制約自主品牌自動變速器發(fā)展的幾大難點(diǎn)

很多現(xiàn)有的文獻(xiàn)大多在談自動變速器的控制問題是當(dāng)前制約我國自動變速器自主品牌發(fā)展的關(guān)鍵，誠然自動變速器的本土化發(fā)展離不開先進(jìn)的電子控制器、執(zhí)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(xì)掌握基礎(chǔ)之上的，在還不了解對象的特性，控制就無從談起。從每一個具體的關(guān)鍵技術(shù)來看，根據(jù)我國國情，有些技術(shù)可以通過加強(qiáng)科研開發(fā)力度進(jìn)行自主研發(fā)，大膽的依靠創(chuàng)新開拓出新天地，并不是所有的技術(shù)都要走“引進(jìn)-消化-吸收”的路線，應(yīng)該相信我們自己有這個能力和實(shí)力，不要一味依賴、模仿和照搬國外的技術(shù)，進(jìn)而使我國整個自動變速器行業(yè)的本土化處于十分被動的狀態(tài)。本文從技術(shù)根源上詳細(xì)剖析制約我國自動變速器發(fā)展的幾大關(guān)鍵技術(shù)，并提出相應(yīng)的建議。

目前汽車所使用的自動變速器大致分為四類：液力自動變速器(Automatic Transmission, AT)、電控機(jī)械式自動變速器(Automated Mechanical Transmission, AMT或稱為ElECTronic Automatic Transmission, EAT)、無級自動變速器(Continuously Variable Transmission, CVT)和雙離合器自動變速器(Dual Clutch Transmission, DCT)。

AT是由液力變矩器、行星齒輪機(jī)構(gòu)及電液控制系統(tǒng)組成的液力自動變速器，雖然現(xiàn)在所使用的自動變速器通常還被稱作AT，但實(shí)際上已隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展成為一種電控液力自動變速器(Electronic Controlled Automatic Transmission, ECT)，過去的液控AT已被淘汰。AMT是由普通的手動換擋變速器、換擋控制器、電子控制單元(ECU)、離合器控制機(jī)構(gòu)、選擋與換擋控制機(jī)構(gòu)、發(fā)動機(jī)油門控制機(jī)構(gòu)、傳感器、電源系統(tǒng)組成的電控機(jī)械式自動變速器，它是在傳統(tǒng)固定軸式變速器和干式離合器的基礎(chǔ)上應(yīng)用電子技術(shù)和自動變速理論，以電子控制單元為核心，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制離合器的分離和接合，檔位的變換以及油門的調(diào)節(jié)，來實(shí)現(xiàn)汽車起步、換擋的自動操縱。CVT則主要有四種產(chǎn)品類型：與手動變速器接合的無級變速器、與電磁離合器組成的無級變速器、與液力變矩器組合構(gòu)成的雙狀態(tài)無級變速器和與濕式離合器組合構(gòu)成的無級變速器。DCT則可以認(rèn)為是雙套AMT，每套AMT分別負(fù)責(zé)奇偶檔位。

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

1.濕式離合器接合過程動態(tài)特性的掌握及控制

離合器在整個變速過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變速器產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。用在液力自動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(nèi)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(nèi)容是對濕式離合器主、被動摩擦片動態(tài)接合特性的掌握。在雙離合器自動變速器上的離合器濕式和干式的都有，對雙離合器自動變速器的控制問題主要是對兩個離合器的重疊度控制和車輛的起步控制，而其關(guān)鍵技術(shù)的核心內(nèi)容也是對濕式離合器主、被動摩擦片動態(tài)接合特性的掌握。對于沒有液力變矩器的無級自動變速器，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。

自動變速器在換擋過程中，離合器要產(chǎn)生大量的熱量，如果不及時散熱，離合器摩擦面會產(chǎn)生局部高溫導(dǎo)致摩擦片的翹曲變形甚至燒結(jié)在一起。離合器摩擦片的材料、耐磨性、摩擦系數(shù)及其摩擦面的溝槽設(shè)計(jì)形式是急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。另外，車輛的換擋的品質(zhì)會直接影響到車輛的舒適性和系統(tǒng)的強(qiáng)度，容易引起傳動系統(tǒng)較大的瞬態(tài)縱向沖擊，換擋過程牽涉到的主要部件就是濕式離合器。它是提高車輛NVH性能的關(guān)鍵部件。

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

濕式離合器是典型的非線性系統(tǒng)，它接合過程數(shù)學(xué)模型建立的難點(diǎn)在于，不止涉及了液粘傳動，還涉及到熱彈等問題。表現(xiàn)出的傳遞轉(zhuǎn)矩和動力的能力是很多復(fù)雜因素共同作用的結(jié)果。目前國外也沒有令人們滿意的數(shù)學(xué)模型，是研究的一大熱點(diǎn)，國內(nèi)對濕式離合器接合過程特性的研究更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

濕式離合器接合過程的特性涉及到非線性動力學(xué)、粘性流體力學(xué)、計(jì)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(cái)力來鼓勵更多的來自不同學(xué)科領(lǐng)域的科研人員從事濕式離合器動態(tài)特性的研究。

2.AMT的控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)

要實(shí)現(xiàn)電控?fù)Q擋，AMT對選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)、離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(xiàn)了批量生產(chǎn)，其可靠性也還是未知。

3.CVT中對金屬帶傳動的基本理論的掌握

CVT中金屬帶傳動的基本理論最關(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的傳動效率，當(dāng)夾緊力過小，則金屬帶在輪上打滑，這將降低傳動效率，加快金屬帶與輪的磨損，縮短它們的使用壽命。當(dāng)夾緊力過大，會使金屬帶與輪之間出現(xiàn)滑動，也會引起不必要的損失，同樣會降低傳動效率。如果夾緊力過大還將導(dǎo)致金屬帶的張力過大，縮短帶的使用壽命。夾緊力需根據(jù)汽車的運(yùn)行狀況控制在目標(biāo)值的小范圍內(nèi)，是CVT傳動系統(tǒng)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)行無級變速傳動，目前已改為許多薄鋼片穿成的鋼環(huán)，使其與兩個錐輪的槽在不同半徑上咬合來改變速比。這就是VDT(Von Doorne's Transmission)，已于1982年正式成為商品裝車出售。目前國際上只有博世等個別零部件巨頭企業(yè)具備生產(chǎn)能力，國內(nèi)企業(yè)短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的可能性很小，鋼帶只能依賴國外采購。為提高帶的傳動容量，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(kuò)大25%，同時采用了階段式高油壓系統(tǒng)。另外日本大發(fā)公司在新開發(fā)的汽車上采用了一種干式帶，使用樹脂和鋁合金等材料。從傳動帶的材料及制造的發(fā)展可以看出，傳動帶材料是CVT技術(shù)突破的一個重要創(chuàng)新點(diǎn)，針對我國暫時技術(shù)落后的情況，可以跳出國外已有的專利技術(shù)的思維框架，投入科研力量做更多的創(chuàng)新研發(fā)工作，繞開現(xiàn)有的專利技術(shù)，開發(fā)自己的產(chǎn)品。

5.CVT電液控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是難點(diǎn)

電液控制系統(tǒng)是無級變速器最重要的部分，包括TCU、液壓控制裝置以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)3部分。其關(guān)鍵技術(shù)為：液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)方法;比例電磁閥試驗(yàn)與開發(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(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)分析方法和設(shè)計(jì)理論，形成自主開發(fā)液壓控制系統(tǒng)的能力。

6.液壓閥體總成及電控單元是開發(fā)DCT的關(guān)鍵

DCT動力傳遞及換擋過程是通過電控單元發(fā)出控制信號，控制液壓執(zhí)行原件的執(zhí)行動作來實(shí)現(xiàn)的，它的控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上屬于電液控制系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)油路及各液壓閥的工作狀態(tài)的分析設(shè)計(jì)以及液壓模塊的生產(chǎn)制造是開發(fā)DCT控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。DCT液控單元主要由定量泵、機(jī)油濾清器、主壓滑閥、安全閥、安全滑閥、檔位開關(guān)閥、多路調(diào)制閥等組成。液壓控制系統(tǒng)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(shè)計(jì)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(jié)

作為自動變速器的核心技術(shù)，世界各大生產(chǎn)企業(yè)都十分注重對知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，以CVT的電液控制系統(tǒng)為例，不同的電液控制系統(tǒng)盡管在功能上基本一致，在實(shí)現(xiàn)方式上卻大相徑庭，即使在實(shí)現(xiàn)方式上有一定的相似之處，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也會存在明顯的差異。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(yīng)該投入更多的財(cái)力、人力、物力，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研的聯(lián)盟，強(qiáng)化相關(guān)企業(yè)同步開發(fā)自動變速器的合作，形成自動變速器公共技術(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(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞆?qiáng)國。