伊顿UltraShift® PLUS中型AMT简析

ENCA-茵卡动力

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伊顿作为全球领先的变速箱生产者，是第一个电控发动机和变速箱集成者，也是SAEJ1939协议制定的关键参与和贡献者以及SAEJ1922协议的奠基人，具有丰富的变速箱和发动机集成经验和丰富的OEM整车集成经验。2009年，伊顿将其最新一代的旗舰AMT变速箱UltraShift® PLUS全球同步引进中国。其实现电控智能换档和离合器控制，彻底取消离合器踏板，并且可以精准快速实现发动机转速同步换挡，极大提高了驾驶舒适性。此外，离合器过热保护、起动空挡保护、坡道辅助起步以及自动计算坡度和整车车重等功能有效地保障了驾驶安全性；高效的节油性能，有效提高燃油经济性；成熟的变速箱本体和专业的设计，在提高使用寿命的同时还能减少驱动桥的损坏概率以及减少轮胎磨损，有效保护整个传动系部件。现在多档位的客车变速箱对驾驶员的驾驶技术有较高的要求，只有合理的选取变速箱档位才能实现整车动力性和经济性的最优组合，这就意味着缺乏经验驾驶员的驾驶表现远逊于经验丰富者。而UltraShift® PLUSAMT的控制单元TCU采用了最优换挡策略，因而避免了手动变速箱各种人为操作的随意性，使得缺乏经验的驾驶员的驾驶表现如同优秀司机。
1 UltraShift® PLUS中型AMT的九大功能
功能一：采用自动双踏板设计，彻底取消了离合器操纵机构和机械换挡机构，采用电控离合器操作，从而实现了更简便、安全、舒适的驾驶。
功能二：跳档：实时监测坡度、计算整车载荷，智能选择合适档位，并在综合考虑油门开度、发动机功率储备的情况下，进行智能换挡。
功能三：坡道辅助起步功能：在坡度为大于3%的坡道上松开制动的情况下，3秒内不会发生溜坡，踩油门即解除制动，从而帮助驾驶员更加从容的完成起步；此功能需要ABS/ASR系统的支持。
功能四：完美匹配发动机制动功能，最大程度利用档位配合发动机制动，极大提高发动机制动效率；提高正常安全性。
功能五：临时空挡/自动空挡：在档位中停留超过10秒但是既没有踩制动踏板也没有踩油门踏板，变速箱会自动临时切换到空挡，此时档位显示器上的档位数字会不停闪烁表示处于临时空挡位置。自动切换空挡特性可以使车辆在停车时即使没有切换到空挡，但是只要手刹已经拉好，系统会自动将档位切换至空挡。更好的保证了驾驶安全性。
功能六：离合器过热保护功能：车辆虽然没有离合器踏板，不过，在坡路上使用油门让车辆保持不动或者车辆在坡道上后溜时，离合器频繁结合和打开，都会造成离合器打滑和过热。如果出现离合器过热情况，系统会发出会蜂鸣警告。如果继续不当使用，挡位显示器将显示“CA”的警告，此时如果没有踩制动和油门踏板，此时如果没有踩制动和油门踏板，系统将打开离合器，如果踩油门，则离合器结合。如果还在继续不当使用，系统将控制离合器打开一小段时间，以便冷却，此时踩油门无效。警报会持续到离合器冷却下来或者油门被松开或者离合器工作正常。该功能极大的延长离合器寿命。
功能七：防止发动机超速和熄火保护：控制单元TCU自动判断升档、降档条件，以及控制离合器的分离和结合，从而避免发动机转速过高或者转速过低甚至熄火，例如：防止变速箱高档快速降档造成发动机超速以及紧急制动时，迅速分离离合器防止发动机熄火等。该功能有效的保护发动机。
功能八：蠕行模式：非常实用的功能，不需要踩油门，让车辆保持恒定速度（发动机保持怠速）行驶。在“MANUAL”或“LOW”模式下，当车辆进入蠕行模式后，会一直保持此模式直到踩刹车或油门。踩刹车后系统会退出蠕行模式，防止发动机被拖熄火。
功能九：自检功能：每次启动或者停车熄火时，UltraShift® PLUS系列 AMT都会经行系统自检，确保安全质量。
2 UltraShift® PLUS中型AMT的结构分析
UltraShift®PLUS中型AMT的组成主要由执行机构、控制单元、惯性制动器、传感器、驾驶员操作机构等五个子系统组成（如图2-1）。
                              

图2-1
2.1执行机构
离合器执行机构有离合器执行电机以及附属分离拨叉等；安装在离合器壳体上，与拨叉轴花键连接电机驱动取代传统离合器操作，内部有无刷永磁电机、离合器控制单元ECA、位置传感器、行星齿轮机构以及电磁锁止机构，无需维护调整。系统由AMT控制单元TCU通过CAN总线控制。UltraShift® PLUS系列中型AMT离合器采用拉式陶瓷离合器，大大的提高离合器的使用寿命。
换挡机构包含实现AMT变速箱本体X Y选换挡电机和附属的路轨传感器，档位位置传感器等。由TECU控制，2个位置传感器反馈换档指位置给TCU。
2.2控制单元 TCU
控制单元(TCU)则主要换挡计算、信息的接受和发送、故障判断等作用。需要特别提出的是，UltraShift® PLUS中型 AMT的控制单元TCU集成了坡度传感器，能够实时监测上下坡的坡度，而且能够实时的计算车辆的载荷情况，从而更加合理的选择换挡时机和合适档位。
2.3惯性制动器
惯性制动器与AMT中间轴一齿轮常啮合，其内部带有钢片与摩擦片制动装置，由AMT控制单元TCU控制，用于帮助发动机和变速箱轴在升挡的时候对输入轴的制动进行减速和坡道辅助起步功能。
2.4传感器
传感器包含输入轴转速传感器、输出轴转速传感器、发动机转速传感器等，其可以帮助控制单元TCU确认合适换挡时机；还有XY换挡电机上路轨选择传感器、档位位置传感器，帮助控制单元TCU识别当前档位，和每次启动时、停车熄火后AMT自检。
2.5驾驶员操作机构
驾驶员操作机构为驾驶员输入其档位的操作意图的输入装置，也就是输入信号的装置。伊顿有两种换挡机构供客户选择，一种是换挡手柄式，另一种为换挡面板形式。两种都提供倒档“R”、空挡“N”、前进挡“D”、手动模式“M”以及爬坡模式“LOW”。上下箭头按钮在手动模式下，可以实现加减档操作，在车辆启动过程中，还可以在伊顿AMT扭矩载荷允许范围内，人工手动选择起步档位。
3 UltraShift® PLUS中型AMT的工作原理
UltraShift®PLUS AMT实现电控智能换档和离合器控制，彻底取消彻底取消了离合器操纵机构和机械换挡机构，UltraShift®PLUS AMT的控制单元TCU采用了最优换挡策略，可以精准快速实现发动机转速同步换挡，极大提高了驾驶舒适性。
3.1 UltraShift® PLUS中型AMT的控制原理
UltraShift®PLUS中型 AMT可以通过J1939公共CAN总线和总线仪表、诊断接口以及制动系统完美兼容。并且实现和电控发动机的通讯，控制离合器执行机构和换挡机构，以及发送发动机扭矩控制指令，并且接受发动机和其他控制单元信息（如图3-1）。

图3-1

驾驶员通过加速踏板和操纵面板向AMT 控制单元TCU传递控制信号；控制单元TCU采集发动机转速、节气门开度、发动机扭矩等信号，发动机接受AMT的控制指令来配合换挡工作。控制单元TCU同时计算坡度、车重、车速等信号，时刻掌握着车辆的行驶状态；控制单元TCU根据这些信号按存储于其中的最佳程序，最佳换档规律、离合器模糊控制规律、发动机供油自适应调节规律等，对发动机供油、离合器执行机构、变速器换挡机构的动作与时序实现最佳匹配（如图3-2）。从而获得优良的燃油经济性与动力性能以及平稳起步与迅速换档的能力，以达到驾驶员所期望的结果。

图3-2

3.2 UltraShift® PLUS中型AMT电子离合器原理
目前，自动离合器按照执行机构动力源的不同，可分为电控气动、电控液动和电控电动三种类型。UltraShift® PLUS中型AMT电子离合器就属于电控电动类型（如图3-3），这样能获得比传统的电-气或者电-液离合器执行机构更加精确的控制效果，从而实现离合器的柔和结合，离合器接合控制策略也是换挡品质的关键之一。

图3-3
离合器执行机构工作时，发动机转速传感器实时监测着发动机转速并传给ECA，离合器控制单元ECA根据AMT控制单元TCU发出的指令进行工作。只有在发动机启动或紧急制动时，离合器才分离，这时离合器ECA控制执行电机以及附属分离拨叉来驱动分离轴承，实现离合器的分离与结合。车辆在正常行驶换挡过程中，离合器是不分离的，离合器的磨损被降到到最低的程度；在达到换挡点时，离合器控制单元ECA控制惯性制动器的工作，对发动机实施制动，实现柔和、无冲击换挡，换档完成时制动解除。
3.3  UltraShift® PLUS中型AMT换挡原理
UltraShift® PLUS 中型AMT的控制单元TCU可以在满足适当换挡条件下，通过控制发动机扭矩来进行换挡操作。实现换挡过程中的完美同步，消除了换挡冲击。
控制单元TCU实时监测坡度、计算整车载荷，智能选择合适档位，并在综合考虑油门开度、发动机功率储备的情况下，进行智能换挡。XY换档电机，内部为蜗杆结构，循环球式拨块通过蜗杆实现横向、纵向移动，完成选档、挂档工作。UltraShift®PLUS系列 AMT变速箱内没有同步器，在达到换挡点时，在非常短暂的时间内，选档电机会根据控制单元TCU发出的信号选择档位；离合器控制单元ECA将控制惯性制动器工作，制动发动机扭矩，输入轴转速传感器和输出轴转速传感器检测到速度同步时，换档电机将开始工作，带动拨叉挂档。在换挡过程中，AMT控制单元TCU会对发动机发出指令，油门信号将得不到响应，换挡结束即解除。由于换挡时间非常短暂并且惯性制动器制动发动机扭矩，在输入、输出轴速度同步时换挡，所以UltraShift®PLUS中型AMT换挡非常平顺，消除了换挡冲击。
4 UltraShift® PLUS中型AMT的产品优势
伊顿UltraShift® PLUS是拥有众多驾驶性能、安全辅助以及保护功能的产品。它主要优势如下：
4.1 操纵优势
国内，客车、公交车辆运营时间长，使用频率高，驾驶员离合器操作和档位操作劳动强度较大，驾驶技巧要求高。采用UltraShift® PLUS之后，取消了变速箱手动操作机构和离合器操作系统，大大减轻了驾驶员的劳动强度和疲劳强度，驾驶员得以更多地关注驾驶本身和路况，可以提高车辆行驶的安全性、舒适性。
4.2驾驶优势
UltraShift®PLUS控制单元TCU系统可以与电控发动机完美通讯，提供标准、经济、动力三种驾驶模式，按照最优换挡规律进行离合器和升减档操作，提高了换挡品质，而且驾驶员可以自由切换手动和自动模式，充分享受驾驶乐趣。
4.3经济优势
UltraShift®PLUS保留了伊顿成熟变速箱的优点，具有效率高、工作可靠、维修简单等优点。更值得一提的是，UltraShift® PLUS的使用成本更低，据伊顿公司实验数据，相同条件下同手动变速箱相比可以节省燃油约5%，有效提高燃油经济性（如图4-1，国内某城市公交平均百公里油耗）。在整个UltraShift® PLUS使用周期，大约能够减少5次的离合器更换。此外，还能减少驱动桥的损坏概率以及减少轮胎磨损，有效保护整个传动系部件。
  

图4-1

ENCA-茵卡动力

好贴！必须顶！

很懂的样子

能科普一下法士特的AMT嘛，喜欢国产的