1.2.1 国外自动变速器发展历史
汽车自动变速器是随着车辆技术及其相关技术的发展而产生的。纵观汽车自动变速器的发展历史,大体上可以分为五个阶段:自动变速前期、液力自动变速阶段、电控自动变速阶段、智能自动变速阶段和集成控制阶段。
1.2.1.1 自动变速前期
最早在1904年出现了离合器和制动器等摩擦元件操纵变速的行星齿轮机构,该机构首先用于英国Wilson Picher汽车上。
1907年福特车上大量使用行星齿轮变速器,它的出现实现了不切断动力进行“动力换档”,并避免了固定轴式变速器中的“同步问题”。而液力耦合器的出现为自动操纵的实现提供了可能,1938年至1941年美国GM和Chrysler公司采用液力耦合器代替离合器,省去了驾驶时的离合器踏板操作。随后出现了液力自动变速器的前身,开始进入了根据车速和加速踏板开度两个参数信号,用液压逻辑油路控制的液力自动变速时代。
1.2.1.2 液力自动变速阶段
该阶段以1939年的通用Oldsmobile车上的Hydromantic开始,以液力自动变速器的普遍应用和迅速推广为特征。这个阶段的液力自动变速由液力变矩器和行星齿轮变速器组成,控制系统是通过液压系统来实现的,控制信号的产生主要通过反映加速踏板开度大小的节气门阀和反映车速高低的速控阀来实现,其控制系统是由若干个复杂的液压阀和油路构成的逻辑控制系统,按照设定的换档规律,控制换档执行机构的动作,从而实现自动换档。但液压系统的控制精度较低,难以适应车辆行驶状况的变化,无法按使用者愿望实现精确的换档品质控制。
1.2.1.3 电控自动变速阶段
1969年法国的雷诺R16TA轿车首先使用了电子控制自动变速器,与全液压的区别在于自动换档的控制系统是由电脑来实现的,但当时电子技术不成熟,应用范围较窄。直到20世纪80年代末,电子控制技术逐步实用化,越来越多的自动变速器才开始采用电子控制。(https://www.daowen.com)
自动变速器的控制系统包括电控和液控两部分,电控系统由控制器、各种传感器、执行机构(电磁阀)及控制电路等组成,控制器采集传感器信号(如车速和加速踏板开度等)并进行处理,将换档指令作用于换档电磁阀。从而利用液压换档执行机构实现自动换档。由于控制器能存储和处理多种换档规律,在换档品质控制方面有明显的优越性,并且与整车的其他控制系统的兼容性好,最终可以实现车辆电子控制系统的一体化。
1.2.1.4 智能自动变速阶段
随着车辆技术和自动变速技术的发展,人们不再满足于简单的功能实现,车辆自动变速技术进入智能化阶段,控制策略的不断改进成为车辆自动变速技术的特点。德国的宝马公司从1992年起,陆续推出用于4速和5速自动变速器的自适应控制系统,能够自动识别驾驶人的类型,环境条件和行驶状况,并对换档规律作出适当调整。日产的E4N71B自动变速器,采用模糊推理对高速公路坡道进行识别,采取禁止升档的措施消除循环换档,三菱新型4速自动变速器,将各种输入信息和驾驶人的换档通过神经网络建立联系,利用神经网络的学习功能,使得车辆能够按照驾驶人的意图自动换档。
智能控制系统主要解决的技术问题是汽车信息处理技术,内容包括:
1)信息检测技术:增强汽车传感器的功能。
2)信息处理技术:控制软件要解决控制逻辑问题并使控制软件化,涉及控制方法和现代控制理论,需要应用和发展现代控制理论。为了高速处理信息,在硬件上,目前控制器也已经从8位机发展到32位机。
3)信息转换技术:微机处理和输出的电信号,如何转换为相应的机械动作,即电液转换技术,各种电液比例阀和执行元件的动作。
1.2.1.5 集成控制阶段
整个汽车的电子控制系统一体化,发动机控制和变速器控制、巡航控制、牵引力控制、制动控制、转向控制、稳定性控制等电控系统联合在一起进行综合控制,是控制技术发展的一个方向,也是目前研究的热点。