自動(dòng)離合器系統(tǒng)，也叫自動(dòng)離合器控制系統(tǒng)，是為手動(dòng)擋車輛開發(fā)的獨(dú)立系統(tǒng)，通過機(jī)械、電子、液壓自動(dòng)控制離合器的分離和結(jié)合。在不改變?cè)囎兯倨骱碗x合器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，加裝獨(dú)立的微電腦控制離合器分離組合系統(tǒng)，達(dá)到“手動(dòng)擋車輛不用踩離合器踏板”的效果。

1886年，世界上第一輛汽車在發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)之間采用皮帶傳動(dòng)，通過張緊器將皮帶放松或收緊，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞的中斷或接通。這是最早的離合器。20世紀(jì)30年代出現(xiàn)了最簡(jiǎn)單的自動(dòng)離合器——真空自動(dòng)離合器，由與油門踏板聯(lián)動(dòng)的控制閥和作用在真空伺服機(jī)構(gòu)上的進(jìn)氣管負(fù)壓來操縱，如1932年加載的普利茅斯自動(dòng)離合器。

離心式離合器是20世紀(jì)40年代提出的，即當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)超過一定轉(zhuǎn)速時(shí)，離合器接合，汽車自動(dòng)啟動(dòng)，1957年在歐洲投入實(shí)際使用。五六十年代出現(xiàn)了電磁粉末自動(dòng)離合器，利用交流發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的電壓特性，逐漸增大傳遞扭矩，平穩(wěn)起步。20世紀(jì)80年代以來，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)產(chǎn)品不斷更新，性能價(jià)格比不斷提高，為汽車自動(dòng)化提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。一種新型的自動(dòng)離合器系統(tǒng)進(jìn)入汽車領(lǐng)域:由ECU控制的離合器已應(yīng)用于部分汽車上，使手動(dòng)變速器換擋的重要步驟離合器自動(dòng)、及時(shí)地完成，簡(jiǎn)化了駕駛員的操縱。

根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力源的不同，自動(dòng)離合器可分為電控-氣動(dòng)、電控-液壓和電控-電動(dòng)三種。根據(jù)操縱機(jī)構(gòu)的不同，自動(dòng)離合器可分為機(jī)械馬達(dá)自動(dòng)離合器和液壓自動(dòng)離合器兩種。自動(dòng)離合器主要由傳感器、ECU、執(zhí)行器三部分組成。其工作原理是控制計(jì)算機(jī)根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)，包括車速、轉(zhuǎn)速、油門開度、制動(dòng)、換擋等信息，結(jié)合駕駛員的意圖，以最佳的時(shí)間和速度控制離合器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使離合器快速分離和平穩(wěn)結(jié)合，達(dá)到平穩(wěn)舒適的起步和換擋，同時(shí)可以避免空油和熄火。自動(dòng)離合器可以減輕駕駛疲勞，降低駕駛難度，減少離合器摩擦片磨損，節(jié)省燃油，但同時(shí)也存在換擋時(shí)不如自動(dòng)變速器柔和，起步時(shí)沖擊明顯等缺點(diǎn)。

自動(dòng)離合器是通過機(jī)械、電子和液壓系統(tǒng)自動(dòng)控制離合器分離和結(jié)合的獨(dú)立系統(tǒng)。該系統(tǒng)的工作原理是:控制計(jì)算機(jī)根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)，包括車速、轉(zhuǎn)速、油門開度、制動(dòng)、換擋等信息，結(jié)合駕駛員的意圖，以最佳的時(shí)間和速度控制離合器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使離合器快速分離和平穩(wěn)結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)舒適的起步和換擋，同時(shí)可以避免空油和熄火。

強(qiáng)函數(shù)

在檔位顯示方面，自動(dòng)離合器用數(shù)字或字母顯示檔位或故障碼；

換擋離合器方面，換擋時(shí)離合器自動(dòng)離合；在起步爬行方面，起步時(shí)不用踩油門就能自動(dòng)慢慢行駛；

制動(dòng)離合器方面，制動(dòng)時(shí)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況自動(dòng)分離和結(jié)合離合器；

熄火保護(hù)方面，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過低時(shí)，離合器會(huì)自動(dòng)分離，之后會(huì)根據(jù)工況進(jìn)行組合，保證在任何檔位停車都不會(huì)熄火；

在誤操作保護(hù)方面，換擋錯(cuò)誤時(shí)檔位閃爍，離合器間歇接合或分離；

在自動(dòng)調(diào)節(jié)方面，離合器控制裝置自動(dòng)補(bǔ)償摩擦片或機(jī)械部件的磨損；

在智能控制方面，電控單元運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整運(yùn)行參數(shù)；

故障檢測(cè)時(shí)，自動(dòng)離合器能自動(dòng)識(shí)別故障并存儲(chǔ)故障代碼；

模式選擇方面，自動(dòng)離合器有標(biāo)準(zhǔn)模式、舒適模式、運(yùn)動(dòng)模式等八種模式可供選擇，并且可以自由調(diào)節(jié)一檔起步速度。

自動(dòng)離合器主要由傳感器、ECU和執(zhí)行器組成。

傳感器：自動(dòng)離合器的傳感器主要用于測(cè)量與離合器有關(guān)的實(shí)時(shí)狀況，如主動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速、從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速、離合器的位置等，車輛的狀態(tài)信息，如車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等，以及人的駕駛要求(如啟停的信息)，從而為控制單元提供各種信號(hào)做出正確的判斷。自動(dòng)離合器的信號(hào)采集傳感器包括點(diǎn)火開關(guān)傳感器、制動(dòng)踏板位置傳感器、變速器轉(zhuǎn)速傳感器、離合器位置傳感器、檔位傳感器、節(jié)氣門位置傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器。

電子控制單元ECU：自動(dòng)離合器控制系統(tǒng)的控制元件ECU根據(jù)傳感器實(shí)時(shí)反饋的當(dāng)前行駛狀態(tài)信息計(jì)算出最佳的離合器接合速度，通過控制線性電磁閥的輸入電流來控制離合器分離缸(CRC)的行程，并進(jìn)行換擋。ECU的硬件結(jié)構(gòu)主要由微控制器、脈沖、模擬和開關(guān)量輸入電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路、通信接口和調(diào)試接口組成。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)：離合器執(zhí)行器是離合器動(dòng)作的執(zhí)行器。作為下層控制器，執(zhí)行器的作用是跟蹤離合器接合規(guī)律，其控制性能對(duì)車輛舒適性、燃油經(jīng)濟(jì)性和車輛壽命有重要影響。

自動(dòng)離合器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用電液油泵、線性電磁閥和離合器分離缸。電動(dòng)液壓油泵產(chǎn)生的高壓油通過線性電磁閥輸送到離合器分離油缸?？刂葡到y(tǒng)通過控制電流來控制電磁閥閥芯的位置，從而實(shí)現(xiàn)線性電磁閥的流量控制。最后，自動(dòng)啟動(dòng)和換檔過程中的離合器操作是通過離合器分離缸來完成的。在控制過程中，根據(jù)目標(biāo)行程的PD控制效果和離合器分離缸的實(shí)際行程偏差來確定離合器分離缸的行程速度，以實(shí)現(xiàn)最佳的接合規(guī)律。線性電磁閥通過通道變化實(shí)現(xiàn)離合器分離缸的運(yùn)動(dòng)方向，即決定離合器的分離和接合動(dòng)作。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)大多采用三種類型:電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，精度高，但負(fù)載對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速影響較大，難以控制。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)無污染，價(jià)格便宜，但精度低，響應(yīng)慢。液壓缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有響應(yīng)快、精度高、功率重量比大等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格昂貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、易泄漏。

視執(zhí)行機(jī)構(gòu)

根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力源的不同，自動(dòng)離合器可分為電控-氣動(dòng)、電控-液壓和電控-電動(dòng)三種。

電動(dòng)氣動(dòng)離合器：電空離合器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)以壓縮空氣為動(dòng)力源，通過氣缸推動(dòng)離合器分離叉推動(dòng)分離軸承實(shí)現(xiàn)離合器的分離和接合。電空離合器具有成本低、無污染等優(yōu)點(diǎn)，但控制精度低、響應(yīng)速度慢，因此在裝有空氣壓縮機(jī)泵的大型商用車上得到廣泛應(yīng)用。

電動(dòng)液壓離合器：本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、吸收沖擊能力強(qiáng)、占用空間小的優(yōu)點(diǎn)。但在帶有高速開關(guān)閥的離合器控制系統(tǒng)中，離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)中液壓油的粘度會(huì)隨著溫度的變化而變化，隨著溫度的降低，油的粘度會(huì)增大，離合器的接合速度會(huì)變慢，導(dǎo)致汽車起步時(shí)換擋品質(zhì)差，對(duì)液壓元件的加工精度要求較高。

電控-電動(dòng)離合器：隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。電控-電動(dòng)離合執(zhí)行機(jī)構(gòu)以DC伺服電機(jī)為動(dòng)力源，通過蝸輪蝸桿、螺母等將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)離合控制。自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)中要控制的油門、離合器和選擋桿都可以使用電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

但是，電機(jī)的響應(yīng)速度較慢。國際上采用電子-電氣自動(dòng)離合器時(shí)，一般采用增加彈簧助力裝置的方法來提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度。在離合器自動(dòng)控制系統(tǒng)中，人們開始采用控制容易、精度較高的電機(jī)，使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，控制精度進(jìn)一步提高，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性更好。近年來，電子電氣自動(dòng)離合器的研究和應(yīng)用越來越廣泛。

根據(jù)操作機(jī)制

自動(dòng)離合器按操縱機(jī)構(gòu)可分為機(jī)械馬達(dá)自動(dòng)離合器和液壓自動(dòng)離合器兩種。自動(dòng)離合器的兩種電控系統(tǒng)都由傳感器、電控單元(ECU)和執(zhí)行器組成。電控系統(tǒng)的原理也差不多，就是ECU根據(jù)傳感器的信號(hào)來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

機(jī)械馬達(dá)式自動(dòng)離合器：機(jī)械馬達(dá)自動(dòng)離合器由電子控制單元(ECU)、線束和連接器、傳感器、離合器操縱機(jī)構(gòu)、拉桿機(jī)構(gòu)等組成。離合器操縱機(jī)構(gòu)安裝在變速器殼體的上部，主要由電機(jī)、螺旋傳動(dòng)裝置、助力彈簧、電纜連桿、殼體、位移傳感器、溫度傳感器等部件組成。傳感器包括制動(dòng)傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、制動(dòng)燈開關(guān)和安裝在變速器殼體和檔位選擇器軸連接處的檔位傳感器。當(dāng)駕駛員撥動(dòng)變速桿時(shí)，電控單元控制電機(jī)帶動(dòng)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母驅(qū)動(dòng)螺桿借助助力彈簧拉動(dòng)拉索連桿實(shí)現(xiàn)離合器分離。換擋后，只需踩下油門踏板，電控單元(ECU)根據(jù)新的檔位信號(hào)和油門開度信號(hào)發(fā)出離合器接合指令，電機(jī)反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)離合器接合。

液壓自動(dòng)離合器：在液壓自動(dòng)離合器中，踏板控制離合器液壓缸的活塞，開關(guān)裝置控制電動(dòng)液壓泵控制離合器液壓缸的活塞。變速器ECU和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)油門踏板、變速器檔位、變速器輸入/輸出軸轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度等傳感器信號(hào)計(jì)算出最佳的離合器接合時(shí)間和轉(zhuǎn)速。當(dāng)ECU發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)電動(dòng)油泵時(shí)，電動(dòng)油泵產(chǎn)生的高壓油通過電磁閥輸送到離合器液壓缸。ECU控制電磁閥的電流來控制油流和油路轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)離合器液壓缸的運(yùn)動(dòng)，從而完成汽車起步和換擋時(shí)的離合器動(dòng)作。

自動(dòng)離合器的性能好壞是通過沖擊度和滑動(dòng)功兩個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)的。一方面，離合器接合時(shí)，由于轉(zhuǎn)速不同，主從盤會(huì)產(chǎn)生一定的沖擊，表現(xiàn)出一定的頓挫感，從而影響車輛的乘坐舒適性，使乘客感到不適。而且沖擊力過大，增加了零件之間的沖擊力，加速了零件的損壞，縮短了零件的壽命。同時(shí)可能會(huì)因?yàn)榭刂茣r(shí)機(jī)不好導(dǎo)致自動(dòng)啟動(dòng)熄火。

另一方面，離合器的主、從動(dòng)盤從分離到嚙合的過程，就是從它們之間的轉(zhuǎn)速差到轉(zhuǎn)速的一致。當(dāng)兩個(gè)圓盤轉(zhuǎn)速不一致時(shí)，通過摩擦達(dá)到轉(zhuǎn)速的一致。這個(gè)過程是依靠摩擦來傳遞動(dòng)力的，所以離合器的接合過程實(shí)際上就是主、從動(dòng)盤之間摩擦扭矩傳遞的過程。如果有摩擦，必然會(huì)產(chǎn)生熱量，熱量會(huì)在這個(gè)過程中散失，摩擦?xí)a(chǎn)生磨損。摩擦?xí)r間越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)速差越大。摩擦功反映了離合器接合過程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為摩擦熱時(shí)損失了多少能量。摩擦功值越大，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能時(shí)損失越大，產(chǎn)生的熱量越多，摩擦副磨損越嚴(yán)重，其使用壽命越短。

優(yōu)勢(shì)

減少駕駛疲勞：城市堵車越來越嚴(yán)重，開手動(dòng)擋車的司機(jī)需要頻繁的分油配合，容易導(dǎo)致疲勞和緊張，同時(shí)精神緊張，不利于安全駕駛。自動(dòng)離合器不需要駕駛員踩離合踏板，可以大大節(jié)省駕駛員的體力。

降低駕駛難度：對(duì)于新手司機(jī)來說，分油協(xié)調(diào)需要技術(shù)。很多新手司機(jī)容易因?yàn)榉钟团浜喜缓枚ɑ?，而自?dòng)離合器無論剎車還是停車，在任何檔位都不會(huì)熄火，并且檔位出錯(cuò)時(shí)有語音提示，保證安全起步和停車。

減少離合器摩擦片的磨損：當(dāng)需要踩離合踏板時(shí)，機(jī)械裝置幫助駕駛員踩離合踏板，踩多少、放多少由控制單元根據(jù)車輛行駛狀況自動(dòng)控制。自動(dòng)離合器最快釋放時(shí)間0.02s，控制精度達(dá)到0.02mm，這是一般駕駛員無法企及的。離合器摩擦片的磨損主要來源于半離合狀態(tài)，而自動(dòng)離合器可以減少半離合狀態(tài)的時(shí)間，減少離合器摩擦片的磨損。

省油：發(fā)動(dòng)機(jī)通過離合器傳遞動(dòng)力。離合器分離時(shí)間越長(zhǎng)，傳遞的動(dòng)力越少，而自動(dòng)離合器的分離時(shí)間為0.02s，通過減少離合器的分離時(shí)間，可以達(dá)到節(jié)油的目的。

劣勢(shì)

1.起步或換擋時(shí)，離合器操作滯后。當(dāng)駕駛員已經(jīng)踩下油門，檔位已經(jīng)接合時(shí)，離合器延遲接合，或者當(dāng)檔位已經(jīng)拆下時(shí)，離合器延遲分離。而且換擋的時(shí)候沒有自動(dòng)擋軟，但也不遜于普通手動(dòng)擋車。

2.啟動(dòng)時(shí)有明顯沖擊，乘客感覺不舒服。

3.當(dāng)在低油門、高速檔或坡道上運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)失速，導(dǎo)致起動(dòng)或換檔失敗。

4.接合時(shí)間過長(zhǎng)，使摩擦片滑動(dòng)功增加，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。

汽車領(lǐng)域：隨著電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，自動(dòng)離合器系統(tǒng)也進(jìn)入了汽車領(lǐng)域。這種由ECU控制的離合器已經(jīng)在一些汽車上得到應(yīng)用，使手動(dòng)變速器換擋的重要步驟離合器能夠自動(dòng)及時(shí)地分離和接合，簡(jiǎn)化了駕駛員的操縱。配備自動(dòng)離合裝置的汽車相比自動(dòng)變速器(AT)和無級(jí)變速器(CVT)在行駛經(jīng)濟(jì)性上更有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樽兯倨鬟€是手動(dòng)變速器，所以油耗更低，制造成本也比AT和CVT低。因?yàn)榕鋫涞氖鞘謩?dòng)擋，所以還是需要手動(dòng)換擋，汽車操控的便利性略遜于AT和CVT。

如今，隨著人們對(duì)車輛燃油經(jīng)濟(jì)性和排放要求的不斷提高，自動(dòng)離合器控制技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)機(jī)械變速器自動(dòng)控制的關(guān)鍵技術(shù)，AMT也成為世界各國汽車企業(yè)開發(fā)的熱點(diǎn)。與液力自動(dòng)變速器(AT)相比，電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)具有傳動(dòng)效率高、制造成本低、動(dòng)力性能好等優(yōu)點(diǎn)，特別是AMT可以滿足大型牽引機(jī)、城市公交車、重型車輛的動(dòng)力傳動(dòng)要求，減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

自動(dòng)離合器

而拖拉機(jī)等重型車輛的動(dòng)力特性非常復(fù)雜，離合器工作過程中負(fù)載條件、路況、氣候條件、磨損情況多變，離合器接合過程中存在著既要平穩(wěn)又要減少磨損的矛盾評(píng)價(jià)指標(biāo)，這些都使得離合器的控制系統(tǒng)變得復(fù)雜，自動(dòng)離合器還存在換擋沖擊、響應(yīng)延遲、控制系統(tǒng)差等缺陷。

因此，在自動(dòng)離合器控制系統(tǒng)中，離合器接合正時(shí)、接合質(zhì)量以及在復(fù)雜工況下行駛時(shí)的適應(yīng)性的性能需要進(jìn)一步提高。綜合研究人-車-環(huán)境、動(dòng)力系統(tǒng)集成控制、控制策略和執(zhí)行器響應(yīng)特性等問題，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和精度，設(shè)計(jì)出接合品質(zhì)好、適應(yīng)性強(qiáng)、易于維護(hù)的控制機(jī)構(gòu)，仍是自動(dòng)離合器未來的發(fā)展方向。