博世公司自动化的变速控制系统(AutomaticTransmission Control)通过电气、电子、电磁及液压技术实现了“档位选择的自动化”和“换档时刻的最优化”,从而大大降低了驾驶者的劳动强度,提高了行车安全性。通过变速控制系统各部件的优化设计和系统匹配性调试,车辆可以适应在各种路况下的经济行驶。
博世公司在自动化变速控制领域处于世界领先地位,其产品系列几乎涵盖了档位式自动变速器(变速比恒定)、机械式半自动变速器和无级变速器等各种规格型号。近年来,其与整车厂、变速器制造商及控制元器件供应商合作开发了电液控制式自动变速控制系统。
一、博世公司的自适应变速控制程序
对未采用电子控制技术的液压档位式自动变速器进行排档操纵时,驾驶者不仅会担心每次换档操作是否到位,而且难于正确把握换档时刻,更不必说在山路行驶时对跳档故障提心吊胆了。另外,其燃油经济性也逊色于机械式变速器。
博世自动化变速控制系统的自适应程序运用了先进的电子控制技术,其优化的换档时刻不仅可以适应于变速器及整车系统等硬件环境,而且还可以适应于驾驶者的驾驶习惯,是变速控制领域具有划时代意义的产物。
1. 提高了变速操纵的舒适性
为了保证高水平的变速操纵舒适性在汽车服役期间不会出现性能衰退,其换档时刻的选择增设了自适应功能。由于系统对离合器摩擦片磨损和机油泄漏具有补偿运算功能,并对每次换档操纵进行实时监控,所以其具有全寿命的高度操纵舒适性。
2. 自适应驾驶者的驾驶习惯和交通状况
自适应(自学习)控制程序可以自适应驾驶者的驾驶习惯和现时交通状况,从而实现换档时刻的最优化。其传感器向系统输入车速、加速踏板行程、驾驶者的手动干预和发动机及变速器的物理参数等数据及指令,并将其作为系统运算的基础。
系统计算出横向及纵向加速度后,综合满载或空载车况和是否时值冬季等现时状况,实时地确定当前的驾驶模式。从而有效地避免了传统的档位式自动变速器易发生的跳档故障。为了利用发动机制动,在下坡路况时系统自动阻止提升档位的变速操纵。另外,由于在急转弯时不适当的升档操纵可能会导致车辆发生侧滑,所以此时升档操纵也被自动阻止。在湿滑路面行驶时,一旦驱动轮发生打滑,系统自动升至最高档以便更好地配合ABS制动系统,以产生最佳的制动效能。
3. 提高了燃油经济性
通常,在发动机低转速时进行换档操纵可以提高燃油经济性。毫无疑问,以在低转速时作为换档时刻,必将降低汽车的驱动性能。
自适应控制程序的配备,可以实现换档时刻综合驱动性能和燃油经济性的最优化。汽车点火后,系统首先转向最佳燃油经济性模式,然后在行驶过程中,系统不断通过自学习以适应驾驶者的驾驶习惯。换言之,系统通过自学习程序后,驾驶者可以决定以最佳动力性模式亦或以最佳经济性模式行驶。
二、电子控制单元ECU
电子控制单元ECU(Electronic Control Unit)是变速控制系统的心脏,其核心技术是μC。
变速控制系统通过其特配的操作系统满足了严格的系统实时性要求,其运算结果由监测电路进行识别。同时,系统对ECU所有的输入、输出数据进行独立监控。因而当车辆在维修站进行故障诊断时,ECU可以进行自我故障诊断。另外,由于ECU具有故障原因存储功能,所以一旦系统发生故障,维修人员可以通过专用的故障诊断仪器解读其存储的故障码,从而可以快捷地辨别出故障发生的原因及部位。
最新电子控制变速器的ECUs采用了基于pcb技术、高度集成的ASICs电路。博世公司已经开发出一种采用微型混合电路技术、结构更紧凑和功能更强大的ECUs产品。该产品既可以直接安装在变速器上,也可以安装在执行器上。
博世公司的ECUs产品具有如下特征:
独立应用的ECUs可以安装在乘客舱、发动机舱或者直接安装在变速器上;集变速器控制和发动机管理于一体;硬件和软件采用了模块化设计:8一32位微电子控制;硬件和软件功能能够适应用户的各种需求;可以匹配各种规格型号的变速器:实时操作系统。
三、执行器
用于变速操纵的电液执行器主要分为开关离合器的执行器和在实际变速操纵过程中调节控制压力的执行器两种。博世公司拥有各种用途、适于常规压力至1.4MPa压力的高可靠性执行器产品。
图4左上采用塑料技术的2位3通电磁阀,具有重量轻和成本低的特点。
图4左下可调节脉冲宽度PWM电磁阀,适用于高流率和高开关频率的应用场合。
图4右上作为叶片泵压力调节的变力电磁阀VFS,具有优良的升、降特征曲线。
图4右下作为柱塞泵压力调节的变力电磁阀VFS,即使系统发生诸如泄漏、与温度相关的变速器润滑油粘度波动或输入压力改变的扰动,仍可以保持系统的控制压力稳定。
四、液压模块
博世公司提供集成执行器的液压模块,及电子连接技术和变速器连接器。液压模块是一种完全导频控制(Pilot Control)模块,所以其压力和温度传感器可以集成到模块中。变速器制造商可以通过模块化采购,将液压模块直接安装到变速器主控制阀上,从而完成最终的装配工作。
五、电液模块
电液模块将微型混合电路和液压模块高度集成,大大降低了整个控制系统的制造成本。事实上,由于电液模块减少了连接器、电气线路和安装载体的数量,有利于变速器制造商和整车厂进—步降低变速控制系统的成本和重量。同时,由于零部件和接口数量的减少,使得系统简化,可靠性提高。
在装配到变速器之前电液模块已经通过检测,但是由于变速器制造工艺过程中不可避免的公差导致了配合误差的存在,所以必须在离线之前(End-of-Line)通过电液模块系统软件的调试程序进行误差补偿。
电液模块ECU采用了微型混合电路技术,塑造了更为紧凑、轻质的ECUs。鉴于其安装于变速器可能面临的高温和剧烈振动等恶劣的应用环境,ECU采用了完全防水的封装技术。博世公司现己批量生产该ECUs产品,并广泛安装于诸如博世ABS及Motronic模块中。
六、无级变速器CVT
博世公司在电子变速控制领域拥有丰富的经验,于1978年开发出第一代无级变速CVT产品;1995年又开发出第二代电磁控制CVT产品,同时由于VDT公司的加盟,大大稳固了博世公司在CVT领域的领先地位。
无级变速器CVT(Continuously Variable Transmission)的配备,使驾车观念焕然一新。CVT可以在不减少发动机和驱动轮之间扭矩的前提下进行无级变速,消弱了换档时产生的冲击振动。CVT技术可以确保发动机一直在最佳转速范围内工作,并且在综合动力性和燃油经济性的前提下能够进行动力传动的优化控制。其电子控制技术可以在任何路况下,保证系统具有卓越的驱动性能。
博世CVT已经成功应用在100多万辆汽车上,近来随着其功率传递效率的进——步提高,CVT将在中型和重型车辆上展现出更广阔的应用前景。