制約我國自動(dòng)變速器發(fā)展的幾大關(guān)鍵技術(shù)及建議

　　很多現有的文獻大多在談自動(dòng)變速器的控制問(wèn)題是當前制約我國自動(dòng)變速器自主品牌發(fā)展的關(guān)鍵，誠然自動(dòng)變速器的本土化發(fā)展離不開(kāi)先進(jìn)的電子控制器、執行器和算法，但控制策略的制定是建立在對控制對象工作特性的詳細掌握基礎之上的，在還不了解對象的特性，控制就無(wú)從談起。從每一個(gè)具體的關(guān)鍵技術(shù)來(lái)看，根據我國國情，有些技術(shù)可以通過(guò)加強科研開(kāi)發(fā)力度進(jìn)行自主研發(fā)，大膽的依靠創(chuàng )新開(kāi)拓出新天地，并不是所有的技術(shù)都要走“引進(jìn)-消化-吸收”的路線(xiàn)，應該相信我們自己有這個(gè)能力和實(shí)力，不要一味依賴(lài)、模仿和照搬國外的技術(shù)，進(jìn)而使我國整個(gè)自動(dòng)變速器行業(yè)的本土化處于十分被動(dòng)的狀態(tài)。本文從技術(shù)根源上詳細剖析制約我國自動(dòng)變速器發(fā)展的幾大關(guān)鍵技術(shù)，并提出相應的建議。

　　目前汽車(chē)所使用的自動(dòng)變速器大致分為四類(lèi)：液力自動(dòng)變速器（Automatic Transmission, AT）、電控機械式自動(dòng)變速器（Automated Mechanical Transmission, AMT或稱(chēng)為ElECTronic Automatic Transmission, EAT）、無(wú)級自動(dòng)變速器（Continuously Variable Transmission, CVT）和雙離合器自動(dòng)變速器（Dual Clutch Transmission, DCT）。

　　AT是由液力變矩器、行星齒輪機構及電液控制系統組成的液力自動(dòng)變速器，雖然現在所使用的自動(dòng)變速器通常還被稱(chēng)作AT，但實(shí)際上已隨著(zhù)微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展成為一種電控液力自動(dòng)變速器（Electronic ControlLED Automatic Transmission, ECT），過(guò)去的液控AT已被淘汰。AMT是由普通的手動(dòng)換擋變速器、換擋控制器、電子控制單元（ECU）、離合器控制機構、選擋與換擋控制機構、發(fā)動(dòng)機油門(mén)控制機構、傳感器、電源系統組成的電控機械式自動(dòng)變速器，它是在傳統固定軸式變速器和干式離合器的基礎上應用電子技術(shù)和自動(dòng)變速理論，以電子控制單元為核心，通過(guò)執行機構控制離合器的分離和接合，檔位的變換以及油門(mén)的調節，來(lái)實(shí)現汽車(chē)起步、換擋的自動(dòng)操縱。CVT則主要有四種產(chǎn)品類(lèi)型：與手動(dòng)變速器接合的無(wú)級變速器、與電磁離合器組成的無(wú)級變速器、與液力變矩器組合構成的雙狀態(tài)無(wú)級變速器和與濕式離合器組合構成的無(wú)級變速器。DCT則可以認為是雙套AMT，每套AMT分別負責奇偶檔位。

　　目前，有幾大難點(diǎn)制約了自主品牌自動(dòng)變速器的發(fā)展，希望這些問(wèn)題能夠引起政府有關(guān)部門(mén)、行業(yè)組織及科研機構的重視。

　　1．濕式離合器接合過(guò)程動(dòng)態(tài)特性的掌握及控制

　　離合器在整個(gè)變速過(guò)程中仍然是必不可少的單元，對離合器的控制也一直是自動(dòng)變速器產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和設計的關(guān)鍵技術(shù)之一。用在液力自動(dòng)變速器上的濕式離合器是主要的摩擦組件，在包括換擋和閉鎖在內的各工況中，需要對濕式離合器摩擦片進(jìn)行精確控制，其關(guān)鍵技術(shù)的核心內容是對濕式離合器主、被動(dòng)摩擦片動(dòng)態(tài)接合特性的掌握。在雙離合器自動(dòng)變速器上的離合器濕式和干式的都有，對雙離合器自動(dòng)變速器的控制問(wèn)題主要是對兩個(gè)離合器的重疊度控制和車(chē)輛的起步控制，而其關(guān)鍵技術(shù)的核心內容也是對濕式離合器主、被動(dòng)摩擦片動(dòng)態(tài)接合特性的掌握。對于沒(méi)有液力變矩器的無(wú)級自動(dòng)變速器，要加起步用的濕式離合器，對濕式離合器的控制是CVT的核心技術(shù)之一。

　　自動(dòng)變速器在換擋過(guò)程中，離合器要產(chǎn)生大量的熱量，如果不及時(shí)散熱，離合器摩擦面會(huì )產(chǎn)生局部高溫導致摩擦片的翹曲變形甚至燒結在一起。離合器摩擦片的材料、耐磨性、摩擦系數及其摩擦面的溝槽設計形式是急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。另外，車(chē)輛的換擋的品質(zhì)會(huì )直接影響到車(chē)輛的舒適性和系統的強度，容易引起傳動(dòng)系統較大的瞬態(tài)縱向沖擊，換擋過(guò)程牽涉到的主要部件就是濕式離合器。它是提高車(chē)輛NVH性能的關(guān)鍵部件。

　　掌握濕式離合器的動(dòng)態(tài)接合特性是對濕式離合器進(jìn)行精準控制的前提。濕式離合器動(dòng)態(tài)接合特性的研究是自動(dòng)變速器研發(fā)的重要共性技術(shù)之一。

　　濕式離合器是典型的非線(xiàn)性系統，它接合過(guò)程數學(xué)模型建立的難點(diǎn)在于，不止涉及了液粘傳動(dòng)，還涉及到熱彈等問(wèn)題。表現出的傳遞轉矩和動(dòng)力的能力是很多復雜因素共同作用的結果。目前國外也沒(méi)有令人們滿(mǎn)意的數學(xué)模型，是研究的一大熱點(diǎn)，國內對濕式離合器接合過(guò)程特性的研究更是遠遠不夠。

　　濕式離合器接合過(guò)程的特性涉及到非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)、粘性流體力學(xué)、計算科學(xué)、摩擦學(xué)等眾多學(xué)科領(lǐng)域，而目前相比于國外的情況，是對濕式離合器的研發(fā)投入太少，重視不夠。需要不斷的投入財力來(lái)鼓勵更多的來(lái)自不同學(xué)科領(lǐng)域的科研人員從事濕式離合器動(dòng)態(tài)特性的研究。

　　2．AMT的控制系統和執行機構

　　要實(shí)現電控換擋，AMT對選換擋執行機構、離合器執行機構及變速器加工精度要求較高，而我國目前加工工藝水平較低，即使實(shí)現了批量生產(chǎn)，其可靠性也還是未知。[next]

3．CVT中對金屬帶傳動(dòng)的基本理論的掌握

　　CVT中金屬帶傳動(dòng)的基本理論最關(guān)鍵的是對金屬帶夾緊力的研究和控制，金屬帶夾緊力直接影響到CVT的傳動(dòng)效率，當夾緊力過(guò)小，則金屬帶在輪上打滑，這將降低傳動(dòng)效率，加快金屬帶與輪的磨損，縮短它們的使用壽命。當夾緊力過(guò)大，會(huì )使金屬帶與輪之間出現滑動(dòng)，也會(huì )引起不必要的損失，同樣會(huì )降低傳動(dòng)效率。如果夾緊力過(guò)大還將導致金屬帶的張力過(guò)大，縮短帶的使用壽命。夾緊力需根據汽車(chē)的運行狀況控制在目標值的小范圍內，是CVT傳動(dòng)系統的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　4．CVT中金屬帶的制造是關(guān)鍵技術(shù)之一

　　最初CVT采用橡膠材料的皮帶進(jìn)行無(wú)級變速傳動(dòng)，目前已改為許多薄鋼片穿成的鋼環(huán)，使其與兩個(gè)錐輪的槽在不同半徑上咬合來(lái)改變速比。這就是VDT（Von Doorne's Transmission），已于1982年正式成為商品裝車(chē)出售。目前國際上只有博世等個(gè)別零部件巨頭企業(yè)具備生產(chǎn)能力，國內企業(yè)短時(shí)間內實(shí)現產(chǎn)業(yè)化的可能性很小，鋼帶只能依賴(lài)國外采購。為提高帶的傳動(dòng)容量，國際上濕式金屬帶帶寬已增加為30mm（舊式為24mm），9層鋼圈寬度擴大25%，同時(shí)采用了階段式高油壓系統。另外日本大發(fā)公司在新開(kāi)發(fā)的汽車(chē)上采用了一種干式帶，使用樹(shù)脂和鋁合金等材料。從傳動(dòng)帶的材料及制造的發(fā)展可以看出，傳動(dòng)帶材料是CVT技術(shù)突破的一個(gè)重要創(chuàng )新點(diǎn)，針對我國暫時(shí)技術(shù)落后的情況，可以跳出國外已有的專(zhuān)利技術(shù)的思維框架，投入科研力量做更多的創(chuàng )新研發(fā)工作，繞開(kāi)現有的專(zhuān)利技術(shù)，開(kāi)發(fā)自己的產(chǎn)品。

　　5．CVT電液控制系統的設計是難點(diǎn)

　　電液控制系統是無(wú)級變速器最重要的部分，包括TCU、液壓控制裝置以及執行機構3部分。其關(guān)鍵技術(shù)為：液壓控制系統的設計和試驗方法；比例電磁閥試驗與開(kāi)發(fā)技術(shù)；速比控制技術(shù)和產(chǎn)品一致性及可靠性的技術(shù)。迫切的需要系統的液壓控制系統分析方法和設計理論，形成自主開(kāi)發(fā)液壓控制系統的能力。

　　6．液壓閥體總成及電控單元是開(kāi)發(fā)DCT的關(guān)鍵

　　DCT動(dòng)力傳遞及換擋過(guò)程是通過(guò)電控單元發(fā)出控制信號，控制液壓執行原件的執行動(dòng)作來(lái)實(shí)現的，它的控制系統實(shí)質(zhì)上屬于電液控制系統。液壓系統油路及各液壓閥的工作狀態(tài)的分析設計以及液壓模塊的生產(chǎn)制造是開(kāi)發(fā)DCT控制系統的關(guān)鍵。DCT液控單元主要由定量泵、機油濾清器、主壓滑閥、安全閥、安全滑閥、檔位開(kāi)關(guān)閥、多路調制閥等組成。液壓控制系統則由離合器壓力控制部分、同步器壓力控制部分和潤滑冷卻控制部分組成。目前閥體、電磁閥等關(guān)鍵零部件的設計制造技術(shù)不能突破，成為制約了我國DCT的進(jìn)一步發(fā)展。

　　7．總結

　　作為自動(dòng)變速器的核心技術(shù)，世界各大生產(chǎn)企業(yè)都十分注重對知識產(chǎn)權的保護，以CVT的電液控制系統為例，不同的電液控制系統盡管在功能上基本一致，在實(shí)現方式上卻大相徑庭，即使在實(shí)現方式上有一定的相似之處，在結構設計上也會(huì )存在明顯的差異。從技術(shù)的演變歷史可以看出很多制約我國自動(dòng)變速器產(chǎn)業(yè)化的核心技術(shù)仍有創(chuàng )新的潛力，我們應該投入更多的財力、人力、物力，加強產(chǎn)學(xué)研的聯(lián)盟，強化相關(guān)企業(yè)同步開(kāi)發(fā)自動(dòng)變速器的合作，形成自動(dòng)變速器公共技術(shù)研發(fā)平臺，注重自主創(chuàng )新，針對我國國情，形成自主開(kāi)發(fā)能力，而不是一味的去聯(lián)合外資企業(yè)或者對國外的產(chǎn)品進(jìn)行模仿改造。使我國從制造大國轉變?yōu)橹圃鞆妵?/P>