汽車電子技術:變速器的電子控制

　　車用變速器

　　內燃機在它的整個轉速范圍內不是等轉矩和等功率運轉的。其最佳的“彈性”轉速范圍是在標定轉速和最大轉矩對應的轉速之間。變速器實質上是轉速-力矩變換器。為了在上坡和加速行駛，變速器將發動機轉矩變換為相應的、汽車所需的力矩。變速器能最佳的利用發動機功率和優化發動機燃油消耗。在變速器上有一個汽車起步部件。它是汽車從靜止狀態到運動狀態所必須的。

　　三軸五當變速器傳動簡圖

　　1-輸入軸 2-軸承 3-接合齒圈 4-同步環 5-輸出軸 6-中間軸 7-接合套 8-中間軸常嚙合齒輪

　　變速器是傳動系統效率的主要影響者。汽車變速器在最佳工作點的傳動功率損失約為1.5%。在汽車的日常行駛工況下，由于驅動汽車的各種行駛狀態，其功率損失約為8%。變速器的電子控制通過自行選擇最佳擋位可以減少功率損失。

　　對變速器的要求

　　各汽車都對變速器提出一些具體的要求，所以各種型式的變速器在結構和性能方便都是不一樣的。開發變速器的目標和重點集中在以下幾個方面：

　　兩軸五當變速器傳動簡圖

　　1-輸入軸 2-接合套 3-里程表齒輪 4-同步環 5-半軸 6-主減速器被動齒輪 7-差速器殼 8-半軸齒輪 9-行星齒輪 10、11-輸出軸 12-主減速器主動齒輪 13-花鍵轂

　　一、舒適性：

　　對舒適性的一些重點要求則是：1、換當中沒有沖擊，沒有轉速的階躍。2、換擋方便，不受發動機負荷和工作條件的影響。3、噪聲小。4、在整個使用壽命內不會犧牲舒適性。

　　變速器遠距離外操縱機構

　　1-變速桿 2-縱向拉線 3-橫向拉線

　　二、燃油經濟型：

　　從變速器方面有效降低燃油消耗的條件為：1、傳動比大。2、機械效率高。3、智能的換擋策略。4、控制功率小。5、質量輕。6、有備用的控制。7、有液力偶合器。8、小的攪油功率損失（齒輪轉動時的攪動變速器內的阻力）等。

　　三、可操控性：

　　變速器的下列功能可保證變速器良好的操控性：1、換擋點與汽車行駛狀況協調。2、能識別汽車行駛狀態和駕駛員的類型。3、較好的酵素能力。4、山區下坡時的發動機制動作用。5、彎道較快行駛時防止換擋。6、能識別冬季路況。

　　四、結構尺寸：

　　按照驅動方式，對變速器的體積有不同的規定。對后驅的變速器而言，變速器的直徑應盡可能的小，而對前驅得得變速器來說，變速器的長度應盡量短。在沖擊試驗時，為滿足這些要求還有詳細的規定。

　　五、制造成本：

　　制造成本地的條件是：大批量生產、簡單的控制結構以及可自動化裝配。

　　在1886年第一批準備行駛的動力車上，驅動力直接傳遞到車輪上，而沒有起步離合器。所以必須推動車輛或用手轉動飛輪才能起步。為了將驅動力傳到路面，奔馳公司采用了下列機械部件。發動機曲軸端部裝上飛輪。因為發動機臥式地裝在后軸上，垂直安裝的錐齒輪傳動將發動機的驅動力傳到皮帶傳動機構上，皮帶傳動使中間軸的轉速降低，并進一步通過鏈傳動傳到驅動軸上。

　　基本上，變速器的類型分為：手動換擋變速器、自動換擋變速器（AST）、雙離合變速器（DKG）、自動變速器（AT）、無級自動變速器（CVT）、環形變速器。我們將分別為大家走出介紹。

　　手動換擋變速器

　　手動換擋變速器是最簡單和最便宜的變速器，至今在全世界還廣泛使用。由于發動機功率的不斷增大、汽車質量有所增加和汽車風阻系數不斷減小，自20世紀80年代以來5擋手動換擋變速器替代了占壓倒優勢的4擋變速器。這一措施一方面可使汽車可靠起步和良好的加速，另一方面在較高的車速時，發動機可在較低轉速范圍工作，使油耗降低。

　　手動換擋工作原理圖

　　手動換擋變速器結構可以分為下面幾個部分：1、裝在兩根軸上的齒輪組。2、作為汽車起步部件的單片干式離合器，并在換擋時切斷驅動力。3、由慣性力同步操縱的離合器部件（作為換擋部件）。手動換擋變速器最大的優點是：1、效效率高。2、結構緊湊，簡單。3、制造成本低。缺點為：相對不易操縱（換擋時要先踩離合器再手動換擋）。2、換擋時機取決于駕駛員。3、換擋時牽引力中斷。