汽车传动系统新技术(邓老师-第二部分)PPT课件

（1）双离合器控制,既可用干式离合器也可用湿式离合器。双离合器控制部分是通过对离合器油缸充入和释放液压油来实现离合器的分离和接合的。离合器油缸通过直接使用电磁阀或采用电磁阀做先导阀进行动作控制，并且也可以使用线行电磁阀对离合器接合实现压力控制，这有利于对动力传动系统的转矩实施控制。,双离合器,DCT变速器的多片湿式双离合器的结构和液压式自动变速器中的离合器相似，但是尺寸要大很多。利用液压缸内的油压和活塞压紧离合器，油压的建立是由ECU指令电磁阀来控制的，2个离合器的工作状态是相反的，不会发生2个离合器同时接合的情形。,K1活塞,K1压力腔,K1压力平衡腔,K2压力腔,K2压力平衡腔,K2活塞,离合器供油,离合器内部动态压力平衡,K1压力平衡腔,K1压力腔,K2压力腔,K2压力平衡腔,K1离合器,K1、K2离合器外片支架共用一个主鼓并与双质量飞轮连接。K1离合器内转鼓（内片支架）通过花键与输入轴1连接，当K1离合器被施压时发动机动力便传递至输入轴1上。,离合器K1负责将扭矩传入输入轴1,输入轴1用来完成1、3、5、R档。,K2离合器,K2离合器内转鼓（内片支架）通过花键与输入轴2连接，当K2离合器被施压时发动机动力便传递至输入轴2上。,离合器K2负责将扭矩传给输入轴2,输入轴2用来完成2、4、6档,离合器控制,离合器交迭,变速箱换档顺序,变速箱换档顺序,输入轴,输入轴2是空心的,K1离合器和输入轴1,当K1离合器工作时发动机动力便传递至输入轴1上。因此扭矩可传递至1、3、5和倒档上！,K2离合器和输入轴2,当K2离合器工作时发动机动力便传递至输入轴2上。因此扭矩可传递至2、4、6档上！,输出轴,为与两个输入轴相配合，DCT变速器有两个输出轴,在输入轴上，1档和倒档共用一个齿轮；四档和六档共用一个齿轮，这种设计使变速器长度大为缩短。,输出轴1,输出轴1上面有1、2、3、4档从动齿轮和输出齿轮。1-3档共用一套同步器、2-4档共用一套同步器；输出齿轮与差速器主减速器齿轮啮合!,输出轴2,输出轴2上面有5、6、倒档从动齿轮和输出齿轮。5-N档共用一套同步器、6-倒档共用一套同步器；输出齿轮与差速器主减速器齿轮啮合!,倒档齿轮轴,倒档齿轮轴上有两个齿轮：一个与输入轴1上的1/R档齿轮啮合，另一个与输出轴2上的R档从动齿轮啮合！,差速器,两个输出轴上的输出齿轮都与差速器的输入齿轮啮合。动力经差速器分配到驱动车轮上！,换档轴位置布置,驻车锁,当选档杆置于P位置时止动爪通过机械的方式将差速器外壳体锁住（差速器输入齿轮）车辆不能移动；选档杆置于其它位置时止动爪松开车辆可以移动！,DCT变速器的工作原理（1档）,DCT变速器的一档工作过程,DCT变速器的工作过程比较特别，在1档起步行驶时，离合器1接合，通过输入轴1到1档齿轮，再输出到差速器。同时，图中虚线和箭头所示的路线是2档时的动力传输路线，由于离合器2是分离的，这条路线实际上还没有动力在传输，是预先选好档位，为接下来的升档做准备的。,DCT变速器的工作原理（2档）,DCT变速器的2档工作过程,当变速器进入2档后，退出1档，同时3档预先结合，所以在DCT变速器的工作过程中总是有2个档位是结合的，一个正在工作，另一个则为下一步做好准备。,降档和升档控制,DCT变速器在降档时，同样有2个档位是结合的，如果4档正在工作，则3档作为预选档位而结合。DCT变速器的升档或降档是由ECU进行判断的，踩油门踏板时，ECU判定为升档过程，作好升档准备；踩制动踏板时，ECU判定为降档过程，作好降档准备。,降档和升档控制,一般变速器升档总是一档一档地进行的，而降档经常会跳跃地降档，DCT变速器在手动控制模式下也可以进行跳跃降档，例如，从6档降到3档，连续按3下降档按钮，变速器就会从6档直接降到3档，但是如果从6档降到2档时，变速器会降到5档，在从5档直接降到2档。在跳跃降档时，如果起始档位和最终档位属于同一个离合器控制的，则会通过另一离合器控制的档位转换一下，如果起始档位和最终档位不属于同一个离合器控制的，则可以直接跳跃降至所定档位。,一档传动路线,一档传输路线：发动机-K1离合器-输入轴1-1档主动齿轮-1档从动齿轮-输出轴1-输出齿轮-差速器-驱动车轮。,二档传动路线,二档传输路线：发动机-K2离合器-输入轴2-2档主动齿轮-2档从动齿轮-输出轴1-输出齿轮-差速器-驱动车轮。,三档传动路线,三档传输路线：发动机-K1离合器-输入轴1-3档主动齿轮-3档从动齿轮-输出轴1-输出齿轮-差速器-驱动车轮。,四档传动路线,四档传输路线：发动机-K2离合器-输入轴2-4档主动齿轮-4档从动齿轮-输出轴1-输出齿轮-差速器-驱动车轮。,五档传动路线,五档传输路线：发动机-K1离合器-输入轴1-5档主动齿轮-5档从动齿轮-输出轴2-输出齿轮-差速器-驱动车轮。,六档传动路线,六档传输路线：发动机-K2离合器-输入轴2-6档主动齿轮-6档从动齿轮-输出轴2-输出齿轮-差速器-驱动车轮。,倒档传动路线,倒档传输路线：发动机-K1离合器-输入轴1-1/R档主动齿轮-倒档轴-倒档从动齿轮-输出轴2-输出齿轮-差速器-驱动车轮。,换挡机构,在DCT中，要实现换挡过程的自动化，就要增加自动换挡机构来完成换挡任务。,通常使用一个拨叉两个油缸来控制；每个挡有一个同步器。,换挡拨叉控制,换挡拨叉位置精确度控制,为了保证换挡时拨叉到达指定位置，拨叉位置应该受到精确控制。行程传感器把拨叉位置传给电脑确定拨位。,换档机构,换挡阀2/4,换挡阀3/1,换挡阀R/6,换挡阀N/5,换档控制,电脑如果没有操纵换档拨叉，变速器则通过内部锁止机构保持在空档位置！位置的监测：每一个换档拨叉上都有一个永久磁铁，机械电子装置内的位移传感器通过永久磁铁感知到当前换档拨叉的准确位置，以时时得以操纵！,换档控制,DSG变速器的换档拨叉是采用液压方式操纵的。换档压力是通过换档电磁阀、多路转换电磁阀N92、多路转换器引到拨叉左右油缸的。当一侧（左）建立压力另一侧（右）无压力时拨叉移动挂上一个档位；进入档后拨叉又切换到无压力状态，此时是通过锁止定位阀（球阀）锁在当前档位上！,换档控制,换档控制,冷却,对离合器进行滑差控制将必然产生滑磨热量，使油温升高。如果热量不能及时排出去，将使离合器的性能和寿命受到影响，所以要对冷却油进行散热。,基本油路,作为变速箱油，必须满足下面要求：确保离合器的调节和液压控制整个温度范围内黏度稳定可以抵抗高的机械压力不发泡,变速箱油的任务：润滑/冷却双离合器、轴、轴承、同步器操纵离合器和换档执行元件活塞,油泵,该泵为内啮合齿轮泵。最大泵油量为100L/min,主油压力为2000Kpa.,为如下任务供油：,多片离合器工作离合器润滑选档液压控制齿轮润滑,油泵驱动轴,油泵位于变速器的后边，由油泵轴来驱动。该轴为第三根轴,前端也是与双质量飞轮连接，因此油泵的转速即是发动机的转速！,基本油路1,基本油路2,液压元件,冷却器,离合器的冷却控制,离合器的冷却控制,离合器冷却阀和N218：电脑是通过油温传感器G509得知离合器工作温度的，根据实际温度来控N218,N218工作后便操纵离合器冷却阀的位置，从而使离合器得到冷却！工作过程：G509测量的是离合器出口处温度（此处温度最高），控制单元根据测得的温度激活压力调节电磁阀N218，N218控制离合器冷却阀上的压力，该滑阀根据压力的大小来打开或关闭通往离合器冷却油道。该油道最大供油量为20L/min,其最大压力为200Kpa.,离合器系统保护,频繁起车和制动牵引其他车辆,离合器油压过高,离合器传递扭矩负荷过高,安全切断,过载保护,安全切断,过载保护,电子控制系统的组成,电子控制系统的作用,电子控制装置是整个DCT变速器控制系统的控制中心。它安装在变速器内部，其根据发动机、ABS以及内部各传感器传递过来的信息和运动参数，再根据控制单元内部设置的程序，向各个执行元件发出指令，从而最终实现对变速器的各种控制！,控制装置,集成控制：传感器、电子控制、执行器（电磁阀）液压控制完全集成！,控制单元完成下面任务,根据需求情况调整液压系统压力双离合器控制离合器冷却控制换档点选择换档和其它控制单元交换信息激活应急模式自诊断,电磁阀,所有电磁阀都集成在电动液压控制单元内部！A:限压阀B:电路板N88:档位调节电磁阀1N92:多路转换电磁阀5N215:K1N216:K2N217:主油压调节N218:ATF冷却N233/N371:安全阀,电磁阀,拆下电路板可以发现图中4个电磁阀：N89:档位调节电磁阀2N90:档位调节电磁阀3N91:档位调节电磁阀4N92:多路转换电磁阀5,阀体上共有11个电磁阀和一个泄压阀，电磁阀分成两种类型：,电磁阀类型,开关阀：N88、N89、N90、N91、N92,调节阀：N215、N216、N217、N218、N233、N371,“开/关”阀包括换档执行机构阀多路转换器选择阀调节阀包括主压力阀冷却油阀离合器阀安全阀,只要拆下电路板,即可看到换档执行机构阀N89、N90和N91,电磁阀,4驱动防滑系统ASR,防滑控制系统主要包括制动防滑系统和驱动防滑系统两种。前者的功能是防止汽车在制动过程中车轮被抱死滑移，使汽车的制动力达到最大，缩短车辆的制动距离，并且能提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，被称为制动防抱死系统(AntilockBrakeSystem，ABS)；但是当汽车在驱动过程(如起步、转弯、加速等过程)中，ABS系统不能防止车轮的滑转，因此针对这个要求又出现了防止驱动车轮发生滑转的驱动防滑系统(AccelerationSlipRegulation，ASR，也称为TRC)。由于驱动防滑系统是通过调节驱动车轮的驱动力来实现工作的，故它也常被称为牵引力控制系统(TractionControlSystem，TCS)。,驱动防滑系统的理论基础,在硬质路面上，车轮与路面之间的附着力就是车轮与路面之间的摩擦力。由摩擦定律可推知，车轮与地面之间的附着力取决于车轮的垂直载荷与附着系数。即：F=G实际在汽车行驶过程中，车轮与地面之间的垂直载荷和附着系数都会随着很多因素的变化而变化，所以，车轮与地面之间的附着力也是变化的。假设忽略车轮垂直载荷的变化，那么，附着力就只取决于车轮与地面之间的附着系数，而附着系数主要取决于道路状况(道路种类、干湿程度等)、车轮状况(车轮的类型、气压、新旧程度等)以及车轮相对于路面的运动状态。而要设法对驱动轮进行控制，道路状况与车轮状况是不能随时改变的，因此只有从车轮相对于地面的运动状态角度进行考虑。实际车轮附着力受很多因素影响，它是一个随机的变量。因此，为了控制车轮的滑动率，就要对作用于车轮上的力矩进行实时的自适应调节，即要求防滑控制系统具有足够快的反应速度和足够高的调节精度，否则，就难以将车轮的滑动率控制在最理想的范围内。,驱动防滑系统的控制方式,1、调节发动机扭矩发动机输出力矩调节主要有三种方式：点火参数的调节、燃油供给调节和油门位置调节。对于汽油机，控制方法主要有：燃油供给控制；点火正时控制；节气门开度控制(化油器式)或喷油量控制(燃油直接喷射式)。,2、驱动轮制动调节当驱动车轮出现打滑时，直接向该轮上施加制动力矩，使车轮转速降至最佳的滑转率范围内。由于制动压力直接施加到打滑的车轮上，因此，这种方法的响应时间是最短的。,驱动防滑系统的控制方式,3、差速器锁止控制普通的开式差速器左右轮输出相同的扭矩，在路面两侧附着系数相差很大时，高一侧驱动轮的驱动力得不到充分发挥，限制了车辆的牵引性。锁定差速器和粘性耦合差速器虽然提高了车辆的牵引性，但损害了车辆的稳定性。防滑差速器可以根据路面条件在一定程度上锁止，使左右驱动轮的输出扭矩根据锁定比和路面情况而不同。该控制方式只适合于后轮驱动车，较驱动轮制动力矩控制成本要高。,驱动防滑系统的控制方式,4、离合器或变速器控制离合器控制是指当发现汽车驱动轮发生过度滑转时，减弱离合器的结合程度，使离合器主、从动盘出现部分相对滑转，从而减小传递到半轴的发动机输出扭矩；变速器控制是通过改变传动比来改变传递到驱动轮的驱动扭矩，以减小驱动轮滑转程度的一种驱动防滑控制。由于离合器和变速器控制响应较慢，变化突然，所以一般不作为单独的控制方式，而且由于压力和磨损等问题，使其应用也受到很大限制。5、采用电控悬架实现车轮载荷分配在各驱动车轮的附着条件不一致时，可以通过电控悬架的主动调整使载荷较多地分配在附着条件较好的驱动车轮上，使各驱动车轮附着力的总和有所增大，从而有利于增大汽车的牵引力，提高汽车的起步加速性能；也可以通过悬架的主动调整使载荷较多的分配在附着条件较差的驱动轮上，使各驱动车轮的附着力差异减小，从而有利于各驱动车轮之间牵引力的平衡，提高汽车的行驶方向稳定性。目前，在ASR领域中电控悬架参与控制技术还处在理论探索阶段，而且这项技术较为复杂，成本较高，在ASR系统中很少采用。,驱动防滑系统的控制方式,不同控制方式的ARS性能对比,注：“-”表示很差，“-”表示较差，“0”表示基本无影响，“+”表示较好，“+”表示很好,防滑转控制系统的特点,不同车上的ASR系统的具体结构有所差别，但它们都具有以下特点：(1)ASR系统是否进入工作状态可以由驾驶员通过操纵ASR选择开关进行控制。当ASR系统工作时，ASR系统工作指示灯就会自动点亮；如果关闭ASR系统，则ASR关闭指示灯就会自动点亮。(2)当ASR系统处于关闭状态时，副节气门就会自动处于打开状态；ASR系统的制动压力调节器不会影响车辆制动系统的正常工作。(3)当ASR系统处于工作状态时，若驾驶员踏下制动踏板，则ASR系统就会自动退出工作状态，而不会影响车辆的正常制动过程。(4)ASR系统的工作是有速度条件的，当车速超过某一值(一般为120km/h或80km/h)后，ASR系统就会自动退出工作状态。(5)ASR系统在其工作范围内具有不同的优先选择性，当车速较低时，以提高牵引力为优先选择，此时，对两驱动轮所加的制动力矩可以不一样，即对两后制动轮缸进行独立调节。当车速较高时，以提高行驶的方向稳定性作为优先选择，此时，对两驱动车轮所加的制动力矩是相同的，即对两后制动轮缸进行统一调节。(6)ASR系统具有故障自诊断功能，当ASR系统发生故障时，它将会自动关闭，同时向驾驶员发出警告信号。,防滑转控制系统(ASR)的结构特点,ASR和ABS都是由液压控制系统和电子控制系统两个子系统组成，并组合在一起。该系统不仅能够实现ABS功能，而且能够实现ASR功能。,1-右前车轮转速传感器；2-比例阀和差压阀；3-制动主缸；4-ASR制动压力调节器；5-右后车轮转速传感器；6-左后车轮转速传感器；7-发动机/变速器电子控制单元(ESU)；8-ABS/ASR电子控制单元(ECU)；9-ASR关闭指示灯；10-ASR工作指示灯；11-ASR选择开关；12-左前车轮转速传感器；13-主节气门开度传感器；14-副节气门开度传感器；15-副节气门驱动步进电机；16-ABS制动压力调节器,丰田ABS/ASR系统,在控制驱动轮的制动力时，将ASR与ABS结合在起是控制驱动轮制动力的最佳方案。这是因为对于前驱动汽车，考虑到舒适性和操纵稳定性，对ASR和ABS制动压力的建立速度有不同要求。一般说来，ASR制动压力的建立速度比ABS制动压力的建立速度要慢。驱动轮的制动力可直接使用ABS的液压系统进行控制，只需在ABS的液压控制系统中增设一些ASR液压调节装置即可。防滑转液压控制系统是在防抱死制动系统的基础上，增设液压调节器(即ASR执行器)、ASR液压泵和蓄压器等构成。防滑转电子控制系统控制部件主要由轮速传感器、防滑转电控单元(ASRECU)，发动机副节气门位置传感器及其控制步进电机、ASR液压调节器、各种控制开关、继电器和指示灯等组成。4只轮速传感器为ABS和ASR公用，ABSECU与ASRECU组合为一体，称为ABS/ASRECU、在ABS基础上，增设了ASR执行器、发动机副节气门控制步进电机以及ASR控制开关和显示灯等。其中，副节气门控制步进电机和ASR液压调节器是电子控制系统的执行元件。,防滑转控制系统(ASR)的结构特点,防滑转控制系统(ASR)的结构特点,丰田汽车ABS/ASR控制部件安装位置,1-ABS执行器；2-ASR隔离电磁阀总成；3-副节气门位置传感器；4-主节气门位置传感器：5-副节气门位置控制步进电机；6-副节气门步进电机继电器；7-防抱死制动与防滑转控制电控单元(ABS/ASRECU)；8-发动机与自动变速电控单元；9-防滑转控制系统关闭开关；10-防滑转控制指示灯与防滑转控制系统关闭指示灯；11-后轮速传感器；12-制动灯开关；13-空挡启动开关；14-防滑转控制液压泵；15-防滑转控制液压泵继电器；16-防滑转控制蓄压器；17-制动液位警告灯开关；18-防滑转控制主继电器；19-前轮速传感器,5混合动力汽车的传动技术,串联式HEV动力传动系,串联式HEV动力传动系(Seriesschedule，又称SHEV)的结构特点是发动机带动发电机发电，发出的电能通过电机控制器输送给电机，由电机产生电磁力矩驱动汽车行驶，在发动机与传动系之间通过电机实现动力传递。,并联式HEV动力传动系,并联式结构有内燃机和电机两套驱动系统。它们可分开工作，也可一起协调工作，共同驱动。所以并联式混合动力电动汽车可以在比较复杂的王况下使用，应用范围比较广。并联式结构由于电机的数量和种类、传动系统的类型、部件的数量(如离合器的数量)和位置关系(如电机与离合器的位置关系)的差别，具有明显的多样性。结构上可划分为两种形式，即单轴式和双轴式。,单轴式并联混合动力系统,单轴式并联混合动力系统的内燃机通过主传动轴与变速器相连，电机的转矩通过齿轮与内燃机的转矩在变速器前进行复合，传到驱动轴上的功率是两者之和。这种形式称为转矩复合。,典型的单轴式混合动力结构,本田Insight混合动力系统，在日本和美国汽车市场上已经投入了商业化生产的混合动力汽车，是日本本田公司的Insight并联式混合动力系统，也称为“一体化电机/发电机助力系统”，该车采用了转矩复合的方式，其手动五档变速车创造了3L汽油行驶105km的记录，而装备CVT的同一车型也创下了3L汽油行驶96km的好成绩。Insight的动力系统已汽油机为主动力，电机为辅助动力，动力分配比为9:1。在车辆启动和加速时，辅助电机发挥了低速大转矩的优点，以弥补汽油机低速转矩低、启动加速差的缺点；在减速和制动电机作为发电机工作，实现制动能量回收功能。在车辆短时间停车时，发动机关闭取消怠速，在加速踏板踩下后重新启动。此系统结构简洁、紧凑，重量轻，成本低，电机只在启动和加速等少数工况下工作，镍氢电池模块仅重20kg。采用精心设计的排量为1L的3缸12气门低摩擦的“极端稀薄燃烧”汽油机；改进驱动方式，尽可能保证发动机工作在最佳工况。采用全铝设计的车身结构，风阻系数极低的车身造型，使Insight在排放、动力性和经济性上都取得较佳效果。,典型的单轴式混合动力结构,本田Insight动力系统,双轴式并联混合动力系统,并联混合动力系统双轴式结构中可以有两套机械变速器：内燃机和电机各自与一套变速机构相连，然后通过齿轮系进行复合。在这种结构中，可以通过调节变速机构调节内燃机、电机之间的转速关系，使发动机的工况调节变得更灵活，当采用行星差动系统作为动力复合机构时，行星差动动力复合机构有两个自由度，可以实现两个输入部件的转速复合，以确定输出轴的转速，而各个部件间的转矩保持一定比例关系，这种功率复合形式称为速度复合。,混联式HEV动力传动系,混联式驱动系统可以在串联混合模式下工作，也可以在并联混合动力模式下工作，即两种模式的综合。这就要求有两个电机、一个比较复杂的传动系统和一个智能化控制系统。,丰田公司Prius车的驱动力系统被公认为是目前最成功的结构。丰田混合动力系统HSD主要由Atkinson循环发动机、发电机、电动机、动力分离装置(以上部件进行了一体化设计)、功率控制单元和镍氢电池组组成。该系统的核心是用行星齿轮组成的动力分离装置，采用单排行星机构作为功率分配与复合装置，此行星机构中发动机与行星架相连，通过行星齿轮将动力传给齿圈和太阳轮，太阳轮轴与发电机相连，齿圈轴与电机轴相连。功率分配装置将发动机一部分转矩(大约为70)直接传递到驱动轴上，将另一部分转矩传送到发电机上。发电机发出的