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1、CVT技术,基本内容,1、CVT 技术的发展概况2、无级变速传动的分类3、金属传动带式无级变速传动（CVT）的技术特点4、CVT的控制目标5、CVT控制系统6、CVT的控制技术,一、CVT 技术的发展概况,第一阶段（1886 年1958 年）：CVT 技术的探索阶段。标志产品是荷兰的 DAF 公司 H.Van Doorne 博士研制成功的名为 Variomatic 的双 V 型橡胶带式 CVT。 第二阶段（1958 年1987 年）：CVT 技术的发展阶段。其标志产品是 1987 年富士重工（Subaru）采用金属带式无级变速器 ECVT 用于 JUSTY 轿车。第三阶段（1987 年）：CV
2、T 技术的逐渐成熟阶段。(图),奥迪A6无级变速器,二、无级变速传动的分类,1）变节圆传动 如:带式、链式传动； 2）摩擦传动 如:锥、盘、环及球面传动；3）液体传动 如:液体静压传动、流体动压传动；,三、金属传动带式无级变速传动（CVT）的技术特点,1基本结构与工作原理2关键部件3主要技术参数4性能指标,1）金属传动带 2）工作轮 3）液压泵4）起步离合器,工作轮 （讲解）,1主动缸2主动锥轮3从动锥轮4金属带5从动缸6传动钢球,工作轮的锥轮总成,主、从动轮由可动和不可动两部分组成，其工作面大多为直线锥面体。在液压控制系统的作用下，依靠钢球滑道结构作轴向移动，可连续地改变行动带工作半径，实现
3、无级变速传动。,液压泵,液压泵为CVT 传动系提供控制、冷却和润滑的液压油源。常用的液压泵有两种形式：齿轮泵和叶片泵。 (为提高液压泵的工作效率，常采用滚子式叶片泵),起步离合器,1、湿式多片离合器2、电磁离合器3、液力变矩器,主要技术参数,为满足汽车的使用要求1、中间齿轮传递副： ic=1.31.42、与其匹配的主传动装置速比: i0=3.854.353、CVT的传动比： icvt=0.4452.64、最后的CVT的传动装置总传动比：i=2.22715.834,性能指标,1)经济性 装CVT的汽车比装自动变速器的汽车提高约8%12%，与机械变速汽车相当。2)动力性 装CVT的汽车加速性能比装
4、自动变速器的汽车提高约7.5%11.5%，在较高速时还略优于机械变速汽车。3 )传动效率 CVT传动装置除机械传动外，因液压控制系统金属传动带的摩擦等要消耗能量，它的传动效率一定低于机械变速器的效率，最多只能接近机械变速器的效率。4 )排放 CVT系统因其有较宽的速比变化范围，并能根据汽车行驶阻力和驾驶员选定的工作模式连续地改变速比，使发动机输出功率和汽车行驶阻力达到最佳匹配，保证发动机始终平稳地处在最佳工况下工作，从而改善汽车燃料经济性和发动机的排放。例如:图,5AT与CVT综合性能比较蜘蛛图,四、CVT控制目标,CVT传动系的主要任务1）把发动机输出功率可靠地传递到驱动轮，并尽可能减小功率
5、损失。2）根据汽车的运行条件，按驾驶员选定的工作模式自动改变速比，使发动机维持在理想的工作点。,CVT控制问题的目标1）金属带夹紧力控制2）速比控制,目标金属带夹紧力,主从动轮的推力比,Tin*=,2FDNuDNRDN,COS,r =,Tin,T*in,最大转矩,转矩比,目标速比,1、主动轮的转速与从动轮的转速之比2 、主从动轮的节圆半径之比3、目标速比,金属传动带,金属传动带由多个金属片和两组金属环组成，金属片在两侧工作轮的挤压作用下传递动力，金属环在动力传递过程中主要用来将金属片约束在一起，并正确地引导金属片运动。,基本工作原理图 （讲解）,图为发动机前置前驱动汽车金属传动带式无级变速传动
6、装置结构与工作原理。形式上与V形橡胶带式无级变速传动相类似。传动装置的主、从动工作轮由固定和可动的两部分组成，形成V形槽与金属传动带啮合。当主、从动工作轮可动部分作轴向移动时，改变了传动带的回转半径，从而改变了传动比。可动轮的轴向移动是根据汽车使用要求，通过液压控制系统进行连续的调节，从而实现无级变速传动。,基本工作原理,五、CVT控制系统,1、机液控制系统2、电液控制系统3、控制液压缸的动压补偿4、双压力液压控制系统,机液控制系统,缺陷1、不能对主从动缸的压力进行独立控制2、皮托管不能准确监测发动机转速变化3、不能适用别的车型4、金属带停留的位置不确定，影响下次起动的平稳性,电液控制系统,采
7、用电液控制系统可以克服机液控制的固有缺陷，如主、从动缸的压力可以独立控制，因而可以使传动装置按驾驶员的操作意图达到最佳匹配。利用精确测定的发动机与从动轮的转速信号，可实现对CVT传动装置速比和夹紧力的精确控制。另外，增加了制动开关信号，可使汽车在制动过程中，传动装置速比自动回到最大速比状态，为下一次平顺起步作准备。,控制液压缸的动态补偿,当主、从动缸高速旋转时，主、从动缸的液体由于离心力的作用产生动压力。该动压将影响对夹紧力和速比的精确控制，因此，为了解决高速时流体产生的动压对控制精度的影响、CVT主、从动缸通常采用右图的动压补偿来抵消离心力的作用。,主从动缸动压油室补偿,主动缸无油室动态补偿
8、,主动缸无油室动压补偿,双压力液压控制系统,右图所示的CVT液压控制系统包括夹紧力控制、速比控制、前进倒退控制、起步离合器、总回路工作压力调节、润滑压力调节及电路故障备用系统等部分。,六、CVT的控制技术,CVT控制系统的关键技术 1、夹紧力控制 2、速比控制 3、起步离合器控制,夹紧力控制,在实际应用中，由于所采用的控制阀的不同，其实现也有所不同。如比例压力控制阀为连续的模拟量控制；对开关阀可采用调制脉宽方式或调制脉冲方式。 用调制脉宽方式 ，采用开关阀实现比例控制的原理是改变液压阀参与工作的比例：,脉宽调方式制,脉冲调制方式,D=,T,t,x100%,2.Honda Civic夹紧力控制,
9、1.Subaru E2CVT夹紧力控制,脉冲调制与脉宽调制驱动信号的区别,系统引入了对测量信号的前置滤波处理，以抑制测量噪声的影响；另外，由于压力控制阀的非线性特性，在方案中加入了控制阀特性补偿环节。,Subaru E2CVT夹紧力控制,Honda液压控制系统和夹紧力控制方案采用了与Subaru不同的双压力回路，夹紧力控制、速比控制都与Subaru有所不同。,Honda Civic夹紧力控制,速比控制,当驾驶员猛踩油门时,会导致目标速比突然变化，为了满足汽车行驶平顺性的要求，必须对实际最大变化率加以限制，确保最大变化率在给定的范围内。同时，该系统还测量控制阀芯的位置，一方面可限制控制阀芯的工作
10、区间，保证控制阀在稳定的区间工作；另一方面可根据阀芯的位移对它的非线性特性进行补偿，保证对主动缸动态压力变化率的精确控制。,起步离合器控制,起步离合器的功能1、接合动力平顺，分离动力彻底。2、接合时发动机不停车、不空转。3、接合速度能随驾驶员意图变化，并给乘员的感觉保持不变。4上坡起步不溜坡，发动机不熄火。5具有可靠的低速爬行功能，帮助汽车平稳越障。6、限制传递最大的转矩。 控制策略1、比例控制策略2、模糊控制,比例控制策略,当驾驶员踩下加速踏板，根据加速踏板的位移与位移变化率信号，CVT的ECU判断出汽车起步动作，于是使离合器压紧缸的压力立即升高到初始起步压力（固定值），以改善起步的快速性。在接合的过程中，为使汽车平顺起步，压紧缸的压力与发动机的转速按比例增加。待离合器主从动部分滑转消失后，把离合器的压力迅速升高到额定工作压力，保证离合器可靠传递发动机的转矩。,PS,PMAX,0,PMAX,模糊控制,阶段1、模糊控制器根据节气门开度、发动机转速以及离合器输出轴转速，即根据驾驶员的意图和汽车的起步条件估计初始起步压力。阶段2、离合器接合压力变化率根据加速踏板位移（小、中、大三种情况）和发动机转速估算。,
