一、马瑞利Selespeed简介
  Selespeed变速器于1986年首先应用于法拉利Ferrari 355F1赛车,在当时就实现了自动换档,而且换档冲击很小,是一款很成功的AMT。1989年批量生产应用于轿车,1990年起开始为宝马3系列、5系列、6系列、奔驰、阿尔法-罗密欧、马萨拉蒂、雷诺、雪铁龙、菲亚特等配套。这套系统采用电控液压系统使普通的五档机械式变速箱实现自动换档。 
  Selespeed系统的特点
  Selespeed系统对机械式变速箱进行操控,换档和离合器控制可以在很短的时间内完成。同时它可以在换档过程中使发动机转速和车速达到匹配,避免冲击。
  Selespeed系统采用了电控液压系统,该系统同时控制离合器和选位换档操作。当驾驶员车门关闭时,液压泵就会开始工作,以确保发动机开启时能够有足够的压力。该变速箱的机械部分采用五档机械式变速箱,装有一个传统的干式离合器,它的操控可以通过控制方向盘上的按钮实现。在正常模式下,变速箱换档时间几乎和驾驶员操作时相等,但当到达运动模式时(当发动机转速超过5000转时,离合器踏板踩下60%以上),换档操作将在小于0.4秒的时间内完成。
  上图所示为Selespeed系统的控制示意图。从图中,我们可以看到,Selespeed系统与前面所讲的AMT一般控制原理基本相同,只是多了液压系统的压力传感器,这样就可以实现对系统压力的时事监控,改善了系统的控制性能。实事证明,装有压力传感器的Selespeed系统的控制响应速度及效果都要好于其他的AMT系统。图4.3为该系统的实物图。图中,1为操纵杆位置信号,2为发动机转速信号,3为车速信号,4为升降档按钮信号,5为制动开关,6为液体压力传感器,7为驾驶员车门开关信号,8为“CITY”按钮,9为档位信号,10为离合器位置传感器,11为换档缸位置信号,12为选档缸位置信号,13为电控节气门,14为加速踏板传感器,15为比例压力电磁阀(两个),16为高速响应开关阀(两个),17为比例流量电磁阀(一个),18为油泵,19为蜂鸣器,20为仪表盘,21为诊断插座,22为起步电机。

  图中我们可以看到Selespeed系统的液压单元将选位、换档、离合器工作缸做为一体,在这个集成体上,还有蓄能器、液压泵、选位换档及离合器的位置传感器、控制各工作缸的液压阀,以及油路和电控线路。这套系统的集成度高,结构紧凑,质量相对较小。


二、液压单元的结构
1、油箱 2、电子液压泵 3、单向阀 4、换档缸 5、换档缸位置传感器 6、选档缸位置传传感器 7、选档缸 8、离合器主缸 9、离合器主缸位置传感器 10、控制换档的比例压力电磁阀EV2 11、控制换档的比例压力电磁阀EV1 12、控制离合器的比例流量电磁阀EV0 13、控制选档的开关阀EV3 14、控制选档的开关阀EV4 15、压力传感器 16、蓄能器 17、选档缸回位弹簧 18、换档执行机构
  图中我们可以看到液压单元与外部只有三个接口,分别与油泵、蓄能器及油缸相连。电子油泵为液压单元提供所需的压力油,油压可以高达45-55bar;蓄能器为液压单元储存足够的压力油以供使用。在液压单元内部,选位缸是通过两个高速反应开关电磁阀实现控制的,换档缸是由两个比例压力电磁阀控制的,离合器是由一个比例流量电磁阀控制的。离合器的工作缸和控制阀将在下文中详细介绍。
  这套液压系统由不同的电磁阀对各个工作缸进行控制,彼此之间没有相互的制约和干涉。所用的电磁阀只有五个,数量少但很好的完成了控制任务。另外,这套系统中在进油油路上加入了压力传感器,实时采集系统的油压信息,这样就可以实现对系统的闭环控制,即根据不同的压力决定对电磁阀的通电时间和电压的大小。
  选档缸的控制由两个开关阀实现,开关阀在通常状态下保持液压缸与低压油路相通,通电后使其与高压油路相通,由于所用开关阀响应速度很高,可以在瞬间实现通断油路,所以保证了选档的时间很短。
  换档缸的控制是通过两个比例压力电磁阀实现的。比例压力电磁阀的工作原理将在下面讲到,ECU通过控制通电电压的大小,即可实现控制换档缸的工作压力,进而实现准确快速的换档任务。
  离合器主缸的控制由一个比例流量电磁阀实现,电磁阀的结构和工作原理将在下面详细的叙述。通过控制电压的大小可以控制通入离合器主缸的压力油的流量,进而实现对离合器分离和接合速度的控制。
  Selespeed系统的离合器控制是通过一个液压缸完成的,而液压缸的控制又是通过一个液压阀实现的。下图所示为该系统的离合器控制示意图。
  离合器控制阀
  Selespeed系统离合器所用为电磁比例流量控制阀
电磁比例流量控制阀
  电液比例伺服阀(简称比例阀)是由比例电磁铁取代普通液压阀的调节和控制装置而构成的。它可以按给定的输入电压或电流信号连续地按比例地远距离地控制流体的方向、压力和流量。
  采用电液比例控制阀提高了系统的自动化程度和精度,又简化了系统。
  比例阀的工作虽用伺服阀可完成,但后者精度高、价格贵,对油液清洁度要求更高。比例阀主要结构与普通阀差别不大,只是比例阀均由比例电磁铁驱动(一种电—机械转换器)。
  比例阀分为:比例压力阀、比例流量阀和比例方向阀三种。

  电磁比例流量控制阀概述及基本原理:随着工业生产的发展,普通控制阀不能满足高质量系统的要求,电液比例阀在对普通开关阀进行改进的基础上采用比例电磁铁作为转换器,用电磁铁将给定的电信号转化为与其成比例的电磁力,实现对输出液压信号的比例控制的一种电液控制阀。通过调整比例电磁铁的电流得到电磁铁推杆上不同的推力,进而控制阀的开口量达到控制动力缸内油液流动阻尼的目的。比例阀一般具有压力补偿性能,所以它的输出压力和流量可以不受负载变化的影响,与手动调节的普通液压阀相比它能提高系统参数的控制水平,与电液伺服阀
电液伺服阀
  电液伺服阀是电液伺服控制中的关键元件,它是一种接受模拟电信号后,相应输出调制的流量和压力的液压控制阀。电液伺服阀具有动态响应快、控制精度高、使用寿命长等优点,已广泛应用于航空、航天、舰船、冶金、化工等领域的电液伺服控制系统中。
比,结构简单,成本低,所以被广泛应用于要求对液压参数进行连续控制。

   图所示为Selespeed系统离合器主缸控制电磁阀的闭环控制示意图。从图中可以看到,在电流的控制下,电磁阀可以对离合器实现闭环控制,反馈信号是离合器工作缸上的活塞位置传感器。

三、Selespeed系统选换档机构油路
  
  SELESPEED系统选换档机构一共由4个电磁阀、3个液压缸和两个位移传感器控制,如图5.2(编号与图5.1相同)。选档由两个相同开关电磁阀13、14,一个液压缸7和一个位移传感器6控制,这两个开关阀是2位3通阀,可以控制液压缸的进油和泄油,位移传感器监测选档的3个位置;换档由两个相同的调压比例-压力电磁阀10、11,两个液压缸4和一个角位移传感器5控制,两个液压缸同轴对称放置,除油孔位置不同,其他结构相同,换档活塞两端分别插入两个液压缸,形成两个单杆缸,角位移传感器同样检测换档的3个位置。

四、Selespeed系统的电子控制
  Selespeed系统的电子控制系统的突出特点是结构紧凑、功能完备、性能稳定、换档时间短、冲击小。这就说明了它不仅液压系统设计的很好,而且电子控制系统开发的也非常完备。尤其是关于离合器的控制,更可以看到这一点,前面讲到一般的AMT系统中,离合器是由三个电磁阀实现控制的,也有由两个高速响应电磁阀控制实现的,而Selespeed系统是由一个比例压力控制电磁阀就实现了对离合器的控制。
  从图中可以看到,Selespeed ECU从CAN总线上可以得到的信号有:空转参考转速信号、加速踏板位置信号、各车轮速度信号、发动机转速信号、制动踏板位置信号、发动机温度信号、诊断信号;从驾驶室得到换档杆的位置信号、驾驶员车门开关信号、点火开关信号;从液压单元上得到油压信号、离合器及选位换档缸位置信号;从变速箱上得到离合器从动盘转速信号。ECU在实现控制时要综合参考这些信号才作出最佳的判断,如在驾驶员车门关上后,电子油泵会开始工作,这样会保证起动时发动机会有足够的油压参与润滑及车上其他系统正常工作;在点火开关开启时,ECU会检测变速箱档位情况,如果处于非空档状态,启动电机将不会工作,而是向驾驶员发出警报;在起步和换档时,Selespeed ECU会结合车速信号,离合器主缸、选位缸和换档缸的位置信号,对发动机转速提出要求。