自动离合器

自动离合器系统，也叫自动离合器控制系统，是为手动挡车辆开发的独立系统，通过机械、电子、液压自动控制离合器的分离和结合。在不改变原车变速器和离合器结构的基础上，加装独立的微电脑控制离合器分离组合系统，达到“手动挡车辆不用踩离合器踏板”的效果。

1886年，世界上第一辆汽车在发动机和传动系统之间采用皮带传动，通过张紧器将皮带放松或收紧，实现动力传递的中断或接通。这是最早的离合器。20世纪30年代出现了最简单的自动离合器——真空自动离合器，由与油门踏板联动的控制阀和作用在真空伺服机构上的进气管负压来操纵，如1932年加载的普利茅斯自动离合器。

离心式离合器是20世纪40年代提出的，即当发动机超过一定转速时，离合器接合，汽车自动启动，1957年在欧洲投入实际使用。五六十年代出现了电磁粉末自动离合器，利用交流发动机与发动机转速成正比的电压特性，逐渐增大传递扭矩，平稳起步。20世纪80年代以来，随着电子技术的飞速发展，微型计算机产品不断更新，性能价格比不断提高，为汽车自动化提供了坚实的物质基础。一种新型的自动离合器系统进入汽车领域:由ECU控制的离合器已应用于部分汽车上，使手动变速器换挡的重要步骤离合器自动、及时地完成，简化了驾驶员的操纵。

根据执行机构动力源的不同，自动离合器可分为电控-气动、电控-液压和电控-电动三种。根据操纵机构的不同，自动离合器可分为机械马达自动离合器和液压自动离合器两种。自动离合器主要由传感器、ECU、执行器三部分组成。其工作原理是控制计算机根据车辆的行驶状态，包括车速、转速、油门开度、制动、换挡等信息，结合驾驶员的意图，以最佳的时间和速度控制离合器驱动机构，使离合器快速分离和平稳结合，达到平稳舒适的起步和换挡，同时可以避免空油和熄火。自动离合器可以减轻驾驶疲劳，降低驾驶难度，减少离合器摩擦片磨损，节省燃油，但同时也存在换挡时不如自动变速器柔和，起步时冲击明显等缺点。

自动离合器是通过机械、电子和液压系统自动控制离合器分离和结合的独立系统。该系统的工作原理是:控制计算机根据车辆的行驶状态，包括车速、转速、油门开度、制动、换挡等信息，结合驾驶员的意图，以最佳的时间和速度控制离合器驱动机构，使离合器快速分离和平稳结合，从而实现平稳舒适的起步和换挡，同时可以避免空油和熄火。

强函数

在档位显示方面，自动离合器用数字或字母显示档位或故障码；

换挡离合器方面，换挡时离合器自动离合；在起步爬行方面，起步时不用踩油门就能自动慢慢行驶；

制动离合器方面，制动时根据发动机的运转情况自动分离和结合离合器；

熄火保护方面，当发动机转速过低时，离合器会自动分离，之后会根据工况进行组合，保证在任何档位停车都不会熄火；

在误操作保护方面，换挡错误时档位闪烁，离合器间歇接合或分离；

在自动调节方面，离合器控制装置自动补偿摩擦片或机械部件的磨损；

在智能控制方面，电控单元运行状态自动优化调整运行参数；

故障检测时，自动离合器能自动识别故障并存储故障代码；

模式选择方面，自动离合器有标准模式、舒适模式、运动模式等八种模式可供选择，并且可以自由调节一档起步速度。

自动离合器主要由传感器、ECU和执行器组成。

传感器：自动离合器的传感器主要用于测量与离合器有关的实时状况，如主动盘的转速、从动盘的转速、离合器的位置等，车辆的状态信息，如车速、发动机转速等，以及人的驾驶要求(如启停的信息)，从而为控制单元提供各种信号做出正确的判断。自动离合器的信号采集传感器包括点火开关传感器、制动踏板位置传感器、变速器转速传感器、离合器位置传感器、档位传感器、节气门位置传感器和发动机转速传感器。

电子控制单元ECU：自动离合器控制系统的控制元件ECU根据传感器实时反馈的当前行驶状态信息计算出最佳的离合器接合速度，通过控制线性电磁阀的输入电流来控制离合器分离缸(CRC)的行程，并进行换挡。ECU的硬件结构主要由微控制器、脉冲、模拟和开关量输入电路、电机驱动电路、显示驱动电路、通信接口和调试接口组成。

执行机构：离合器执行器是离合器动作的执行器。作为下层控制器，执行器的作用是跟踪离合器接合规律，其控制性能对车辆舒适性、燃油经济性和车辆寿命有重要影响。

自动离合器的执行机构采用电液油泵、线性电磁阀和离合器分离缸。电动液压油泵产生的高压油通过线性电磁阀输送到离合器分离油缸。控制系统通过控制电流来控制电磁阀阀芯的位置，从而实现线性电磁阀的流量控制。最后，自动启动和换档过程中的离合器操作是通过离合器分离缸来完成的。在控制过程中，根据目标行程的PD控制效果和离合器分离缸的实际行程偏差来确定离合器分离缸的行程速度，以实现最佳的接合规律。线性电磁阀通过通道变化实现离合器分离缸的运动方向，即决定离合器的分离和接合动作。

执行机构的驱动系统大多采用三种类型:电机驱动机构、气动驱动机构和液压缸驱动机构。电机驱动机构结构简单，价格低廉，精度高，但负载对电机转速影响较大，难以控制。气动驱动机构无污染，价格便宜，但精度低，响应慢。液压缸驱动机构具有响应快、精度高、功率重量比大等优点，但价格昂贵、结构复杂、体积大、易泄漏。

视执行机构

根据执行机构动力源的不同，自动离合器可分为电控-气动、电控-液压和电控-电动三种。

电动气动离合器：电空离合器的执行机构以压缩空气为动力源，通过气缸推动离合器分离叉推动分离轴承实现离合器的分离和接合。电空离合器具有成本低、无污染等优点，但控制精度低、响应速度慢，因此在装有空气压缩机泵的大型商用车上得到广泛应用。

电动液压离合器：本发明具有结构简单、响应速度快、吸收冲击能力强、占用空间小的优点。但在带有高速开关阀的离合器控制系统中，离合器执行机构中液压油的粘度会随着温度的变化而变化，随着温度的降低，油的粘度会增大，离合器的接合速度会变慢，导致汽车起步时换挡品质差，对液压元件的加工精度要求较高。

电控-电动离合器：随着电子技术的发展，电机控制技术的应用越来越广泛。电控-电动离合执行机构以DC伺服电机为动力源，通过蜗轮蜗杆、螺母等将旋转运动转化为直线往复运动，实现离合控制。自动变速器控制系统中要控制的油门、离合器和选挡杆都可以使用电机作为执行机构。

但是，电机的响应速度较慢。国际上采用电子-电气自动离合器时，一般采用增加弹簧助力装置的方法来提高执行机构的响应速度。在离合器自动控制系统中，人们开始采用控制容易、精度较高的电机，使得系统的结构更加简单，控制精度进一步提高，对环境的适应性更好。近年来，电子电气自动离合器的研究和应用越来越广泛。

根据操作机制

自动离合器按操纵机构可分为机械马达自动离合器和液压自动离合器两种。自动离合器的两种电控系统都由传感器、电控单元(ECU)和执行器组成。电控系统的原理也差不多，就是ECU根据传感器的信号来控制执行机构。

机械马达式自动离合器：机械马达自动离合器由电子控制单元(ECU)、线束和连接器、传感器、离合器操纵机构、拉杆机构等组成。离合器操纵机构安装在变速器壳体的上部，主要由电机、螺旋传动装置、助力弹簧、电缆连杆、壳体、位移传感器、温度传感器等部件组成。传感器包括制动传感器、节气门位置传感器、发动机转速传感器、车速传感器、制动灯开关和安装在变速器壳体和档位选择器轴连接处的档位传感器。当驾驶员拨动变速杆时，电控单元控制电机带动螺母转动，螺母驱动螺杆借助助力弹簧拉动拉索连杆实现离合器分离。换挡后，只需踩下油门踏板，电控单元(ECU)根据新的档位信号和油门开度信号发出离合器接合指令，电机反转实现离合器接合。

液压自动离合器：在液压自动离合器中，踏板控制离合器液压缸的活塞，开关装置控制电动液压泵控制离合器液压缸的活塞。变速器ECU和发动机ECU根据油门踏板、变速器档位、变速器输入/输出轴转速、发动机转速、节气门开度等传感器信号计算出最佳的离合器接合时间和转速。当ECU发出指令驱动电动油泵时，电动油泵产生的高压油通过电磁阀输送到离合器液压缸。ECU控制电磁阀的电流来控制油流和油路转换，从而实现离合器液压缸的运动，从而完成汽车起步和换挡时的离合器动作。

自动离合器的性能好坏是通过冲击度和滑动功两个指标来评价的。一方面，离合器接合时，由于转速不同，主从盘会产生一定的冲击，表现出一定的顿挫感，从而影响车辆的乘坐舒适性，使乘客感到不适。而且冲击力过大，增加了零件之间的冲击力，加速了零件的损坏，缩短了零件的寿命。同时可能会因为控制时机不好导致自动启动熄火。

另一方面，离合器的主、从动盘从分离到啮合的过程，就是从它们之间的转速差到转速的一致。当两个圆盘转速不一致时，通过摩擦达到转速的一致。这个过程是依靠摩擦来传递动力的，所以离合器的接合过程实际上就是主、从动盘之间摩擦扭矩传递的过程。如果有摩擦，必然会产生热量，热量会在这个过程中散失，摩擦会产生磨损。摩擦时间越长，转速差越大。摩擦功反映了离合器接合过程中机械能转化为摩擦热时损失了多少能量。摩擦功值越大，机械能转化为热能时损失越大，产生的热量越多，摩擦副磨损越严重，其使用寿命越短。

优势

减少驾驶疲劳：城市堵车越来越严重，开手动挡车的司机需要频繁的分油配合，容易导致疲劳和紧张，同时精神紧张，不利于安全驾驶。自动离合器不需要驾驶员踩离合踏板，可以大大节省驾驶员的体力。

降低驾驶难度：对于新手司机来说，分油协调需要技术。很多新手司机容易因为分油配合不好而熄火，而自动离合器无论刹车还是停车，在任何档位都不会熄火，并且档位出错时有语音提示，保证安全起步和停车。

减少离合器摩擦片的磨损：当需要踩离合踏板时，机械装置帮助驾驶员踩离合踏板，踩多少、放多少由控制单元根据车辆行驶状况自动控制。自动离合器最快释放时间0.02s，控制精度达到0.02mm，这是一般驾驶员无法企及的。离合器摩擦片的磨损主要来源于半离合状态，而自动离合器可以减少半离合状态的时间，减少离合器摩擦片的磨损。

省油：发动机通过离合器传递动力。离合器分离时间越长，传递的动力越少，而自动离合器的分离时间为0.02s，通过减少离合器的分离时间，可以达到节油的目的。

劣势

1.起步或换挡时，离合器操作滞后。当驾驶员已经踩下油门，档位已经接合时，离合器延迟接合，或者当档位已经拆下时，离合器延迟分离。而且换挡的时候没有自动挡软，但也不逊于普通手动挡车。

2.启动时有明显冲击，乘客感觉不舒服。

3.当在低油门、高速档或坡道上运行时，发动机失速，导致起动或换档失败。

4.接合时间过长，使摩擦片滑动功增加，发动机熄火。

汽车领域：随着电子技术在汽车上的应用，自动离合器系统也进入了汽车领域。这种由ECU控制的离合器已经在一些汽车上得到应用，使手动变速器换挡的重要步骤离合器能够自动及时地分离和接合，简化了驾驶员的操纵。配备自动离合装置的汽车相比自动变速器(AT)和无级变速器(CVT)在行驶经济性上更有优势，因为变速器还是手动变速器，所以油耗更低，制造成本也比AT和CVT低。因为配备的是手动挡，所以还是需要手动换挡，汽车操控的便利性略逊于AT和CVT。

如今，随着人们对车辆燃油经济性和排放要求的不断提高，自动离合器控制技术已成为实现机械变速器自动控制的关键技术，AMT也成为世界各国汽车企业开发的热点。与液力自动变速器(AT)相比，电控机械式自动变速器(AMT)具有传动效率高、制造成本低、动力性能好等优点，特别是AMT可以满足大型牵引机、城市公交车、重型车辆的动力传动要求，减轻驾驶员的劳动强度。

自动离合器

而拖拉机等重型车辆的动力特性非常复杂，离合器工作过程中负载条件、路况、气候条件、磨损情况多变，离合器接合过程中存在着既要平稳又要减少磨损的矛盾评价指标，这些都使得离合器的控制系统变得复杂，自动离合器还存在换挡冲击、响应延迟、控制系统差等缺陷。

因此，在自动离合器控制系统中，离合器接合正时、接合质量以及在复杂工况下行驶时的适应性的性能需要进一步提高。综合研究人-车-环境、动力系统集成控制、控制策略和执行器响应特性等问题，提高系统的响应速度和精度，设计出接合品质好、适应性强、易于维护的控制机构，仍是自动离合器未来的发展方向。