EMT技术的应用与研究＊

徐 涛

（武汉交通职业学院，湖北 武汉 430065）

0 引言

变速器经历了手动变速器、自动变速器和无级变速器的发展过程，然而传感器技术、液压技术及控制技术等等新技术的应用对传统的手动变速器进行了改进，使得手动变速器的应用更为广泛，甚至可以替代自动变速器的功能。EMT（电子控制手动变速器）即是在传统手动变速器的基础上融入现代控制技术而使得手动变速器的操纵自动化，提高了汽车的安全性、舒适性和经济性。

1 EMT的应用

EMT实际上是通用在玛涅蒂－马瑞利公司出品的AMT自动变速器模块上增加了几个自己的专利技术。其中一项就是模拟自动变速器的爬行功能，挂前进档的时候，只要松开刹车就会缓慢的爬行。实际上EMT就是一种功能升级的AMT变速器［1］。

EMT不同于普通的自动变速器，而是基于机械式换档原理重新设计的新型变速器。由于EMT和手动变速器齿轮机构相同，所以油耗与手动变速器车型接近。因为是电脑控制换档，使用EMT比普通手动变速器更省油，且EMT无需再操纵离合器踏板，无需在换档的同时操纵油门踏板，操作与自动变速器一样简便。

2 EMT的特点

2.1 EMT节能环保

EMT是基于手动变速器技术上增加液压换档控制系统而设计的，油耗主要在手动变速器和液压换档机构上，所以油耗与手动变速器油耗接近。液压换档机构会增加油耗，但是EMT采用电脑模块控制技术，使行车中发动机工况与路况，发动机与节气门的气、油配比，换档车速和时间、离合与换档配合等始终处于最佳结合点上，因此会使油耗和排放进一步降低。由于换档过程是自动控制的，能够消除因驾驶员个体技术差异而导致油耗增加或者油耗不稳定因素，使油耗始终保持在经济状态。

EMT在控制汽车变速时，必须对汽车油门和节气门同时进行控制，使油、气混合比更趋合理、稳定，燃烧更加充分，减少了有害物质的排放。

2.2 EMT成本低廉

EMT是用现代先进的电子技术改造手动机械变速器使其自动化，它保留了原机械变速器的高效率，还具有液力自动变速器因自动换档所有的全部优点。EMT采用普通液压系统，没有昂贵的行星齿轮机构和液力变矩器，因此结构简单，容易制造且成本低廉。目前，液力自动变速器的价格约为7000～10000元人民币，EMT的价格约为3000～5000元，仅为液力自动变速器成本的1／3到1／2。

2.3 EMT技术应用简单

EMT可以在传统手动变速器的基础上增加液压控制模块，不需要更改原来变速器的主体结构，汽车发动机和变速器的总体布置不会有较大的改变，便于产品的改型。液压系统和增加的电路也可以很好的解决布置问题。

3 EMT的结构分析

赛欧EMT在原有手动变速器基础上增加了变速器控制模块、电子液压单元、换档杆三个主要部件总成，同时还要获取制动踏板位置信号、油门踏板的位置信号、车速信号和发动机转速等等信号，仪表板显示系统也做了改进，能够显示变速器模式和档位。EMT的结构如图1所示。

图1 EMT结构原理图

3.1 换档杆

换档杆有三个稳态的位置和三个非稳态的位置（如图2、图3）。其中，稳态位置有空档（N），倒档（R）和前进档（D）位置。非稳态位置是指当换档杆一经释放后会恢复到D位置，非稳态位置为：加档（＋），减档（－），手动自动切换（A／M）。S按键为自动模式下选项开关，在自动模式下实现普通模式和运动模式之间切换。换档杆的电信号通过线束传递给变速器控制模块，以确定档位的位置。

图2 换档杆实物图

图3 换档杆示意图

3.2 变速器控制模块

装配有EMT的车上，增加了一个电子控制模块：变速器控制模块，如图4所示。变速器控制模块主要负责接受来自传感器和总线上的数据，进行数据的运算，对电子液压模块进行控制。变速器控制系统会用到系统传感器和CAN总线的信号作为逻辑控制的输入。其中来自控制系统的传感器信号包括：离合器转速传感器（从变速器主轴上获得转速）、位置传感器（离合器，选档位置和挂档位置）、车速传感器、刹车踏板开关（常开开关）、驾驶员侧门开关（开／关）、点火开关（确定位置以及启动）的信号。来自CAN总线的信号包括：发动机转速（来自发动机控制模块ECM）、刹车踏板开关（常闭开关）、加速踏板位置、发动机扭矩、发动机水温等信号。变速器的输出控制主要是控制5个离合器电磁阀（EV0～EV4）以及油泵电机。

图4 变速器控制模块（TCM）

3.3 电子液压控制单元

电子液压单元包括离合器控制电磁阀、选档控制电磁阀、选档位置传感器、压力传感器等部件组成，如图5所示。传感器信号传递给变速器控制模块，变速器模块控制通过控制电磁阀和泵来控制档位的位置和离合器的位置。

变速器控制模块（TCM）接收到安装在阀体总成上的压力传感器发送的压力信号，当压力低于36.5bar，模块指令电泵总成工作，在压力达到46bar时停止工作。电泵总成将油壶中的低压油泵入高压油管中并传送至阀体总成，储存在蓄能罐中，随时为阀体总成上的5个电磁阀提供液压动力，其中，控制挂档和退档的电磁阀为（EV1）和（EV2），控制选档的电磁阀 为（EV3）和（EV4），控制离合器连接和分离的电磁阀为（EV0）。

图5 电子液压控制单元

4 EMT的控制原理（如图6）

图6 EMT控制原理图

4.1 档位信号

换档请求信号由换档杆的位置决定，参见图2和图3，有三个稳定位置和三个非稳定位置，这些位置信号被内置在电动杆中的霍尔传感器转化为电信号传输给变速器控制模块。换档杆换档信号输出线束为4根，分别称作换档信号0～换档信号3，其逻辑关系为表1所示。这些信号被变速器模块接收，以确定驾驶员所选择的档位和模式［2－3］。这种确定驾驶员选定档位的方式同其它自动变速器的方式相同，均是借助于档位开关，输出逻辑组合信号到变速器控制模块。

表1 换档杆信号逻辑表

4.2 制动信号

刹车灯开关由一个制动开关和一个停车灯开关组成，两个开关集成在一起。制动开关由点火电压提供高电平信号，信号端连接至发动机控制模块。停车灯开关由蓄电池电压提供高电平信号，信号端既连接至发动机控制模块，又连接至变速器控制模块［4］。其逻辑关系如下表2所示。制动信号传递给发动机后，发动机应该停止喷油或者保持发动机处于怠速状态。制动信号传递给变速器控制模块后，变速器模块会根据车速降低档位，并且在一档状态下车速进一步降低会切断离合器动力，回到空档位置。

表2 刹车开关逻辑表

4.3 离合器控制

离合器位置传感器用以确定离合器结合和分离的位置状态，增加此传感器后，从功能上替代了对手动变速器汽车离合器踏板的控制。变速器模块接收离合器位置传感器的电压信号，通过离合器位置传感器的电压信号，可以判断离合器处于结合状态、半结合状态或者分离状态。除此之外，EMT可以通过编程初始化自动识别离合器的半结合状态。变速器模块根据换档规律来控制离合器电磁阀（EV0）的通断，从而将油液引入离合器活塞来驱动离合器的结合和分离。对离合器的控制是EMT区别于其它自动变速器的一个主要方面，通过模仿“驾驶员”对离合器的控制，EMT能够更平稳的使离合器结合和分离。

4.4 档位控制

挂档位置传感器用以确定档位的三种位置状态，分别为挂入1－3－5档位、挂入2－4－R档位和空档。选档位置传感器也可以确定档位的三种状态，分别为1－2档、3－4档和5－R档。挂档位置传感器和选档位置传感器共可以确定六个位置状态，分别对应1－2－3－4－5－R档位，传感器将此电压信号传递给变速器模块，即实际的变速器档位位置信号。变速器控制模块根据变速器实际的档位信号和换档杆的信号及其它信号，可以对两个挂档电磁阀和两个选档电磁阀和一个离合器电磁阀进行控制，以确定增档和减档或者是回到空档。对于档位的控制是区别与其它自动变速器的第二个主要方面，它通过变速器模块对油缸的移动控制，油缸的移动模仿手动变速器换档的“路线”进行换档。

5 EMT存在的问题及前景

5.1 存在的问题

EMT主要存在的问题有三个方面：噪声大、换档平顺性差和液压控制模块返修率较高，这三个是制约EMT普及的主要因素。

噪声来源于电动泵的反复启动和停止，当压力低于下限压力值时，泵会启动，当压力高于上限压力值时，泵会停止工作。泵在启动和运行过程中有明显的“嗡嗡”响声。

换档过程中，选档机构和换档机构的机械运动通过液压油驱动，机械部件的快速结合和脱离均会产生较大的机械冲击和噪声，在成本制约的因素下，机械换挡机构难以克服此缺点；此外，换档平顺性较差还由手动变速器的有级齿轮结构决定，与无极变速器和防止冲击的液力变速器相比，这个缺点难以从技术上克服。无极变速器的传动比通过钢带直径的连续变化可以实现传动比的连续可变，日产在这个领域有较大的优势，天籁、轩逸和阳光均有车型装配无极变速器。

通过维修厂反馈的信息，EMT维修的概率较高，出现跳档、无法挂档和乱档的情况较多，其原因与驾驶习惯和部件性能有关。EMT的操作与自动变速器的差异较大，不正确的操作会导致变速器突然换挡而产生冲击，同时由于EMT执行机构又有滞后性，所以驾驶者开始难以适应，从而导致变速器容易损坏。此外，国产部件的质量也是难以保证变速器长期稳定运行的一个重要原因，一旦变速器液压换挡机构工作在恶劣的条件下，其发生故障的可能性会大大增加，在出现跳档、无法挂档和乱档的情况下，通常更换电子液压控制单元总成。

5.2 发展前景

固然存在三种短期难以解决的技术难题，但总体而言EMT无需再操纵离合器踏板，无需在换档的同时操纵油门踏板以及低廉的价格等，这些对于拥挤的城市交通而言意义重大，并且相对自动档车型显著省油和降低排放。在国家能耗和排放法规逐渐严格的未来以及EMT技术的进一步改进和技术成熟的情况下，EMT将会逐步替代手动变速器，形成以无极变速器、EMT和自动变速器长期并存的局面。

［1］吕攀.基于SmartOSEKOS的汽车电控机械式自动变速器控制系统［D］.浙江大学，2006.

［2］［4］泛亚汽车技术中心.2011赛欧维修手册［M］.上海通用汽车有限公司，2010：160－210.

［3］黄仕礼.自动变速器构造与维修［M］.北京：电子工业出版社，2008：9－120.