汽車無級自動變速系統(tǒng)設計

為了跟蹤世界汽車技術，發(fā)展我國汽車工業(yè)，“九五”期間，汽車電于控制技術被列為科技攻關項目。車輛自動變速是汽車電控技術的一個重要組成部分。采用計算機和電力電子驅(qū)動技術實現(xiàn)車輛自動變速，能消除駕駛員換檔技術的差異，減輕駕駛員的勞動強度，提高行車安全性，提高車輛的動力性和經(jīng)濟性。汽車的無級變速系統(tǒng)一般是由無級變速箱CVT(Continuously Variable Transmission) 和無級變速箱控制器TCU(Transmission Control Unit)組成。

1 CVT的基本結構

汽車的無級變速系統(tǒng)主要有以下幾種形式：（1）液力機械AT—HMT(Hydrodynamic Mechanical Transmission)廣泛應用于轎車、公共汽車、重型車輛、商用車和工程車輛上。(2)機械式AT—AMT(Automa ted Mechanical Transmission)在通常機械式變速器基礎上加上微機控制電液伺服操縱自動換檔機構組成，目前它應用于部分低檔轎車、局部卡車和商用車上。(3)無級式AT—CVT(Continuously Variable Transmission)是目前在小排氣量轎車中使用最多的一種。它的主要結構和工作原理如圖l所示。

圖1 無級式AT—CVT主要結構和工作原理

CVT技術的發(fā)展，已經(jīng)有了一百多年的歷史。德國奔馳公司是在汽車上采用CVT技術的鼻祖，早在1886年就將V型橡膠帶式CVT安裝在該公司生產(chǎn)的汽油機汽車上。但由于結構設計和選材等方面的問題，該傳動機構體積過大，傳動比過小，無法滿足汽車行駛的要求。這些缺點限制了它的應用。直到1979年，通過結構的改進和特殊鋼帶的使用，CVT的傳動比明顯提高，具備了在車輛上廣泛應用的前提條件。從那時起，福特、菲亞特和日產(chǎn)等公司的車型都曾采用過這種變速傳動機構。

CVT采用的V形承推鋼帶由安裝在撓性馬氏體時效鋼圈上的多片楔形鋼片構成。它的動力從主動輪輸入，經(jīng)過V形鋼帶，由從動輪輸出。帶輪由可以相對滑動的兩部分構成。鋼帶位于這兩部分間的凹槽內(nèi)。當帶輪兩部分靠緊時，凹槽較窄，鋼帶位于帶輪外緣，此時帶輪的工作直徑最大。隨著這兩部分間的相對滑動，凹槽越來越寬，鋼帶逐漸靠近帶輪中心，即工作直徑最小的地方。汽車剛剛起動車速較低時，主動輪工作直徑較小，變速器可得到較大的傳動比，使汽車獲得足夠動力克服行駛阻力。隨著車速的升高，主動輪工作直徑逐漸增大，從動輪工作直徑越來越小，變速器傳動比也相應減小。由于帶輪工作直徑可連續(xù)變化，因此這種變速器的傳動比也是無級、連續(xù)變化的，傳遞動力更平穩(wěn)，其動力性和經(jīng)濟性遠遠高于行星齒輪式自動變速器。汽車在實際運行中變速箱變比的控制是由TCU控制直流電動機自動完成的。

2 TCU的基本結構

TCU的基本結構如圖2所示，它由單片機、檢測電路、驅(qū)動電路、電源電路以及通訊電路等部分組成。

圖2 TCU的基本結構