什么是汽车动力传动系统?

什么是汽车动力传动系统?

不同的汽车底盘组成略有不同。例如，在卡车和一些汽车中，它们的底盘通常由离合器、变速器、万向变速器(万向节和传动轴)和驱动桥(主减速器、差速器)组成。它由电机、半轴、轴壳等组成。但是，现代汽车越来越多地采用自动变速器，其底盘包括自动变速器、万向变速器、驱动桥等，即采用自动变速器来代替离合器和手动变速器。如果是越野车(包括SUV，运动型多用途车)，还应包括变速箱。

动力传动系统——汽车动力传动系统综合智能控制的概念

汽车动力传动系统的综合控制是指电子技术和自动传动理论的综合应用。以电控单元(ECU)为核心，通过液压作动器控制离合器的分离与啮合、选择与换挡操作，通过电子装置控制发动机，供油实现起动与换挡的自动操作。基本的控制思想是:根据驾驶员的意图(加速踏板、制动踏板、操纵杆等)和车辆的状态(发动机转速、输入轴转速、车速、档位)，并根据相应的控制规律(换挡规则、离合器啮合规则等)，借助相应的执行机构(离合器执行机构、换挡执行机构)和电子装置(发动机供油控制电子装置)，对车辆动力总成(发动机、离合器、传动)将进行联合操纵。

综合控制方法

动力传动系统的综合控制方式一般分为3类:

1. 使用两台或多台计算机进行通信。实现发动机ECU与变速器ECU之间的信息共享。这种控制方式充分利用了成熟的发动机和变速器控制技术，对原有系统改动少，易于实现，开发成本低，但由于布线较多，集成度不高。
2. 单个ECU用于实现对发动机和变速器的整体控制。其优点是集成度高，减少外围布线，提高可靠性，但对ecu的要求较高，开发成本高。丰田雷克萨斯Ls400轿车上的动力控制系统、带有智能控制系统的四速自动变速器A341 E、发动机都使用同一个ECU。ECU采用微电脑控制，控制自动换挡、锁紧时间和行星齿轮系统中的执行机构。它还控制离合器，刹车，油压和发动机扭矩时，换档，使最大的质量换档。
3. 整体控制采用CAN总线结构。目前，CAN总线在汽车上得到了广泛的应用，通过CAN总线的发动机和变速器两个控制子系统的结构如图2所示。通过CAN总线，两个系统不仅可以传输命令、请求以及汽车的一些基本状态(如发动机转速、车速、冷却水温度等)，还可以传输燃油量、车速信号、设置更高优先级的命令等实时数据。

汽车动力传动系统的体系结构

汽车动力传动系统综合控制系统的基本组成

控制系统的功能是根据驾驶员的意图和车辆行驶环境的变化，自动调节基本传动部件的传动比和工作状态，以达到最佳的传动效率和最佳的车辆整体性能。整车控制系统主要由三部分组成:整车数据采集系统(传感器部分)、电控单元、执行器。

• 车辆数据采集系统的组成(传感器部分)。在整个控制系统中，传感器的部分作用相当于驾驶员的视觉、听觉、触觉系统在手动操作换挡车辆的情况下，采集换挡所需的各种参数信号，并将其传递给电子控制单元。
  车辆按照驾驶员的意图运行和工作，车辆控制系统必须能够正确识别并执行驾驶员的操纵。对驾驶员意图的识别是通过传感器测试车辆控制机构(如加速踏板、制动踏板、方向盘角度等)的变化，并通过分析获得。
  汽车上使用的传感器主要有以下几种:磁电传感器、磁阻传感器、光电传感器、霍尔传感器、热传感器、压敏电阻传感器、压电晶体传感器等。动力传动系统传动部分使用的传感器主要有发动机转速传感器、车速传感器、油门开度传感器、离合器位移传感器等。其中，发动机转速传感器和车速传感器采用磁电传感器和霍尔传感器，其他传感器采用磁电信号原理。油门打开传感器和离合器位移传感器都使用变阻器传感器。
  除传感器外，其他信号通过开关和控制器或其他方法传输。常用的开关有多功能开关和强制低挡开关。开关也是一种非常重要的信号输入手段。
• 电子控制单元。电子控制单元(ECU)是整个控制系统的核心。它的功能是根据驾驶员的意图和车辆运动状态参数检测到并提供的信号，进行换挡或工作状态的改变。电控单元的主要功能有:信号采集与预处理、驾驶员操纵意图识别、车辆状态识别、换挡决策(换挡计划)、换挡质量控制、故障诊断功能、输出、显示功能。
  新一代控制器功能全面，控制性能优良。它采用高性能的16位或32位微处理器，有的甚至采用定制的微处理器，这些微处理器包含了控制所需的大部分功能，简化了电路的控制，增强了电路的功能和可靠性。随着控制器微处理器的更新，换挡控制更加复杂，处理器外围电路的扩展使得输入输出功能更加强大。为了在控制性能上取得更大的提高，在这些控制器中不仅采用控制程序，还采用嵌入式实时操作系统。
• 执行机构。控制系统采集并获取输入信号后，送至控制器进行数据处理。数据处理完成后，电控单元的1号控制信号将通过执行器改变动力传动系统的工作状态，以保证车辆的正常性能。同时，执行机构保证了换挡质量的控制。实现齿轮切换的执行机构一般采用电磁阀。

传动系统的组成:

机械传动系统主要由离合器、变速器、万向变速器和驱动桥组成。万向传动装置由万向节和传动轴组成，驱动轴由主减速器和差速器组成。
液压机械传动系统主要由液力变矩器、自动变速器、万向变速器和驱动桥组成。

传动系统的功能:

1. 减速和扭矩增加:发动机输出的动力具有高速低扭矩的特点，不能满足汽车行驶的基本需要。通过传动系统的主减速器，可以达到减速和增加扭矩的目的，传递给驱动轮。发动机的低扭矩转化为传动系统的高扭矩。
2. 变速和转矩:发动机的最佳工作转速范围很小，但汽车的速度和需要克服的阻力变化范围很大。通过传动系统，可以扩大发动机的工作范围，从而满足汽车行驶速度变化较大的要求，克服各种行驶环境和阻力。
3. 倒车:发动机不能倒车，但除了前进外，汽车还需要倒车。如果变速器中设置了倒挡档，汽车就可以倒挡。
4. 必要时中断传动系统的动力输送:在发动发动机、换挡、行驶中短暂停车(如等红绿灯)或汽车低速滑行时，有必要中断传动系统的动力输送。空挡会中断动力传输。
5. 差速器功能:在汽车转向等情况下，需要两个驱动轮能够以不同的速度旋转，通过驱动桥中的差速器可以实现差速器功能。

汽车传动系统的安装位置:

1. 前置发动机后驱(FR)发动机主要用于卡车、部分乘用车和部分豪华轿车。
2. 前置引擎前置驱动(FF)是一种逐渐在汽车上盛行的布局。它具有结构紧凑，减轻车辆重量，降低地板高度，提高高速操作稳定性等优点。
   • 发动机横向:发动机曲轴轴线与车轮轴线平行，主减速器可采用圆柱齿轮传动。
   • 发动机纵向安装:发动机曲轴轴线与车轮轴线垂直，主减速器必须采用圆锥齿轮传动。
3. 后轮驱动(RR):发动机安装在后轴后面，由后轮驱动。主要用于大中型乘用车和少数跑车。
4. 中置后驱:发动机安装在前轴和后轴之间，由后轮驱动。用于跑车和少数大中型客车。
5. 全轮驱动(AWD):在传动系统中增加了一个变速箱，动力可以同时传递到前轮和后轮。主要用于越野车辆和重型卡车。

传动系统的作用是把产生动力的发动机和驱动轮连接起来，利用机械能带动驱动轮的轴转动。联轴器还包括两个物理元件，在车辆上，它们可能不会靠近，因此需要一个长传动轴。发动机和驱动轮的转速是不同的，所以需要一个轮系来转换速度。