自動(dòng)變速器智能控制技術(shù)

白鳳嬌 王曉玉

【摘 要】隨著汽車(chē)行業(yè)的不斷發(fā)展，電子控制的自動(dòng)變速器技術(shù)逐漸成熟起來(lái)，廣泛應(yīng)用在汽車(chē)變速器的制造中，微電腦的使用除了可以增加變速器的使用年限之外，還能使駕駛員能夠用更加簡(jiǎn)便的操作獲得更加優(yōu)質(zhì)的乘坐體驗(yàn)，增加駕駛員的舒適感，在保證汽車(chē)基礎(chǔ)駕駛性能的條件下還能夠降低汽車(chē)燃料的使用量，從而達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的，這諸多的優(yōu)點(diǎn)使得電子智能控制的變速器得到迅速推廣，促使汽車(chē)行業(yè)煥發(fā)新的生機(jī)與活力，在未來(lái)的發(fā)展道路上走得更加長(zhǎng)遠(yuǎn)。

【關(guān)鍵詞】電控機(jī)械 自動(dòng)變速器 智能控制技術(shù)

1、自動(dòng)變速器分類(lèi)以及特點(diǎn)

1.1液力機(jī)械式自動(dòng)變速器

液力機(jī)械式自動(dòng)變速器具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并且對(duì)于不同型號(hào)的變速器來(lái)說(shuō)具有不同的局部結(jié)構(gòu)。液力機(jī)械式自動(dòng)變速器主要由液力變矩器、行星齒輪變速器、液壓操縱機(jī)構(gòu)以及控制系統(tǒng)組成的。液力變矩器是液力機(jī)械式自動(dòng)變速器的主要部分，它主要是由葉輪、渦輪以及導(dǎo)輪組成的。液力變矩器不僅起離合器的作用，而且還具有無(wú)級(jí)連續(xù)變速以及變矩的能力。在外部負(fù)載的時(shí)候，液力機(jī)械式自動(dòng)變速器具有良好的自動(dòng)調(diào)節(jié)以及適應(yīng)能力。除此之外，液力機(jī)械式自動(dòng)變速器不僅能夠?qū)④?chē)輛起步的轉(zhuǎn)矩增大，而且能夠使得車(chē)輛的起步性能得到提高。目前，液力機(jī)械式自動(dòng)變速器主要應(yīng)用在小型車(chē)輛中。

1.2無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器

從理論上來(lái)講，無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器可以保證車(chē)輛在較為理想的經(jīng)濟(jì)區(qū)域內(nèi)工作，從而使得汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力以及車(chē)速能夠達(dá)到平穩(wěn)。按照動(dòng)力傳遞的形式來(lái)劃分，無(wú)級(jí)變速器能夠分為電動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器、流體式無(wú)級(jí)變速器以及機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器。從結(jié)構(gòu)上來(lái)分析無(wú)級(jí)變速器，它真正的實(shí)現(xiàn)了速比的連續(xù)無(wú)級(jí)變化，并且使得發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到最佳匹配。然而無(wú)級(jí)變速器主要是依靠傳動(dòng)帶的擠壓而產(chǎn)生一定的摩擦力，進(jìn)而能夠傳遞動(dòng)力。目前，無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器主要應(yīng)用在排量在1L到2.5L左右的轎車(chē)以及輕型汽車(chē)上。

1.3電控機(jī)械自動(dòng)變速器

電控機(jī)械自動(dòng)變速器主要是在原有的手動(dòng)機(jī)械變速器的基礎(chǔ)上，通過(guò)加裝電控裝置從而能夠完成變速器換擋的控制。在電控單元中主要通過(guò)執(zhí)行單元控制發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、變速器選、換擋以及離合器的結(jié)合起來(lái)，并且按照路況的相關(guān)信息以及駕駛員的行駛意圖來(lái)完成換擋的操作，這樣不僅能夠?qū)Ⅰ{駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度減輕，而且能夠提高車(chē)輛行駛的安全性。電控機(jī)械自動(dòng)變速器具有簡(jiǎn)單的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)繼承性好以及投入費(fèi)用較低的優(yōu)點(diǎn)，因此能夠得到生產(chǎn)廠家的支持。目前，車(chē)輛中所采用的電控機(jī)械自動(dòng)變速器主要有3種形式，即：電控液壓、電控氣動(dòng)以及直流電機(jī)操作的形式。一般情況下，根據(jù)車(chē)輛自身來(lái)決定電控機(jī)械自動(dòng)變速器的形式。

1.4雙離合器式自動(dòng)變速器

雙離合器式自動(dòng)變速器主要將液力機(jī)械式自動(dòng)變速器和電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的優(yōu)點(diǎn)綜合起來(lái)，因此雙離合器式自動(dòng)變速器是一種新型的自動(dòng)變速器裝置。在雙離合器式自動(dòng)變速器中，將變速器的擋位按照奇數(shù)和偶數(shù)分布在與兩個(gè)離合器連接的輸入軸上。在雙離合器式自動(dòng)變速器中，通過(guò)使用扭轉(zhuǎn)減振器來(lái)吸收扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的振動(dòng)。然而在設(shè)計(jì)扭轉(zhuǎn)減振器的過(guò)程中，主要應(yīng)用了雙質(zhì)量飛輪的設(shè)計(jì)原理，第一質(zhì)量是由發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪組成，而第二質(zhì)量主要是由濕式離合器構(gòu)成的。與電控機(jī)械自動(dòng)變速器相比較，雙離合器式自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高并且要改變整個(gè)變速器結(jié)構(gòu)，所以該配備沒(méi)有得到廣泛的使用。

2、自動(dòng)變速器的電子智能控制系統(tǒng)控制技術(shù)

自動(dòng)變速器ECU具有換擋控制、鎖止離合器控制鎖、換擋平順控制、故障診斷、失效保護(hù)等功能。

2.1換擋控制。汽車(chē)在特定工況下都會(huì)有一個(gè)相對(duì)應(yīng)的最佳換擋時(shí)刻，這樣汽車(chē)會(huì)發(fā)揮最佳的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。汽車(chē)在行駛過(guò)程中，電子控制單元會(huì)根據(jù)模式選擇開(kāi)關(guān)信號(hào)、車(chē)速信號(hào)、節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度信號(hào)等參數(shù)來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉換擋電磁閥，繼而打開(kāi)或關(guān)閉通往離合器、制動(dòng)器的油路，使變速器升檔或降擋。

2.2換檔平順性控制。自動(dòng)變速器改善換擋平順性的方法有換擋油壓控制。減小轉(zhuǎn)矩控制和N-D換擋控制。

自動(dòng)變速器在升檔和降檔的瞬間，ECU通過(guò)電磁閥會(huì)降低主油壓，這樣減少了換擋的沖擊，使換擋平順。在換擋的瞬間，還可以減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，來(lái)減少輸出軸的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。如果由P擋（N擋）轉(zhuǎn)為D擋（R擋），或相反動(dòng)作時(shí)，自動(dòng)變速器通過(guò)調(diào)整噴油量，把發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化減少到最小限度，以改善換擋。

2.3鎖止離合器的控制。鎖止離合器TCC可以將發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)械變速器連接起來(lái)，這樣可以提高傳動(dòng)效率和燃油經(jīng)濟(jì)性。各種行駛模式下鎖止離合器的工作方式編程存入到自動(dòng)變速器的存儲(chǔ)器中，根據(jù)輸入信號(hào)，來(lái)控制鎖止離合器電磁閥的通斷電，繼而控制了鎖止離合器的工作。除了以上控制外，電控自動(dòng)變速器ECU具有自診斷系統(tǒng)，可以監(jiān)控各傳感器等；當(dāng)自動(dòng)變速器出現(xiàn)故障時(shí)，ECU還具有實(shí)效保護(hù)功能。

3、自動(dòng)變速器智能控制研究

3.1智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

在電控機(jī)械自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)中，容易受到控制對(duì)象非線性以及時(shí)變特性的影響，從而不能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電控機(jī)械自動(dòng)變速器的控制。

從控制理論來(lái)講，智能控制處于一個(gè)高級(jí)階段，它主要是解決傳統(tǒng)控制方法難以解決的復(fù)雜問(wèn)題。智能控制主要是指以知識(shí)表示的非數(shù)字廣義模型和以數(shù)字模型表示的混合控制過(guò)程。智能控制具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：能夠模擬人類(lèi)感知環(huán)境、模擬人類(lèi)學(xué)習(xí)和適應(yīng)環(huán)境的變化、邏輯思維、推理以及記憶聯(lián)想。智能控制的特點(diǎn)使得它能夠適用于不確定性模型復(fù)雜的控制系統(tǒng)中。在控制的過(guò)程中，以當(dāng)前偏差以及偏差變化率的大小和方向?yàn)榛A(chǔ)，不斷改善控制系統(tǒng)的性能。

3.2智能控制體系的基本結(jié)構(gòu)

智能控制系統(tǒng)主要分為智能控制器以及外部環(huán)境這兩大部分。智能控制器主要是由智能信息識(shí)別與處理模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)、控制決策、知識(shí)庫(kù)以及認(rèn)知學(xué)習(xí)等相關(guān)部分組成。近幾年，在研究車(chē)輛控制系統(tǒng)的過(guò)程中，智能控制成為主要的方法。目前，智能控制方法的種類(lèi)是多種多樣的，主要有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及遺傳算法等控制方法。然而每一種控制方法從某一個(gè)方面去模擬人在控制過(guò)程中的智能行為，并且每一種控制方法都具有各自的特點(diǎn)，并且也存在一些缺點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，要從被控對(duì)象的特點(diǎn)、控制目的以及要求來(lái)出來(lái)，選擇合適的智能控制方法。

3.3自動(dòng)變速器的智能控制

模糊控制主要是模擬人類(lèi)處理一些不確定的對(duì)象的時(shí)候而采用的不精確的定性方法的一種技術(shù)。模糊控制主要是研究人的控制行為以及功能。模糊控制并不需要有準(zhǔn)確的控制對(duì)象模型從而能夠?qū)崿F(xiàn)人的某些智能。模糊控制系統(tǒng)主要采用數(shù)值的方法來(lái)表達(dá)結(jié)構(gòu)性的知識(shí)，促進(jìn)電控機(jī)械自動(dòng)變速器的發(fā)展。模糊控制方法不僅適用于簡(jiǎn)單的控制對(duì)象，而且使用于復(fù)雜的被控過(guò)程。由于模糊具有較強(qiáng)的推理性以及較強(qiáng)的適應(yīng)性，并且方便計(jì)算機(jī)的控制，所以在電控機(jī)械自動(dòng)變速器中使用模糊控制方法具有一定的可行性。

4、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)自動(dòng)變速器及電子控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理的介紹，分析了自動(dòng)變速器電子控制系統(tǒng)的控制內(nèi)容，希望駕駛自動(dòng)變速器的車(chē)主朋友能根據(jù)需要通過(guò)自動(dòng)變速器控制的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)最佳的換擋平順及獲得更好的燃油經(jīng)濟(jì)性。在智能控制系統(tǒng)中，模糊控制是一種形式，模糊控制技術(shù)能夠促使電控機(jī)械自動(dòng)變速器的不斷發(fā)展。

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（作者單位：長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司天津哈弗分公司）