ZF AS Tronic Lite在城市客车上的应用
目前国内市场上城市客车用变速箱主要有三种:手动变速箱 (Manual Transmission,简称MT)、液力自动变速箱(Automatic Transmission,简称AT)和机械式自动变速箱(Automated Mechanical Transmission,简称AMT)。
传统城市客车一般采用手动变速箱,由于城市客车起步换档频繁,驾驶员劳动强度特别大。近年来,随着人们对城市客车驾驶要求的不断提高,自动变速箱在国内城市客车上的应用越来越多。特别是在国内一些大中城市,如北京、上海等地的城市公交车上,自动变速箱已得到大批量使用。但上述城市使用的自动变速箱绝大多数是以液力自动变速箱AT为主。AT一般由液力变矩器加行星齿轮变速箱组成,具有起步平稳,驾驶舒适性强等优点。但AT由于自身的结构限制,也存在着传动效率低、结构复杂、成本高等缺点。
于是,在效率高、结构简单的手动变速箱基础上实现自动化的AMT近年来开始在市场出现,而ZF AS Tronic系列自动变速箱就是目前市场上最为成熟可靠的AMT产品之一。其中AS Tronic Lite适用于城市客车的应用,随着它在世界各地的广泛应用,相信在中国城市客车中的应用也将逐渐开始成为潮流。
1. AS Tronic Lite的工作原理
AS Tronic Lite是在ZF全新一代6档同步器式手动变速箱基础上发展而来的。该手动变速箱可靠性已经得到实际使用验证,并且已经大批量生产。AS Tronic Lite是由一个电控液压换档的固定轴式齿轮变速箱和一个自动控制的干式离合器组成。变速箱电子控制单元TCU通过传感器及执行机构自动控制离合器的分离与接合,控制变速箱的升档与降档,并且通过CAN总线实现与整车其他部件尤其是发动机的协同控制,从而代替原来由驾驶员人工完成的动作。
2. AS Tronic Lite的结构
AS Tronic Lite是由变速箱本体和实现自动换档的控制部件组成。变速箱和离合器的控制单元和执行机构都是集成在变速箱上的,涉及到主机厂和最终用户的接口少,安装便利,可靠性高。其它设备,如档位选择器、显示器和扩展模块等安装在车辆上。其中档位选择器有两种型式可供选择:手柄式和按键式。另外AS Tronic Lite通过CAN总线实时与车辆的网络控制系统的部件通讯。
图1. AS Tronic Lite系统
2.1变速箱本体结构
AS Tronic Lite变速箱的本体是一个六档带同步器的手动变速箱,结构简单紧凑。
图2. AS Tronic Lite变速箱结构
2.2自动换档执行系统和离合器执行系统
AS Tronic Lite变速箱的换档和离合器控制系统是通过液压方式来实现,主要由变速箱致动器、离合器致动器和带一体式电控单元TCU的动力包组成。变速箱致动器安装在变速箱顶部,包括换档和选档液压缸、行程传感器、变速箱通气阀及连接动力包的电气和液压接口。离合器致动器安装在变速箱的底部,用于控制干式离合器的工作过程,并具有自动调整离合器间隙和离合器过载保护的功能。动力包中的电机驱动液压泵,提供换档控制系统和离合器控制系统的动力。变速箱电控单元TCU根据采集到的车辆信息,选择最佳换档策略,通过液压执行机构自动进行换档操作。TCU整合程度高,仅有三个集成电气连接接口。
AS Tronic Lite控制执行系统的集成设计使得变速箱更紧凑,节省了空间和重量,和目前市场上其他产品相比结构更简单,安装长度更短,重量更轻,通用性更强。
图3. ASTronic Lite变速箱控制执行系统
图4. 动力包
3. AS Tronic Lite的优点
1) 有效降低驾驶员劳动强度:自动换档,操作简单易行,手动/自动模式可自由切换。
2) 有效降低车辆的运营成本:良好的燃油经济性,与手动箱相比,油耗平均降低3%-5%;与其他自动变速箱相比,购置成本具有较大优势;离合器实现自动控制,有效延长离合器的使用寿命,比手动变速箱离合器寿命延长一倍。
3) 有效降低车辆的维修保养成本:液压系统换档,高效、可靠;智能换档程序,有效的保护发动机和整个传动系;模块化设计与便携的故障诊断系统,易于维修。
4. AS Tronic Lite在国内外城市客车上的应用
AS Tronic Lite最早应用于轻型卡车,在欧洲几大品牌卡车上均有批量应用,如MAN,DAF,IVECO等。经过多年在卡车上的使用,其可靠性和经济性都得到了证明。近年AS Tronic Lite开始应用于城市客车。在国外,如巴西和埃及等国已开始在城市公交车上批量使用,尤其是巴西的运营工况和国内较为相似,交通拥堵和超载情况严重。实际运行统计结果证明,AS Tronic Lite变速箱适合城市客车的使用。
在国内,AS Tronic Lite的应用也已经进入小批量状态,和数家国内领先的主机厂合作完成了样车并投入试运营。其中两台已经投入上海市场的使用,至今运行良好,客户较为满意。另外,值得一提的是,为了适应国内市场的现状,AS Tronic Lite变速箱针对国产欧3或欧4发动机,国产ABS以及CAN总线系统进行了适应性开发,保证了完美的协同工作。这为国内公交企业批量装用国产发动机和AS Tronic Lite动力总成提供了良好的技术平台。
5. 结束语
总之,AS Tronic Lite自动变速箱是一个集机、电、液和控制技术于一体的高新技术产品,是国内实现城市客车节能减排和自动化的最佳选择。
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