制约我国自动变速器发展的几大关键技术及建议

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       很多现有的文献大多在谈自动变速器的控制问题是当前制约我国自动变速器自主品牌发展的关键,诚然自动变速器的本土化发展离不开先进的电子控制器、执行器和算法,但控制策略的制定是建立在对控制对象工作特性的详细掌握基础之上的,在还不了解对象的特性,控制就无从谈起。从每一个具体的关键技术来看,根据我国国情,有些技术可以通过加强科研开发力度进行自主研发,大胆的依靠创新开拓出新天地,并不是所有的技术都要走“引进-消化-吸收”的路线,应该相信我们自己有这个能力和实力,不要一味依赖、模仿和照搬国外的技术,进而使我国整个自动变速器行业的本土化处于十分被动的状态。本文从技术根源上详细剖析制约我国自动变速器发展的几大关键技术,并提出相应的建议。

  目前汽车所使用的自动变速器大致分为四类:液力自动变速器(Automatic Transmission, AT)、电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission, AMT或称为ElECTronic Automatic Transmission, EAT)、无级自动变速器(Continuously Variable Transmission, CVT)和双离合器自动变速器(Dual Clutch Transmission, DCT)。

  AT是由液力变矩器、行星齿轮机构及电液控制系统组成的液力自动变速器,虽然现在所使用的自动变速器通常还被称作AT,但实际上已随着微电子技术的迅猛发展成为一种电控液力自动变速器(Electronic ControlLED Automatic Transmission, ECT),过去的液控AT已被淘汰。AMT是由普通的手动换挡变速器、换挡控制器、电子控制单元(ECU)、离合器控制机构、选挡与换挡控制机构、发动机油门控制机构、传感器、电源系统组成的电控机械式自动变速器,它是在传统固定轴式变速器和干式离合器的基础上应用电子技术和自动变速理论,以电子控制单元为核心,通过执行机构控制离合器的分离和接合,档位的变换以及油门的调节,来实现汽车起步、换挡的自动操纵。CVT则主要有四种产品类型:与手动变速器接合的无级变速器、与电磁离合器组成的无级变速器、与液力变矩器组合构成的双状态无级变速器和与湿式离合器组合构成的无级变速器。DCT则可以认为是双套AMT,每套AMT分别负责奇偶档位。

  目前,有几大难点制约了自主品牌自动变速器的发展,希望这些问题能够引起政府有关部门、行业组织及科研机构的重视。

  1.湿式离合器接合过程动态特性的掌握及控制

  离合器在整个变速过程中仍然是必不可少的单元,对离合器的控制也一直是自动变速器产品开发和设计的关键技术之一。用在液力自动变速器上的湿式离合器是主要的摩擦组件,在包括换挡和闭锁在内的各工况中,需要对湿式离合器摩擦片进行精确控制,其关键技术的核心内容是对湿式离合器主、被动摩擦片动态接合特性的掌握。在双离合器自动变速器上的离合器湿式和干式的都有,对双离合器自动变速器的控制问题主要是对两个离合器的重叠度控制和车辆的起步控制,而其关键技术的核心内容也是对湿式离合器主、被动摩擦片动态接合特性的掌握。对于没有液力变矩器的无级自动变速器,要加起步用的湿式离合器,对湿式离合器的控制是CVT的核心技术之一。

  自动变速器在换挡过程中,离合器要产生大量的热量,如果不及时散热,离合器摩擦面会产生局部高温导致摩擦片的翘曲变形甚至烧结在一起。离合器摩擦片的材料、耐磨性、摩擦系数及其摩擦面的沟槽设计形式是急需解决的关键技术问题。另外,车辆的换挡的品质会直接影响到车辆的舒适性和系统的强度,容易引起传动系统较大的瞬态纵向冲击,换挡过程牵涉到的主要部件就是湿式离合器。它是提高车辆NVH性能的关键部件。

  掌握湿式离合器的动态接合特性是对湿式离合器进行精准控制的前提。湿式离合器动态接合特性的研究是自动变速器研发的重要共性技术之一。

  湿式离合器是典型的非线性系统,它接合过程数学模型建立的难点在于,不止涉及了液粘传动,还涉及到热弹等问题。表现出的传递转矩和动力的能力是很多复杂因素共同作用的结果。目前国外也没有令人们满意的数学模型,是研究的一大热点,国内对湿式离合器接合过程特性的研究更是远远不够。

  湿式离合器接合过程的特性涉及到非线性动力学、粘性流体力学、计算科学、摩擦学等众多学科领域,而目前相比于国外的情况,是对湿式离合器的研发投入太少,重视不够。需要不断的投入财力来鼓励更多的来自不同学科领域的科研人员从事湿式离合器动态特性的研究。

  2.AMT的控制系统和执行机构

  要实现电控换挡,AMT对选换挡执行机构、离合器执行机构及变速器加工精度要求较高,而我国目前加工工艺水平较低,即使实现了批量生产,其可靠性也还是未知。
 

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