者根據需要由駕駛員發出換指令。換期間，在變速器內同步速度的調節是由電控柴油機和變速器的制動器共同完成的，使換時間減小。

(6)顯示器為駕駛員提供駕駛模式(動力型或經濟型)、當前位、報警信息和故障維修信息等。此外還可以通過蜂音信號給駕駛員報警，不會出現誤操作。ZF公司為實現汽車高可靠性、高經濟效率和高環境適應性而推出的ZF—AS Tronic系統，是世界上第一臺完全一體化的AMT系統。

除上述幾家外，美國Mark公司、德國Siemens Automotive公司、日本Hino公司、鈴木公司、三菱公司等也在載貨汽車上成功裝用AMT。在重型汽車上，特別是在重型載貨汽車上裝用AMT已成為發展趨勢。

國內對AMT自動換擋技術的研究開展的比較晚，九五期間被列為“九五”科技攻關項目。吉林大學對AMT理論進行了廣泛的研究，先后提出了2參數最佳換擋規律、動態3參數換擋規律、最佳同步換擋規律、動態閉環換擋控制、離合器模糊起步控制等理論，并在輕型車、重型車、轎車等不同的車型上進行了裝車實驗。北京理工大學對AMT的研究主要在重型車輛上，該校所研制的某裝甲車AMT產品已經進行了3000km定型試驗考核，通過了產品設計定型。該產品采用電控液壓執行機構，能夠完全進行自動換擋操作，也可操作換擋手柄進行人工換擋，該產品還具有保持功能、自學習功能。原車的操縱機構仍然保留，在電控系統出現故障時，可以進行手動操縱。重慶大學機械傳動國家重點實驗室2002年啟動了AMT的研發。主要研究內容:發動機神經網絡模型的建立、離合器局部恒轉速控制、基于環境變化的離合器起步補償控制、基于不同駕駛意圖和道路條件下的換策略、離合器執行機構和選換執行機構研制、電子節氣門及其控制研究、AMT試驗系統研制、AMT樣車研制與整車試驗研究等。深圳市欣源晟實業有限公司在轎車上實現了AMT自動換擋。其執行機構為普通電機，由3個電機分別實現油門、離合器、選擋、換擋的操作動作，通過對傳動機構的設計，選擋和換擋的操作只需一個電機就可完成，離合器的驅動機構采用省力裝置，減小了驅動電機的功率。

但是盡管國內在AMT研究方面投入了很多力量，也取得了不少成果，但也存在一些關鍵問題需要解決:一是控制問題，AMT的控制難度較AT和CVT大，AMT是動力中斷情況下的換，需要頻繁地控制離合器，由于轎車的慣量較小，離合器的控制好壞直接影響起步和換控制的平順性，同時，每輛汽車的離合器行程存在差異，因此，離合器起步控制和換擋控制難以正確反映駕駛員操縱意圖，不能適應復雜多變的行駛環境，成為困擾AMT技術發展的難點，造成離合器磨損和坡道、彎道意外換擋等不良現象，影響了乘坐舒適性，很難適應人們對轎車性能越來越高的要求。二是可靠性和穩定性問題，這是AMT產品能否被生產接受的關鍵，也是困擾AMT產業化的核心問題。