2.3.3  液力变矩器的优缺点

2.3.3 液力变矩器的优缺点

1.液力变矩器的优点

1)自动变矩,转矩随着外界负荷增加而自动增加,同时其转速自动降低,趋近理想传动装置的特性,行驶时能适应外界阻力的变化。

2)变矩器传力大小与发动机转速平方成比例。发动机起动后,变速杆推入D位踩加速踏板,发动机转速提高就能起步行走,转矩和牵引力随加速踏板(发动机转速)变化很容易操纵调节,特别是低速起步,能以很低车速移动。爬坡时,不踩制动踏板,稍踩加速踏板,就能停在坡上,使得驾驶容易方便。

3)减少起步和换档时冲击,降低传动载荷,延长传动系统寿命。

4)隔离发动机转矩不均匀性引起的振动,降低噪声,驾驶平稳,提高乘坐舒适性。

5)提高车辆的通过性。车辆在软路面上起步和加速时,车轮下陷量较机械传动约小25%,滑转小,附着储备达2~3倍,能以稳定牵引力和比较低的车速行驶。

6)防止发动机突然熄火。

2.液力变矩器的缺点和改进

液力变矩器的主要缺点是传动效率低,增加油耗和排放。一般稳定行驶,不需要变矩器时,应将其锁止变为直接机械动力传动,为此采用闭锁离合器来克服此缺点。1978年,美国克莱斯勒公司首先在AT上采用闭锁离合器。最初采用闭锁离合器其闭锁区域仅限于高档、高车速和低加速踏板开度等很窄的区域,因此,只能在高速公路稳定车速行驶时产生省油效果。在低档时,由于发动机工作不稳定,变矩器不闭锁,这样的闭锁控制对车辆燃油经济性的提高作用不大。为此,需将变速器的闭锁范围扩大,使在城市道路平稳加减速等日常行走中也能省油。为实现此需求,闭锁范围向低速领域和全档位扩展。闭锁离合器闭锁后,变矩器失去作用,成为直接机械传动,作为振源的发动机所发出的振动和噪声就无法隔绝。因此就存在着燃油经济性和传动平稳性之间的矛盾,近年来,各公司采用闭锁离合器打滑控制,使得变矩器在低档时采用分流传动,部分动力经液力传动,部分经闭锁离合器机械传动。采用闭锁离合器微小打滑方式,使得油耗增加不多,但驾驶平稳性大大提高,使得变矩器闭锁区域扩大至全档位。打滑控制是通过改变闭锁离合器摩擦片上压紧油压来实现的,调节控制闭锁离合器摩擦片的压紧力的大小可以控制闭锁离合器的打滑程度。

为了精确地控制闭锁离合器的接合油压,采用了电子控制。有两种电液控制方式:通过控制器发出信号给电液比例阀或给高速电磁阀来控制接合油压,以实现目标打滑率。

打滑控制需要确定合适的闭锁强度,即目标打滑率,目标打滑率与行驶工况和驾驶情况(车速、加速踏板开度、档位和加速度等)有关。目标打滑率通过实际试验和理论分析来确定,将各种情况下的目标打滑率存储在微机内存中,通过传感器检测出泵轮和涡轮转速,输送给控制器,算出实际打滑率,并与目标打滑率作比较进行控制。(https://www.daowen.com)

控制方式最初采用PID反馈控制。但由于情况复杂,控制过程要求迅速稳定,现在采用的也有模糊控制、学习控制和鲁棒控制等。

从20世纪80年代后期开始,进入90年代,世界各著名汽车公司的自动变速器几乎都采用闭锁离合器打滑控制。

新的闭锁离合器控制系统在以下方面也作了改进:

1)缩短闭锁接合的时间。提高闭锁接合油压的控制精度和压紧活塞的响应。为了既保证接合的平缓,又实现快速接合,控制系统必须快速确定闭锁所需的油压,并进行精确控制。

2)确保低速时闭锁的油压。通常在低速时,油泵的流量会下降,闭锁离合器接合的油压也随之下降。为此,在变矩器控制油路中增加了闭锁压力调节阀,使得低速时进入冷却器的流量减少,从而保证闭锁所需的油压。

3)噪声控制。发动机作为振动源,其转矩波动传至传动系统引起传动系统的转矩振动,进而发出嗡嗡的噪声,另外,发动机振动的反作用力经车架传至车身,产生“嘎达嘎达”的噪声。新的闭锁离合器控制系统采取了各种措施来消除或减少这种噪声。

近年来,变矩器在以下方面进行了改进和提高:

1)匹配的优化。改进了发动机与变矩器的匹配,使变矩器在高效区工作。

2)变矩器特性曲线的改进。为进一步提高变矩器的效率,对变矩器的特性曲线进行改进,低速区力矩系数减小,则输入力矩小,油耗降低,但过小,起步驱动力小,使低速区域操纵性差;因此,低速时力矩系数要合理选择。高速区域力矩系数增加,可更好与车辆的动力性相匹配。尽量提高变矩器最高效率和高效率区域。

3)设计方法的提高。采用三维叶栅理论,合理确定循环圆的形状,对泵轮、涡轮的叶片角度和导轮叶片形状进行最优设计,使得结构紧凑,效率高。同时进行计算机模拟仿真,正确预测性能。