第一節(jié) 自動(dòng)變速技術(shù)的分類(lèi)及發(fā)展趨勢(shì)

變速器可使汽車(chē)實(shí)現(xiàn)車(chē)速和扭矩的變化，按照變速器的操縱方式不同，分為強(qiáng)制操縱式和自動(dòng)操縱式。強(qiáng)制操縱式即駕駛員通過(guò)離合器、換檔桿和油門(mén)踏板的配合來(lái)?yè)Q檔的變速器。強(qiáng)制操縱式變速器的傳動(dòng)效率高，現(xiàn)在仍大量使用，但起步和換檔時(shí)有沖擊，駕駛員操作易疲勞，產(chǎn)生不安全因素。自動(dòng)操縱式就是駕駛員只通過(guò)油門(mén)踏板就可換檔的變速器，即所謂自動(dòng)變速器。

目前國(guó)內(nèi)外汽車(chē)自動(dòng)變速器主要有液力機(jī)械式自動(dòng)變速器(Automatic Transmission，簡(jiǎn)稱(chēng)AT)、機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器(continuously variable transmission，簡(jiǎn)稱(chēng)CVT)、電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(automatedme—chanical transmission，簡(jiǎn)稱(chēng)AMT)。按動(dòng)力源又可分為液壓、電動(dòng)、氣動(dòng)3種形式。

1、AT傳動(dòng)系統(tǒng)

AT傳動(dòng)系統(tǒng)是指液力變矩器加行星齒輪變速器，或固定軸式變速器增加自動(dòng)變速操縱系統(tǒng)組成的自動(dòng)變速系統(tǒng)。AT是以液體為傳遞介質(zhì)，通過(guò)工作液體與工作輪葉片的相互作用來(lái)改變轉(zhuǎn)矩。完整的自動(dòng)變速器由3部分組成：液力偶合器(液力變矩器)、行星齒輪變速器或固定軸式變速器(即機(jī)械變速器)和自動(dòng)換檔操縱系統(tǒng)。其中，前者起到離合器的作用，且可以在小范圍內(nèi)無(wú)級(jí)改變傳動(dòng)比；機(jī)械變速器在自動(dòng)換檔系統(tǒng)的控制下，較大范圍內(nèi)完成換檔變速功能，所以通常稱(chēng)為液力機(jī)械式自動(dòng)變速器。液力偶合器中液體在循環(huán)流動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有受到外力，故其不改變傳遞的轉(zhuǎn)矩。但是，工作介質(zhì)為液體，渦輪和泵輪之間可以有較大的轉(zhuǎn)速差，因此可以保證汽車(chē)平穩(wěn)起步和加速，減少傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)并防止傳動(dòng)系過(guò)載。液力變矩器除起到傳遞轉(zhuǎn)矩的作用外，還能夠隨著汽車(chē)行駛阻力的不同而自行改變變矩系數(shù)和傳動(dòng)比。它具有無(wú)級(jí)連續(xù)變速和改變轉(zhuǎn)矩的能力，對(duì)外負(fù)載有良好的自動(dòng)調(diào)節(jié)和適應(yīng)性，使車(chē)輛起步平穩(wěn)，加速迅速均勻。其減振作用降低了傳動(dòng)系的動(dòng)載和扭振，延長(zhǎng)了傳動(dòng)系的使用壽命，提高了乘坐舒適性、行駛安全性、通過(guò)性及車(chē)輛的平均速度。但單個(gè)變矩器存在效率不高、變矩范圍有限的問(wèn)題，需串聯(lián)或并聯(lián)一個(gè)定軸式或者旋轉(zhuǎn)軸式機(jī)械變速器，以擴(kuò)大變速和變矩范圍。

現(xiàn)代無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)效率提高，油門(mén)反應(yīng)快、油耗低，隨著汽車(chē)技術(shù)的進(jìn)步，已經(jīng)越來(lái)越不滿足于液力自動(dòng)變速器，從實(shí)現(xiàn)汽車(chē)從有級(jí)變速階段向無(wú)級(jí)變速階段的飛躍。福特、奧迪等企業(yè)紛紛推出了能夠匹配大排量發(fā)動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)變速器。目前國(guó)內(nèi)的自動(dòng)檔基本上全是液力自動(dòng)變速器，只有奧迪采用了無(wú)級(jí)變速器。奧迪無(wú)級(jí)/手動(dòng)一體式變速器，其就在原有的無(wú)級(jí)變速器基礎(chǔ)上，進(jìn)行多項(xiàng)技術(shù)上的創(chuàng)新、改進(jìn)和提高。

目前，AT傳動(dòng)系統(tǒng)占據(jù)自動(dòng)變速系統(tǒng)的主導(dǎo)地位，在美國(guó)和日本有著很高的市場(chǎng)占有率，目前國(guó)產(chǎn)汽車(chē)裝備的自動(dòng)變速器采用的都是AT變速系統(tǒng)。AT傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化了操縱、提高了舒適性和車(chē)輛平均速度以及行駛安全性和通過(guò)性，但是它存在傳動(dòng)效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難及成本高等缺點(diǎn)液力自動(dòng)變速器的發(fā)展歷經(jīng)采用多元件工作輪液力變矩器、閉鎖離合器、增加行星齒輪變速器檔位及電子控制等多種方法，采用換檔點(diǎn)控制、變矩器閉縮離合器控制及換檔質(zhì)量控制等，使之綜合經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)一步提高。

2、CVT傳動(dòng)系統(tǒng)

1886年德國(guó)Daimlar—Benz公司最早將其生產(chǎn)的V型橡膠帶式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速傳動(dòng)應(yīng)用于汽油汽車(chē)上。1958年H．VanDoorne博士成功研制了V型橡膠帶式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器(即Variomatic無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器)，并裝備于DAF公司的小型轎車(chē)上。后來(lái)他又研制成功了金屬帶式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器VDT—CVT，并于80年代后期實(shí)現(xiàn)商品化。VDT公司又于90年代研制成功了性能更佳的第2代VDT—CVT傳動(dòng)器。

機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器與液力傳動(dòng)自動(dòng)變速器相比，在操縱方便性和乘坐舒適性方面可與液力變矩器相媲美，而其傳動(dòng)效率卻遠(yuǎn)高于液力變矩器。更主要的是它能最好地協(xié)調(diào)車(chē)輛外界行駛條件與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載，充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，提高整車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性。從理論上講CVT可使發(fā)動(dòng)機(jī)始終在經(jīng)濟(jì)工況下運(yùn)行。

目前我國(guó)CVT已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段，一汽-大眾生產(chǎn)的奧迪A6轎車(chē)已選裝CVT無(wú)級(jí)變速器，它采用帶/鏈傳動(dòng)，是奧迪公司首家推出能夠應(yīng)用于功率和扭矩分別達(dá)到150kW和300Nm的V62.8L發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的CVT變速器，并且正在制定一個(gè)在行駛性能、燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性及舒適性等方面的新標(biāo)準(zhǔn)。

3、AMT傳動(dòng)系統(tǒng)

電控機(jī)械式自動(dòng)變速器以其傳動(dòng)效率高、成本低和易于制造等優(yōu)點(diǎn)在自動(dòng)變速器家族中占有重要的地位。AMT的發(fā)展大致分為3個(gè)階段：

1）發(fā)展半自動(dòng)AMT。通過(guò)全機(jī)械或液壓控制實(shí)現(xiàn)離合器的自動(dòng)化，這種系統(tǒng)的控制效果不好，沒(méi)有太多的應(yīng)用。

2）發(fā)展全自動(dòng)AMT。重點(diǎn)是離合器的起步控制、換檔操縱規(guī)律，使AMT進(jìn)入了實(shí)用階段。

3） 研究 智能化的AMT。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等智能控制方法，使離合器的起步控制和換檔操縱規(guī)律與外界道路環(huán)境情況、人的主觀駕駛意圖、車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)密切相關(guān)，以提高AMT傳動(dòng)系統(tǒng)的智能化。

目前，電控自動(dòng)變速、電控發(fā)動(dòng)機(jī)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)及防側(cè)滑系統(tǒng)(ASR)等相繼在車(chē)輛上使用。因此，將AMT的控制同發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS及ASR等相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)一體化控制，可提高傳動(dòng)系統(tǒng)的性能，優(yōu)化控制效果。

現(xiàn)代汽車(chē)變速器的發(fā)展趨勢(shì)是向著可調(diào)自動(dòng)變速器或無(wú)級(jí)變速器方向發(fā)展。采用無(wú)級(jí)變速器可以節(jié)約燃油，使汽車(chē)單位油耗的行駛里程提高30%。通過(guò)選擇最佳傳動(dòng)比，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)保持在很窄的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而獲得最有利的功率輸出，無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)比傳統(tǒng)的自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單而緊湊。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展以及用戶(hù)對(duì)它的操縱性能、舒適性、安全性能等方面的苛刻要求，世界上許多汽車(chē)生產(chǎn)廠家不斷投入人力和財(cái)力，大力加強(qiáng)自動(dòng)變速器的技術(shù) 研究 ，促進(jìn)其不斷的向前發(fā)展。

第二節(jié) 新技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用情況

一、中發(fā)聯(lián)動(dòng)態(tài)

中發(fā)聯(lián)是在國(guó)家發(fā)改委推動(dòng)下，由12家(一汽、上汽、東風(fēng)、長(zhǎng)安、奇瑞、華晨、江淮、長(zhǎng)豐、吉利、廣汽、中順、長(zhǎng)城)中國(guó)車(chē)企聯(lián)合成立的投資有限公司。在中國(guó)企業(yè)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)已經(jīng)普遍掌握的情況下，自動(dòng)變速器技術(shù)一直被認(rèn)為是汽車(chē)核心零部件的最后堡壘，也是被看作最有可能實(shí)現(xiàn)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的技術(shù)。

中發(fā)聯(lián)重點(diǎn)事件列表

時(shí)間 事件 注解

2008年6月 一汽、上汽、東風(fēng)、長(zhǎng)安、奇瑞、華晨、江淮、長(zhǎng)豐、吉利、廣汽、長(zhǎng)城、中順等12家本土汽車(chē)企業(yè)共同投資成立中發(fā)聯(lián)。 發(fā)改委牽頭成立中發(fā)聯(lián)的初衷是，降低合資企業(yè)成本的同時(shí)，國(guó)內(nèi)企業(yè)也減少了研發(fā)領(lǐng)域的重復(fù)投資。由于中發(fā)聯(lián)集中了12家主要的自主品牌企業(yè)，其龐大的市場(chǎng)份額也許可以作為外方技術(shù)轉(zhuǎn)讓的籌碼。

2008年11月 聯(lián)合了12家中國(guó)本土汽車(chē)制造商的中發(fā)聯(lián)投資有限公司與博格華納（中國(guó)）投資有限公司在北京簽署了雙離合器（DCT）項(xiàng)目合資合同，雙方將合資成立博格華納雙離合器傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司。 在比較了多種技術(shù)路線之后，發(fā)改委決定引進(jìn)博格華納的DCT技術(shù)，合資談判成功后，在國(guó)內(nèi)汽車(chē)企業(yè)中征詢(xún)加盟者，最終確定了12家企業(yè)名單和各自的股比。

2009年5月 博格華納、中發(fā)聯(lián)DCT控制模塊大連合資廠奠基 工廠主要開(kāi)發(fā)生產(chǎn)汽車(chē)雙離合器自動(dòng)變速箱中的核心產(chǎn)品：雙離合器模塊、扭振減震器模塊和控制模塊，計(jì)劃年產(chǎn)量達(dá)到50萬(wàn)套模塊。雙離合器變速箱是當(dāng)今世界技術(shù)最領(lǐng)先的自動(dòng)變速箱，博格華納大連新工廠的成立將填補(bǔ)我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在這方面的欠缺。

2009年7月 中發(fā)聯(lián)團(tuán)隊(duì)就DCT開(kāi)發(fā)拜訪吉孚位于德國(guó)阿爾斯多夫的總部 基于對(duì)吉孚在變速箱領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)度及開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)方面，以及吉孚在中國(guó)建立的本地化研發(fā)實(shí)體，成為此次討論的關(guān)注點(diǎn)。雙方希望能在將來(lái)就DCT在中國(guó)的開(kāi)發(fā)展開(kāi)合作。

2009年7月 中發(fā)聯(lián)總裁張仁琪帶領(lǐng)中發(fā)聯(lián)旗下一汽、長(zhǎng)安、江淮和長(zhǎng)豐汽車(chē)四家公司共9人參觀考察了德國(guó)吉孚(GIF)、霍弗(Hofer)公司和英國(guó)的里卡多(Ricardo)三家變速箱設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)公司。 中發(fā)聯(lián)計(jì)劃在DCT變速箱總成設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域成立一家合資公司，此次赴歐洲考察就是為了尋找合資對(duì)象。

二、自動(dòng)變速技術(shù)應(yīng)用 分析

1、商用車(chē)輛

ZF公司有著多年來(lái)從事商用車(chē)輛自動(dòng)變速器生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)。最初投入應(yīng)用的產(chǎn)品已超過(guò)10年。應(yīng)用領(lǐng)域從重型長(zhǎng)距離運(yùn)輸車(chē)輛、建筑工地的重型卡車(chē)到巴士、軌道起重機(jī)車(chē)輛。配備自動(dòng)變速器的卡車(chē)使得運(yùn)輸企業(yè)具有顯著的優(yōu)勢(shì)：利用自動(dòng)換檔程序減少燃油消耗。利用軟件替代機(jī)械零部件的功能以增加裝載量。通過(guò)更長(zhǎng)的離合器壽命和避免誤差操作以減少維修成本。減輕駕駛員負(fù)擔(dān)以提高安全性。

2009年年初國(guó)務(wù)院發(fā)布的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)振興 規(guī)劃 中明確提出：“今后三年，在新增中央投資中安排100億元作為技術(shù)進(jìn)步、技術(shù)改造專(zhuān)項(xiàng)資金，重點(diǎn)支持汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品升級(jí)，提高節(jié)能、環(huán)保、安全等關(guān)鍵技術(shù)水平；開(kāi)發(fā)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白的關(guān)鍵總成產(chǎn)品；建設(shè)汽車(chē)及零部件共性技術(shù)研制和檢測(cè)平臺(tái)；發(fā)展新能源汽車(chē)及專(zhuān)用零部件。”

而公布的重點(diǎn)技術(shù)改造項(xiàng)目中，商用車(chē)自動(dòng)控制機(jī)械變速器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)AMT)赫然在列。無(wú)論是AT(自動(dòng)變速器)還是AMT，國(guó)內(nèi)商用車(chē)的自動(dòng)變速器市場(chǎng)幾乎被采埃孚、艾里遜和伊頓3家外資企業(yè)所壟斷，國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化僅從2008年才嶄露頭角。

2008年底，誰(shuí)是國(guó)內(nèi)首家裝配自主AMT重卡的爭(zhēng)論在一汽解放和中國(guó)重汽之間展開(kāi)。2008年12月，一汽解放5輛裝載自主研發(fā)AMT的重卡產(chǎn)品交付用戶(hù)。一周后，在中國(guó)重汽2009年商務(wù)大會(huì)上，中國(guó)重汽高調(diào)推出搭載自動(dòng)變速器的HOWOA7重卡產(chǎn)品，并宣布中國(guó)重汽與威伯科合作研發(fā)的“重汽智能手自一體”16擋電控變速器進(jìn)入量產(chǎn)階段。一時(shí)間，國(guó)內(nèi)重卡是否進(jìn)入AMT時(shí)代的討論熱火朝天。

相比而言，客車(chē)裝配自動(dòng)變速器的案例已經(jīng)很多，北京公交采購(gòu)的低地板公交車(chē)大多采用采埃孚等外資企業(yè)的自動(dòng)變速器產(chǎn)品。

2、乘用車(chē)輛

目前，中國(guó)乘用車(chē)用自動(dòng)變速器生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量很少，配套規(guī)模每年約為30萬(wàn)臺(tái)左右。中國(guó)具有自動(dòng)變速器生產(chǎn)能力的生產(chǎn)企業(yè)基本是合資企業(yè)，主要有：上海采埃孚變速器有限公司、北京摩比斯變速器有限公司、采埃孚傳動(dòng)技術(shù)（蘇州）有限公司、天津艾達(dá)自動(dòng)變速器有限公司等，自主品牌自動(dòng)變速器生產(chǎn)企業(yè)只有吉利汽車(chē)一家實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，自2005年初開(kāi)始裝車(chē)投放市場(chǎng)，一年中累計(jì)裝車(chē)6000余輛。

為中國(guó)乘用車(chē)配套的國(guó)外自動(dòng)變速器生產(chǎn)企業(yè)主要有：豐田汽車(chē)公司，日本愛(ài)信精機(jī)公司、捷特科（JATCO）、采埃孚（ZF）、日本Mazda公司、日本大發(fā)工業(yè)株式會(huì)社、德國(guó)福伊特（VOITH）公司、戴姆勒克萊斯勒股份公司、法國(guó)雷諾公司等。

3、工程車(chē)輛

從上世紀(jì)80年代開(kāi)始將自動(dòng)變速技術(shù)應(yīng)用于工程車(chē)輛中，目前自動(dòng)變速技術(shù)主要應(yīng)用在裝載機(jī)、平地機(jī)、推土機(jī)、叉車(chē)和自卸車(chē)等。80年代初期，VOLVO裝載機(jī)變速器首次采用電子控制自動(dòng)換擋。1994年美國(guó)DPTECNORD公司已開(kāi)始生產(chǎn)動(dòng)力換擋變速箱的電液比例換擋控制系統(tǒng)。根據(jù)各制造廠變速箱的控制原理和結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計(jì)、制造其相應(yīng)的電子液壓比例換擋控制系統(tǒng)，對(duì)原手動(dòng)換擋變速箱進(jìn)行電液比例控制換擋的升級(jí)改造。改造后的換擋控制系統(tǒng)具有技術(shù)性能先進(jìn)、可靠性高、效率高、操縱輕松方便等優(yōu)點(diǎn)，并具有多項(xiàng)安全保護(hù)功能，大大提高了裝載機(jī)的工作可靠性、安全性、作業(yè)效率。到90年代中期，美國(guó)70％以上的工程機(jī)械裝備了自動(dòng)變速器，日本達(dá)到了60％，歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家也達(dá)到了30％。如今，國(guó)外帶全自動(dòng)變速系統(tǒng)的變速箱已產(chǎn)業(yè)化，半自動(dòng)和全自動(dòng)電液換擋控制系統(tǒng)在國(guó)外工程機(jī)械上已廣泛應(yīng)用。如CAT、VOLVO、JCB及小松等工程機(jī)械企業(yè)，其生產(chǎn)的裝載機(jī)基本上均采用該類(lèi)變速換擋控制系統(tǒng)。

美國(guó)CLARK公司生產(chǎn)的變速器設(shè)有自動(dòng)換擋變速控制系統(tǒng)(PAS)。系統(tǒng)中的微處理器可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)、變矩器、變速器等裝置的實(shí)際工況，控制變速器在適當(dāng)時(shí)候自動(dòng)換擋，縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，降低燃油消耗量，同時(shí)減少換擋沖擊，增加駕駛員操作舒適性。

德國(guó)ZF公司的WG200動(dòng)力換擋變速器的換擋策略根據(jù)裝載機(jī)一擋只用于鏟土阻力較大時(shí)使用這一實(shí)際作業(yè)工況，設(shè)置了KD(即Kickdown)鍵來(lái)快速降入一擋，增大推進(jìn)力，鏟土完成后，直接倒二擋退出。KD鍵的設(shè)置，大大簡(jiǎn)化了操作過(guò)程，提高了生產(chǎn)率，減輕了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度?？ㄌ乇壤展狙兄频碾娮涌刂谱兯倨魇且环N對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器整體進(jìn)行控制的自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，可控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、油耗、油液液面高度等。

瑞典VOLVO公司的輪式裝載機(jī)配備的APSII今自動(dòng)換擋控制器具有世界先進(jìn)水平。變速器的換擋選擇裝置是由電磁閥控制的。微型計(jì)算機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車(chē)輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行處理，再把處理的信息傳送給電磁閥，令電磁閥控制裝載機(jī)在最佳時(shí)刻換擋，從而減少循環(huán)時(shí)間，提高生產(chǎn)率，降低油耗，提高作業(yè)經(jīng)濟(jì)性，且永不錯(cuò)位換擋。

目前，日本工程車(chē)輛自動(dòng)變速技術(shù)的 研究 處于世界領(lǐng)先地位。川崎重工公司KLD97Z型輪式裝載機(jī)采用的自動(dòng)換擋控制變速器，由微型計(jì)算機(jī)判斷車(chē)速與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的最佳速度范圍，對(duì)變速用的電磁閥進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速或自動(dòng)制動(dòng)控制。其控制器易于進(jìn)行動(dòng)作的確認(rèn)和故障診斷，并具有自診斷功能。由于采用電子式變速控制，變速桿的前進(jìn)與后退及換擋操作就變成為指觸(鍵盤(pán))式，使運(yùn)轉(zhuǎn)操作十分輕便，減輕了司機(jī)的疲勞。小松公司的WA500—3和WA600—3裝載機(jī)可以根據(jù)工作方式和操縱桿位置的不同而在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速，并且具有自動(dòng)降擋開(kāi)關(guān)(DDS)，在2擋或車(chē)速12Km／h以下，操作降擋開(kāi)關(guān)則可降為1擋。若想保持3擋或4擋，只需按下動(dòng)臂操縱桿旁邊的保持開(kāi)關(guān)，便能保持該擋不變。目前，日本小松公司已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)發(fā)研制無(wú)人駕駛裝載機(jī)，走在世界工程機(jī)械的前列。

目前國(guó)外對(duì)液力自動(dòng)變速控制系統(tǒng)的 研究 主要集中在換擋策略的開(kāi)發(fā)和換擋品質(zhì)的改善。上世紀(jì)9O代初，N．Narumi和H．Suzuki對(duì)車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)控制的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，認(rèn)為離合器閉鎖控制和擋位優(yōu)化控制將是未來(lái)數(shù)十年傳動(dòng)控制的發(fā)展趨勢(shì)，而無(wú)級(jí)變速則更具有潛在的開(kāi)發(fā)前景。HiroshiYamaguchi和YasushiNarita等利用模糊控制技術(shù)對(duì)液力機(jī)械傳動(dòng)車(chē)輛進(jìn)行了變速器選擋控制，并取得了預(yù)期的成果。JohnJ．Moskwa和ScottA．Munns等在他們的論文中較為系統(tǒng)地闡述了車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立的基本原理和試驗(yàn)方法。Andreww．Phillips和DenniSN．AssaniS利用計(jì)算機(jī)對(duì)某5噸車(chē)輛液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真 研究 ，并且提出了改進(jìn)燃油經(jīng)濟(jì)性和車(chē)輛性能的方案。KoheiKusaka和YasunoriOhkura對(duì)裝備有液力機(jī)械傳動(dòng)的垃圾車(chē)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電液控制閥)進(jìn)行了大膽的改造，控制離合器的接合力，使換擋過(guò)程更加平順。ToshimichiMinowa和TatsuyaOchi等也利用轉(zhuǎn)矩估計(jì)的方法對(duì)換擋平順性問(wèn)題進(jìn)行了 研究 。GamalAhmedElnashar博士建立了車(chē)輛自動(dòng)變速模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，并根據(jù)選定的模糊邏輯控制參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)權(quán)值在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了仿真 研究 。

我國(guó)對(duì)工程車(chē)輛自動(dòng)變速技術(shù)的 研究 起步較晚。直到上世紀(jì)9O年代，重大工程機(jī)械裝備如5．4立方米輪式裝載機(jī)和42噸集裝箱叉車(chē)上才采用了自動(dòng)變速器。但該自動(dòng)變速器并非自行研制，而是從美國(guó)CLARK公司購(gòu)買(mǎi)的。目前，我國(guó)工程機(jī)械的整體水平較低，許多關(guān)鍵性技術(shù)沒(méi)有突破，特別是在提高作業(yè)效率，減少工作強(qiáng)度方面。工程車(chē)輛自動(dòng)變速技術(shù)還處于“引進(jìn)一消化一吸收”的階段。柳州工程機(jī)械股份有限公司在ZL50輪式裝載機(jī)上裝配了德國(guó)zF公司的自動(dòng)變速器，雖然價(jià)格昂貴，但是由于率先開(kāi)始了產(chǎn)品的技術(shù)更新?lián)Q代，已引起國(guó)內(nèi)同 行業(yè) 廠家的關(guān)注。大連叉車(chē)總廠在FD420叉車(chē)上引進(jìn)了美國(guó)CLARK公司的APCIO0自動(dòng)變速器。山東工程機(jī)械集團(tuán)有限公司也開(kāi)始在引進(jìn)的日本小松D155推土機(jī)上進(jìn)行自動(dòng)變速系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。這些廠家仍只停留在引進(jìn)傳動(dòng)裝置總成的階段，對(duì)于國(guó)外引進(jìn)技術(shù)的消化和吸收力度仍很欠缺。

吉林大學(xué)、北京理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等多家單位均對(duì)液力自動(dòng)變速控制技術(shù)進(jìn)行了 研究 ，并取得了一些科研成果。北京理工大學(xué)通過(guò)軍用車(chē)輛成熟技術(shù)部分移植到民用汽車(chē)上，實(shí)現(xiàn)了液力自動(dòng)變速器的電子控制，其電控硬件、軟件具備了實(shí)用化水平。在國(guó)內(nèi)汽車(chē) 行業(yè) ，實(shí)現(xiàn)了液力自動(dòng)變速器電控操縱系統(tǒng)的產(chǎn)品化開(kāi)發(fā)。同濟(jì)大學(xué)利用邏輯法對(duì)液力自動(dòng)變速液壓系統(tǒng)進(jìn)行 分析 和設(shè)計(jì)，并建立了液力自動(dòng)換擋過(guò)程的通用動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型。此外，還建立了換擋平穩(wěn)性主客觀指標(biāo)相關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，從而對(duì)改善液力自動(dòng)變速器的換擋品質(zhì)具有一定指導(dǎo)意義。吉林大學(xué)率先將智能控制理論應(yīng)用到工程機(jī)械中。將自適應(yīng)理論與模糊技術(shù)相結(jié)合 研究 了基于模糊自適應(yīng)自動(dòng)變速控制策略。通過(guò)在TY320推土機(jī)的試驗(yàn)，證明了具有模糊自適應(yīng)能力的變速器可以對(duì)車(chē)輛使用質(zhì)量的變化產(chǎn)生自動(dòng)適應(yīng)性。同時(shí)，針對(duì)液力自動(dòng)變速器(AT)存在的低效率問(wèn)題提出效率換擋策略，并對(duì)這一換擋規(guī)律進(jìn)行了初步探討，通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證了其可行性。而后，將智能控制理論應(yīng)用于工程車(chē)輛自動(dòng)換擋控制。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)用戶(hù)對(duì)工程車(chē)輛整機(jī)性能要求也將越來(lái)越高，因此，將電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和人工智能技術(shù)應(yīng)用于工程車(chē)輛中，對(duì)其傳動(dòng)系實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，開(kāi)發(fā)具有智能化的工程車(chē)輛自動(dòng)變速器是提高整車(chē)自動(dòng)化水平和產(chǎn)品性能價(jià)格比的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，也是今后發(fā)展的必然趨勢(shì)。

4、重型車(chē)輛

重型車(chē)輛變速器的發(fā)展方向是半自動(dòng)或自動(dòng)換檔，由于自動(dòng)變速器可保證發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定地在高扭矩的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速下工作，操作容易，大大簡(jiǎn)化了駕駛員的頻繁換檔操作，使重型汽車(chē)的駕駛變得更加輕便。培訓(xùn)簡(jiǎn)單，駕駛舒適，零部件壽命延長(zhǎng)，車(chē)輛使用率提高，動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性均較好，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家和香港、泰國(guó)等地公交車(chē)輛幾乎全部采用自動(dòng)變速器。重型車(chē)輛配置自動(dòng)變速器的比例逐年增長(zhǎng)，據(jù)肯沃思公司稱(chēng)，他們生產(chǎn)的重型牽引車(chē)中有12％帶自動(dòng)變速器，弗萊特林那公司售出的卡車(chē)有15％帶自動(dòng)變速器。目前，生產(chǎn)自動(dòng)變速箱的廠家主要在歐美，而100kW(135HP)以上自動(dòng)變速箱，美國(guó)艾里遜和德國(guó)ZF兩家的市場(chǎng)占有率達(dá)95％以上，其中艾里遜達(dá)8O％以上。

在幾種型式的自動(dòng)變速系統(tǒng)中，ANT技術(shù)是重型車(chē)輛自動(dòng)變速的一個(gè)重要發(fā)展方向，其運(yùn)用率正逐步上升，并得到了用戶(hù)的認(rèn)同。從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，美國(guó)、德國(guó)生產(chǎn)的重型車(chē)開(kāi)始使用電控機(jī)械式自動(dòng)變速器，從而使復(fù)雜多變條件下工作的車(chē)輛的換檔品質(zhì)和起步性能得到提高。

國(guó)內(nèi)重型車(chē)輛自動(dòng)變速傳動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)尚處于起步階段，存在AT和AMT兩條道路。顯然AT的結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的定軸式機(jī)械變速器復(fù)雜，其制造技術(shù)及成本價(jià)格都高得多。尤其是其自動(dòng)控制系統(tǒng)的液壓閥組，不僅制造難、成本高，而且對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系及整車(chē)參數(shù)的適應(yīng)性也差。所以，雖然AT技術(shù)已很成熟，并受到了廣泛的歡迎，但在產(chǎn)品易變型、多品種、批量小及汽車(chē)工業(yè)整體技術(shù)水平尚不高的情況下，使得AT的適用范圍受到了局限。

目前，中國(guó)重型車(chē)輛裝用的都是手動(dòng)機(jī)械式變速器，形成了相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)能力，AMT是一種經(jīng)濟(jì)型的自動(dòng)變速器，在重型載貨車(chē)上具有廣闊的應(yīng)用空間。AMT與AT相比，更適合中國(guó)的汽車(chē)工業(yè)現(xiàn)實(shí)。開(kāi)發(fā)生產(chǎn)AMT可以保留原有的手動(dòng)變速器生產(chǎn)線，可大大節(jié)省用于重建專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)線及設(shè)備的投資，因而具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。

第三節(jié) 國(guó)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

AT適合于中高級(jí)轎車(chē)，研發(fā)主要在美國(guó)和日本，從上面的介紹可知AT的效率主要損失在液力變矩器，首先從變矩器本身入手來(lái)提高效率，采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的三元件兩相變速器，運(yùn)用三維流動(dòng)理論進(jìn)行變矩器設(shè)計(jì)優(yōu)化等。其次采用閉鎖離合器在高檔時(shí)將液力傳動(dòng)變?yōu)闄C(jī)械傳動(dòng)，但是發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲就無(wú)法隔絕，為了解決此矛盾，各變速器廠商采用了閉鎖離合器打滑控制，控制閉鎖離合器摩擦片上的壓緊油壓，產(chǎn)生微小打滑來(lái)衰減發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，油耗增加很少的情況下平穩(wěn)性大大提高。另外，增加AT的檔位同樣可以改善燃油經(jīng)濟(jì)性，預(yù)計(jì)6檔AT將很快普及。所有提高AT效率的措施和控制都是TCU來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)增加換檔模式、完善換檔規(guī)律和換檔策略，性能得到提高的同時(shí)也極大的滿足了駕駛者的意愿。日本AisinAW為上海汽車(chē)Roewe750精心打造的Triple-mode5AT將其匹配的2.5KV6發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)性能發(fā)揮的淋漓盡致。

由于能源和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，對(duì)AMT的開(kāi)發(fā)被再次提上日程，研發(fā)主要在歐洲，除了在控制器集成化，發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器聯(lián)合集成控制方面外，還對(duì)傳動(dòng)不平穩(wěn)和動(dòng)力中斷提出改進(jìn)措施。如雙質(zhì)量飛輪（DualMassFlywheel）可以大大降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩的不均勻性，使整車(chē)振動(dòng)和噪聲降低。近年來(lái)，出現(xiàn)了自動(dòng)換檔變速器，AST(AutomatedShiftTransmission)，希望改進(jìn)AMT的兩大缺點(diǎn)，在現(xiàn)有的AT基礎(chǔ)上將變矩器改為濕式離合器，具有了類(lèi)似AT的性能，但傳動(dòng)效率比AT高，難度在于濕式離合器的控制，目前還處于概念研發(fā)階段。

DCT由于綜合了AT和AMT的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有前途的自動(dòng)變速器，先進(jìn)技術(shù)主要在歐洲，特別是德國(guó)大眾公司在2003年推出了雙離合器變速器DSG(DirectShiftGearbox)，并用于高爾夫R32、奧迪TT3.2等車(chē)型，據(jù)其數(shù)據(jù)，這種2個(gè)離合器的設(shè)計(jì)，對(duì)車(chē)輛加速和節(jié)油方面均有提高。

第四節(jié) 技術(shù)開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)、難點(diǎn) 分析

通常自動(dòng)變速器僅以車(chē)速和節(jié)氣門(mén)開(kāi)度作為換擋控制參數(shù)，根據(jù)平路行駛時(shí)確定的最佳燃油經(jīng)濟(jì)性或最佳動(dòng)力性換擋規(guī)律進(jìn)行換擋。這種未考慮行駛環(huán)境信息，僅基于汽車(chē)行駛狀態(tài)的換擋系統(tǒng)雖然在通常的行駛環(huán)境中具有令人滿意的性能，但當(dāng)汽車(chē)在特定的行駛環(huán)境行駛時(shí)可能產(chǎn)生問(wèn)題，如：上坡行駛時(shí)的換擋循環(huán)問(wèn)題、下坡行駛時(shí)不能自主利用發(fā)動(dòng)機(jī)的牽阻作用使汽車(chē)減速的問(wèn)題、轉(zhuǎn)彎時(shí)的頻繁換擋問(wèn)題以及濕滑路況下的打滑問(wèn)題等。為解決這些問(wèn)題，一般通過(guò)在自動(dòng)變速器上加裝各種輔助按鍵(如運(yùn)動(dòng)、雪地、冬天等模式按鍵)以及設(shè)置換擋手柄的不同柄位等方法來(lái)幫助駕駛員完成駕駛?cè)蝿?wù)。雖然在這些眾多輔助裝置的幫助下，通常的自動(dòng)變速器能夠工作于各種行駛環(huán)境中，但大量的按鍵和手柄柄位顯然增加了駕駛員的工作負(fù)擔(dān)，提高了對(duì)駕駛員操縱技能的要求。另一方面，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，今后的汽車(chē)駕駛應(yīng)該不再僅僅是一種勞動(dòng)，而更應(yīng)該成為一種樂(lè)趣的觀念正在為人們接受。怎樣使汽車(chē)自動(dòng)變速器也具有人的智慧，能夠自主地根據(jù)行駛環(huán)境和駕駛員的個(gè)性意愿來(lái)?yè)Q擋，成為今后自動(dòng)變速技術(shù)發(fā)展的方向和汽車(chē)向未來(lái)全智能模式發(fā)展的重要課題。

近年來(lái)，世界各大汽車(chē)廠取得的一些階段性成果已經(jīng)迅速應(yīng)用于新開(kāi)發(fā)的車(chē)型上，成為汽車(chē)廠商新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，比較有代表性的有以下幾種系統(tǒng)。

第五節(jié) 技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 分析

1、電子控制全域鎖止離合器：為了提高傳動(dòng)效率，改善經(jīng)濟(jì)性能，轎車(chē)用自動(dòng)變速器普遍采用了液力變矩器鎖止離合器，并進(jìn)行電子控制以保持其換檔的平順性。鎖止式液力變矩器其功能特點(diǎn)所決定了自動(dòng)變速器由液力偶合器——液力變矩器——鎖止式液力變矩器的過(guò)程。液力變矩器除了能傳遞扭矩外，還能增大發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩，以吸收扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的作用，液力偶合器卻不能。帶鎖止離合器的液力變矩器，克服了液力變矩器輸出軸與輸入軸之間存在滑動(dòng)而使液力變矩器傳動(dòng)效率降低的缺點(diǎn)，這種鎖止裝置實(shí)際上是全自動(dòng)離合器。鎖止離合器時(shí)，液力變矩器將不起作用。這對(duì)改善燃料的經(jīng)濟(jì)性和降低變速器的溫度有益處。

2、適合于整車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電子控制智能型自動(dòng)變速器：智能型的電子控制自動(dòng)變速器的電子系統(tǒng)可以在汽車(chē)行駛過(guò)程中，對(duì)汽車(chē)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行控制，合理地選擇換檔點(diǎn)，而且在換檔過(guò)程中對(duì)惡化的參數(shù)進(jìn)行修正。如：摩擦片的摩擦系數(shù)、油的粘度、車(chē)輛的負(fù)荷變化等。同時(shí)具有自動(dòng)診斷系統(tǒng)，可以將汽車(chē)運(yùn)行中的故障記錄下來(lái)，便于維護(hù)。

電子控制技術(shù)利用微機(jī)控制變速器，不僅使換檔程序更加符合駕駛員的意愿，而且還能利用模糊控制理論，解決特殊情況下變速程序的復(fù)雜問(wèn)題，使自動(dòng)變速器的控制能力及可靠性大幅度提高?，F(xiàn)代電子控制自動(dòng)變速器的主要特點(diǎn)是一機(jī)(微機(jī))多參數(shù)、多規(guī)律性的控制。多參數(shù)指輸入微機(jī)的控制參數(shù)多元化，即控制參數(shù)不僅有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車(chē)速、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度等信號(hào)，而且又反映發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器工作環(huán)境和行駛等信號(hào)。可見(jiàn)控制參數(shù)多元化，更能全面的反映發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的實(shí)際工況；多規(guī)律是指控制微機(jī)時(shí)存儲(chǔ)多種不同的換擋規(guī)律，如最佳經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性，各種加速行駛時(shí)的最佳經(jīng)濟(jì)性、最佳排放量等，駕駛員可按需要調(diào)用相應(yīng)的規(guī)律實(shí)現(xiàn)最佳控制?？傊娮涌刂颇軐?shí)現(xiàn)多參數(shù)、多規(guī)律性的控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器在不同油門(mén)開(kāi)度和各種行駛環(huán)境下都能處于最佳工作狀態(tài)。

日本豐田凌志牌高級(jí)轎車(chē)應(yīng)用了智能型發(fā)動(dòng)機(jī)一變速器綜合控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制。在變速時(shí)，使發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩臨時(shí)降低，與此同時(shí)，控制離合器油壓，使變速平穩(wěn)。在離合器油壓控制中，檢測(cè)與預(yù)計(jì)最優(yōu)化值的偏差，并利用新開(kāi)發(fā)的線性電磁閥進(jìn)行修正反饋控制。

3、電子控制無(wú)級(jí)變速器(ECVT)：隨著電子技術(shù)的應(yīng)用，電子控制的V型金屬帶型無(wú)級(jí)變速器在西歐及日本得到重視，正在積極開(kāi)發(fā)市場(chǎng)，以希望其一步到位。目前研制開(kāi)發(fā)并在微型轎車(chē)上采用此類(lèi)變速器約有日本富士重工公司及荷蘭VDT公司等。

由于電子技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，特別是微機(jī)控制功能的進(jìn)一步增加，各種傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能的改善，所以在自動(dòng)變速器上也開(kāi)始大量采用。1969年出現(xiàn)的程序式變速器是電子技術(shù)在自動(dòng)變速器中的首次應(yīng)用。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，使得由微機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器自動(dòng)換檔成為可能。在我國(guó)，上海通用汽車(chē)公司在其生產(chǎn)的別克轎車(chē)上裝備了4T65—E電控液力自動(dòng)變速器，這是我國(guó)第一家汽車(chē)公司將自動(dòng)變速器作為標(biāo)準(zhǔn)裝置裝于轎車(chē)，該變速器于1998年10月份正式下線生產(chǎn)。

4、自動(dòng)預(yù)選式換檔系統(tǒng)：近來(lái)采埃孚公司又開(kāi)發(fā)了一種自動(dòng)預(yù)選式換檔系統(tǒng)，它可以使駕駛員體會(huì)到駕駛車(chē)輛的快感，又不需要緊張費(fèi)力的操作。這種自動(dòng)預(yù)選式換檔裝置，是全自動(dòng)換檔系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它的性能包括：電子控制自動(dòng)選檔，換檔時(shí)刻由駕駛員確定：駕駛員不需要手操作換檔。主動(dòng)和被動(dòng)保護(hù)裝置；診斷屏幕實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)督。

5、小型化：減輕重量、縮短動(dòng)力傳遞路線，能使汽車(chē)節(jié)油，自動(dòng)變速器的小型化正起著這種作用。20世紀(jì)70年代以來(lái)(FI縱置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng))微型車(chē)急劇增多，從而為自動(dòng)變速器小型化提供了前提條件。此外，自動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋(即把變速器與驅(qū)動(dòng)橋合為一個(gè)整體)的趨勢(shì)十分突出，小型化又推動(dòng)了前置前驅(qū)動(dòng)(FF)化和自動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的發(fā)展。



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