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半自动变速器

文章来源:道诺电子科技 类型:行业资讯 日期:2017-11-14 10:34:58 分享:
有什么用?
     ● 新手司机不需考虑油离配合的难处和换挡时机的选择。这也大大降低了道路行驶的难度,避免了因为不熟悉换挡而带来行驶中熄火的郁闷和潜在危险。
     ● 半自动变速箱在购车和油耗的成本上比其他自动变速箱更具优势。
 
缺点:
     ● 换挡舒适性差,顿挫明显。
     ● 换档中动力中断,极速性能不好


代表车型:长安奔奔MINI 奇瑞QQ3 奔驰SMART


原理:

       机械式自动变速器(AMT)是对传统干式离合器和手动齿轮变速器进行电子控制实现自动换档的新式变速器,其控制过程基本是模拟驾驶员的操作。控制单元(ECU)的输入有:驾驶员的意图-加速踏板、档位选择;汽车的工作状态-发动机转速、节气门开度、车速等。控制单元(ECU)根据换档规律、离合器控制规律、发动机节气门自适应调节规律产生的输出,对节气门开度、离合器、换档操纵三者进行综合控制,有效配合。

       AMT由于继承了齿轮传动固有的传动效率高、机构紧凑、工作可靠等优点,并可以实现手动和自动两种模式选择,因此有较强的可靠性和适应性。一些专家认为,它具有比AT更大的发展优势。AMT在美国和欧洲已实现了商品化。据预测,到2008年,欧洲近50%的MT将被AMT代,部分AT市场也会被AMT占据。

       广义的AMT包含以下几种类型:自动离合手动变速器(Auto-clutch Manual Transmission,简称AcMT)、单离合器手自动一体变速器(Single Clutch Automated Manual Transmission,简称AMT)以及双离合器手自动一体变速器(Dual Clutch Automated Manual Transmission,简称DCT),基本上都是平行轴式齿轮变速结构,无论在设计技术或者生产技术上均有相同的特征。虽然目前产品的换档舒适性仍比传统的自动变速器(AT)逊色,但是传动效率却与MT相近,足足比传统自动变速器高7%以上,生产成本更是比AT低30%以上。
       在标准大规模生产的汽车中,半自动变速器拥有的基本机械构造类似于手动变速器,变速箱里面仍为传统手排构造的离合器则由电脑操控,驾驶人只需换档不需管离合器。但不同于手动变速器传统的“H”型档位,其排档杆只能前后移动进行升档或降档。F1赛车则采用一种改良后的半自动变速器,其换档操作通过方向盘后的两个换档键来实现——按右边的换档键升入高档,按左边的换档键降入低档。少数轿车,如第一代Renault Twingo和90年代的SAAB 900配备了类似的换挡装置。后来又演进出免踩离合器电脑也控制换挡有全自动变速功能的自动手排变速箱,此种手自排变速箱最早出现在意大利法拉利跑车和爱快罗密欧(Alfa Romeo) 156车款。
       霍尔传感器感知换挡请求,同时变速器内还有一个传感器接收当前车速及已选定档位等信息。车辆的各种即时信号传入车载CPU中,这些信号除上述两种传感器信号外还包括发动机转速,电子稳定控制系统,空调,仪表盘设备等。CPU则按照换挡平顺性的要求,选择最佳的换挡时刻及换挡力矩。
       半自动变速器,或自手排变速箱。是车用变速器的一种,可在驾驶员的操纵下,通过电子传感器,处理器和执行器来完成换挡动作。驾驶员无需像驾驶手动档汽车那样在换档前踩离合器踏板,因为离合器在电子设备的驱动下能自动选择适当的换挡时刻和换挡力矩,快速平稳地转换档位。
       由于不存在液力变矩器对能量的损耗,配备AMT变速器的理论油耗可以与MT完全相同。即使是0.8L排量的微型车,AMT也能将传动系中消耗的动力降到最小,更多地发挥小排量发动机的优势。这个“节俭”的设备并没有因为高效而走红,而是在“微车”,“廉价”的阴影下,永远没有抬头之日。来自欧洲的壮士东去兮,不复还。
       AMT用先进的电子技术改造传统的手动变速器,不仅保留了原齿轮变速器效率高,低成本的长处,而且还具备了液力自动变速器采用自动换档所带来的全部优点。它以特有的经济、方便、安全、舒适性而备受所有驾驶者的欢迎,成为各国开发的热点。驾驶员通过加速踏板和操纵杆向电子控制单元(ECU)传递控制信号;电子控制单元采集发动机转速传感器、车速传感器等信号,时刻掌握着车辆的行驶状态;电子控制单元(ECU)根据这些信号按存储于其中的最佳程序,最佳换档规律、离合器模糊控制规律、发动机供油自适应调节规律等,对发动机供油、离合器的分离与结合、变速器换档三者的动作与时序实现最佳匹配。从而获得优良的燃油经济性与动力性能以及平稳起步与迅速换档的能力,以达到驾驶员所期望的结果。

AMT电控系统由三部分组成:
       1、执行机构:包括电动机(步进电动机和直流电动机)、电磁阀(普通电磁阀和高速电磁阀)、液压缸(离合器动缸和选、换档油缸)等;
       2、传感器:包括速度传感器 (发动机转速传感器、输入轴转速传感器、车速传感器)、油门开度传感器、档位传感器等;
       3、电控单元(ECU):包括 CPU、ROM、RAM、I/ O 接口等。

AMT换档规律的制定:

       换档规律是以相邻两档在换档过程中各油门下加速度与车速关系,牵引力与车速关系,以及油耗与车速关系为基础确定的。动力性最佳换档规律是在同一油门下相邻两档的牵引力曲线的交点速度确定的,即这个油门位置时,在原档位行驶速度达到这个值时就要换档,这样保证牵引力最大。经济性最佳换档规律是相邻两档不同油门时油耗曲线相交点作为换档求出的换档规律。这样保证在油耗小的档位上行驶。


离合器接合规律的制定:
       机械式自动变速器是在原来手动变速器和干式离合器基础上实现自动化的,并取消了离合器踏板,而离合器工作工况众多,且与发动机油门及换档需要协调配合,自动控制系统对它有很高而复杂的要求。解决了它才能保证汽车起步和换档过程的品质,减少传动系统零部件的冲击,提高其使用寿命与乘坐舒适性。根据离合器影响因素,建立离合器接合规律的模型,并通过模糊评判方法实现最优控制。

AMT的控制技术:
       依据换档规律和离合器接合规律,对选、换档、离合器和油门进行协调控制,按司机的意图完成起步和换档。在AMT的控制中, 选、换档控制方法有开环控制、闭环控制、模糊控制等;离合器的接合控制采用的方法有开环控制、PID控制、模糊控制等。模糊控制有比较好的效果。

AMT的可靠性技术:
        在AMT的工作过程中,由于受到干扰,AMT电控系统中的ECU、传感器和执行机构难免会发生故障。适当的抗干扰措施可以在一定程度上减少故障的发生 ,但故障并不能避免。如果电控系统的部件一旦发生故障,汽车的性能就急剧下降,甚至需要立即停车,这对于汽车整体性能的发挥和维修工作的进行是非常不利的。为提高AMT 系统的可靠性和安全性,在AMT随车诊断系统中应增强诊断和容错控制功能。即当有些部件失效时,能及时作出诊断,且故障部分在系统中的功能可用系统中的其它部件完全或部分代替,使系统能继续保持规定的性能或不丧失最基本的功能,或进一步实现故障系统的性能最优,使汽车返回维修点后再维修。

AMT的分类:
       为了提高AMT车辆的性能,改善其选换档操纵控制是一个很重要的方面。目前,按照执行机构动力源的不同,AMT的选换档系统可分为电控气动,电控液动和电控电动(全电式)

三种类型:
       1、电控气动AMT 。电控气动选换档系统对于一般车辆,由于没有气动装置,一般不采用,只有在大型或重型车辆等特殊场合使用。
       2、电控液动AMT 。电控液动选换档系统具有能容量大、操作简便、易于实现安全保护、具有一定的吸振与吸收冲击的能力以及便于空间布置等优点。但是在利用高速开关阀控制离合器的系统中,其主要的缺点就是温度的变化使离合器的执行机构中液压油的粘度发生变化,因而使离合器回油管路压力损失发生变化。温度降低,阀出口压力增大,回油量减小,离合器的结合速度较慢,导致在汽车刚开始起步时加速度较小。而且温度降低到一定的程度之后,液压油的流动性能大大降低。另外由于受到温度的影响,该系统在北方寒冷地带的使用有一定的限制。其次,液压元件对加工的精度要求非常高,特别是高速电磁阀的加工,因而一般的厂家难以加工,所以电磁阀的造价就非常高。
       3、电控电动AMT 。将自动变速控制系统中要直接控制的对象:油门、离合器以及选换档装置的动作采取电动机带动的方式。相对于电控液动AMT而言,电控电动AMT在以下几个方面具有进一步的优势:取消了液压系统,从而使整个控制系统的结构更加简单,重量更轻。由于直接采用易于控制、精度更高的电动机取代液压执行元件,减少了液压元件动作的误差,使得系统的控制方法上更简单,控制的精度进一步提高,反应动作更加准确。在原有的电控液动的基础上,只须对软件和硬件以及控制方法上作少许的改动就能对电控电动AMT系统进行控制。在电控电动AMT中的执行电动机的特点是:可控性好、精度高、反应快、可靠性强、并且对环境的适应性。

       搭载AMT的汽车驾驶相对简单。如果驾驶者想要加速,踩下油门时,变速箱就会自动选择换挡的最佳时机,但是对一些离谱的指令,例如4挡起步,“小机器手”是不会执行的,只有它认为合理时,才会配合。与液力变矩器的AT相比,AMT使用成本低、传动效率高、动力性好、节油,而且变速器油也一样,虽然它的结构与MT相同,但控制难度却比之大得多。

       AMT主要是通过4个步骤来完成工作的,你只要知道它是由传感器、电脑模块和执行器三部分构成,而执行器是电控单元,它的工作原理就会变得很好理解了。

       先是电脑模块通过读取传感器信号,来确定当前车辆工作状况;在手动模式下,变速杆触点得到驾驶者的操作意图,或自动模式下,通过电脑模块计算并给出换挡指令;此时电脑模块并不会立刻执行,而是进行合理性、安全性分析;最后,才是通过执行器的电液控制,使变速器中的齿轮啮合,完成一整套换挡工作。

扩展阅读:
        半自动变速器AMT(Automated Mechanical Transmission)又称为电控机械式自动变速器,该技术是指在不改变原机械变速器主体结构的基础上,通过加装特殊的电控单元控制装置取代原机械变速器由人工操作完成的换挡动作,实现变速器内部换挡过程的自动化。

       半自动变速器是介于手动与自动之间的一种新型变速器,它的挡位设置类似于手动变速器,但不同于手动变速器传统的“H”型挡位结构,其换挡手柄只能前后移动进行升挡或降挡(以“+”和“-”表示),或是通过方向盘后方的换挡手柄实现升挡和降挡。半自动变速器挡位设置保留了自动变速器的N挡(空挡)和R挡(倒车挡),在驾驶时有自动模式(A挡)和手动模式(M或S挡)可供选择,两种模式在使用时可以自由切换。使用手动模式起步时,如果不拨动换挡手柄升挡,即使油门踩到底变速器也不会自动升挡,这也是与手/自动一体式变速器操作上最大的区别。

       半自动变速器主要优势是实现了自动油离配合,提高了变速器人工换挡操作的便捷性,但同时变速器快速的响应时间又让驾驶者仿佛置身于手动挡驾驶环境。这样一来,半自动变速器在产品搭配上与强调运动素质的高性能跑车和突出灵巧经济的家用小型车不谋而合。

       半自动变速器AMT(Automated Mechanical Transmission)又称为电控机械式自动变速器,该技术是指在不改变原机械变速器主体结构的基础上,通过加装特殊的电控单元控制装置取代原机械变速器由人工操作完成的换挡动作,实现变速器内部换挡过程的自动化。半自动变速器与以往变速器的不同之处在于,由电子系统完成操作离合器和选挡两个动作,在最大程度上解放了驾驶者的操作强度。由于半自动变速器是在传统手动变速器基础上改造得来,因此很容易地继承了手动变速器机械结构简单紧凑、制造成本低的特点,同时在一定程度上弥补了自动变速器响应时间慢的缺点。

       AMT显然更符合小排量车型的需求。购买小排量轿车的车主,主要为了日常代步使用,对用车费用的敏感度要明显比高价格的大批量车型高很多,AT变速器导致的高油耗,常常会让这类车主望而却步。AMT的优势恰好可以将这些问题全部解决。

       AMT的出现,在某种程度上就是为了解决小排量车型配备自动挡问题的,因此它在这一领域的应用要远比中大排量车型要大得多。目前,即使是在偏爱手动挡的欧洲市场,雪铁龙、菲亚特、欧宝、奔驰等多家厂商都在开始将这类变速器应用到小排量车型上。刚刚引进不久的奔驰旗下小车SMART,采用的就是AMT变速器,1.0排量的小车,动力却丝毫不差,AMT居功至伟。

       半自动变速器跟手动变速器一样效率高,现在它和自动变速器一样操作简单,甚至比自动变速器还容易,此外半自动变速器还有重量轻的优点。但是一直以来,半自动变速器的离合器和变速操作都不太方便,而正因为如此,半自动变速器很难进入使用惯自动变速器的日本。然而,最近半自动变速器得到了飞速的进步,变速舒畅度已和自动变速器不相上下。比如大众采用的直接换挡变速器就是一例。

  目前为止见到的半自动变速器在自动变速模式下变速时动力会中途切断,这并非司机所愿,所以让人感觉很不好。但直接换挡变速器使用两组离合器,一组停止时另一组马上开动,变速时动力也不会中断。直接换挡变速器是种与自动变速器一样顺畅、与手动变速器同样高效的变速器。

       这种设计过去在普通民用轿车上不多见,而更多地出现在赛车和高性能跑车上,设计师看重的是它超高的传动效率,可以大幅度提升赛车的加速成绩。在标榜全世界最高科技和最高速度的F1赛场中,赛车使用的就是半自动变速器。

       由于AMT在传动效率上的优势极为明显,近年来一些注重技术研发的厂商开始着手将这类变速器民用化,并取得了显著的成果。最具代表性的就是大众DSG变速器,这种目前被看做最先进的变速器其结构本质与AMT变速器是一样的,只不过它通过两组离合器控制,来进一步提升换挡速度和应对大马力发动机。而在中国,AMT技术却用在名不见经传的“QQ”身上。虽然不能拿来F1赛车的变速器和QQ想比,但令人吃惊的是机械原理完全相同,QQ和F1?这两个词如果不是事实,那么永远都别想联系起来。

发展历史:
        AMT技术的第一次应用,是在1986年的F1法拉利赛车上,便使得这支车队的成绩大幅提升——仅在1992至2007年中,一共获得了15次F1赛车的总冠军。虽然法拉利的夺冠,不能完全归功于变速箱技术的进步,但其中肯定有它的功劳。

       AMT英文名为:Automated Mechanical Transmission,意为电控机械式自动变速箱,是当今被广泛应用于F1赛车或跑车上的一种变速箱。它起源于1986年,第一个使用它的是F1赛车的代表车型—法拉利,在******它被使用在了IVECO轻型卡车上,而轿车的第一个使用者为Alfa Romeo 156,时间为1992年,这是一款运动型跑车,当时没有被批量生产。1997年由于法拉利F355的使用,这种变速箱被小批量生产,而大批量生产的时间为1999年,也就是五年前这种变速箱被大量使用在Alfa Romeo156上。可以看出这种类型的变速箱从诞生到现在主要被用在一些赛车和跑车等运动型车上,这也充分显示了这种变速箱领先的技术和优越的性能。2001年Renault Twingo使用了这种变速箱,开辟了低级别车使用AMT的先河,并且由于这种变速箱的使用,Renault Twingo取得了骄人的业绩。奇瑞则是中国大陆第一个使用此种变速箱的整车生产厂家。

       1993年,绅宝首先推出半自动变速器(Sensonic),但顾客反映冷淡于1998年退出市场。在A、B级车中,由于成本问题,装备AT很困难,因而半自动变速器在此获得成功。1998年福特在全顺厢式车中搭载相似的系统,因为该系统能够为城市中的商业运输司机提供极大的便利。若半自动变速器的规模上升到经济平衡点,并且能够面对新型AT技术的挑战而幸存,则仍能在市场上占有一定位置。宝马首先推出双换档变速器(SMG),一种结合跑车司机呼吁的手动“热换档”操作的双模式的特殊单元。热换档就是在没有放松加速踏板的情况下加、减档。这种呼吁是一级方程式技术的反映。宝马将6档SMG安装在高性能的3系列的M3车型上,具有两种操作模式:第一种是变速器完全自动控制,与传统AT一样;另一种是驾驶员通过推拉变速杆来加、减档。SMG比相同容量的传统AT更轻、更紧凑、机械效率更高。但是比搭载了5档AT的同系列车价格高得多,与开始提出的这种变速器是以低成本出现去挤压传统AT市场有很大差距。雷诺开发出BVR(boite de vitesses robotise)系统采用电─液控制的5档MT。BVR具有两种操作模式:自动模式和半自动模式。在后一种情况,可以进行顺序热换档。在自动模式下,BVR的操作像5档AT一样自动适应换档,具有考虑驾驶风格和路况的换档模式图。雷诺声称该系统“具有MT的机械原理,避免了传统AT损失和摩擦,具有良好的经济性。与MT相比,BVR在自动模式中,由于它的自适应控制模式,燃油消耗降低10%”。
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