自動離合器系統(tǒng)，也叫自動離合器控制系統(tǒng)，是為手動擋車輛開發(fā)的獨立系統(tǒng)，通過機械、電子、液壓自動控制離合器的分離和結(jié)合。在不改變原車變速器和離合器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，加裝獨立的微電腦控制離合器分離組合系統(tǒng)，達到“手動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)動機和傳動系統(tǒng)之間采用皮帶傳動，通過張緊器將皮帶放松或收緊，實現(xiàn)動力傳遞的中斷或接通。這是最早的離合器。20世紀30年代出現(xiàn)了最簡單的自動離合器——真空自動離合器，由與油門踏板聯(lián)動的控制閥和作用在真空伺服機構(gòu)上的進氣管負壓來操縱，如1932年加載的普利茅斯自動離合器。

離心式離合器是20世紀40年代提出的，即當發(fā)動機超過一定轉(zhuǎn)速時，離合器接合，汽車自動啟動，1957年在歐洲投入實際使用。五六十年代出現(xiàn)了電磁粉末自動離合器，利用交流發(fā)動機與發(fā)動機轉(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80年代以來，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，微型計算機產(chǎn)品不斷更新，性能價格比不斷提高，為汽車自動化提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。一種新型的自動離合器系統(tǒng)進入汽車領(lǐng)域:由ECU控制的離合器已應(yīng)用于部分汽車上，使手動變速器換擋的重要步驟離合器自動、及時地完成，簡化了駕駛員的操縱。

根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)動力源的不同，自動離合器可分為電控-氣動、電控-液壓和電控-電動三種。根據(jù)操縱機構(gòu)的不同，自動離合器可分為機械馬達自動離合器和液壓自動離合器兩種。自動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算機根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)，包括車速、轉(zhuǎn)速、油門開度、制動、換擋等信息，結(jié)合駕駛員的意圖，以最佳的時間和速度控制離合器驅(qū)動機構(gòu)，使離合器快速分離和平穩(wěn)結(jié)合，達到平穩(wěn)舒適的起步和換擋，同時可以避免空油和熄火。自動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，但同時也存在換擋時不如自動變速器柔和，起步時沖擊明顯等缺點。

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

強函數(shù)

在檔位顯示方面，自動離合器用數(shù)字或字母顯示檔位或故障碼；

換擋離合器方面，換擋時離合器自動離合；在起步爬行方面，起步時不用踩油門就能自動慢慢行駛；

制動離合器方面，制動時根據(jù)發(fā)動機的運轉(zhuǎn)情況自動分離和結(jié)合離合器；

熄火保護方面，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速過低時，離合器會自動分離，之后會根據(jù)工況進行組合，保證在任何檔位停車都不會熄火；

在誤操作保護方面，換擋錯誤時檔位閃爍，離合器間歇接合或分離；

在自動調(diào)節(jié)方面，離合器控制裝置自動補償摩擦片或機械部件的磨損；

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

故障檢測時，自動離合器能自動識別故障并存儲故障代碼；

模式選擇方面，自動離合器有標準模式、舒適模式、運動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。

自動離合器主要由傳感器、ECU和執(zhí)行器組成。

傳感器：自動離合器的傳感器主要用于測量與離合器有關(guān)的實時狀況，如主動盤的轉(zhuǎn)速、從動盤的轉(zhuǎn)速、離合器的位置等，車輛的狀態(tài)信息，如車速、發(fā)動機轉(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做出正確的判斷。自動離合器的信號采集傳感器包括點火開關(guān)傳感器、制動踏板位置傳感器、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)動機轉(zhuǎn)速傳感器。

電子控制單元ECU：自動離合器控制系統(tǒng)的控制元件ECU根據(jù)傳感器實時反饋的當前行駛狀態(tài)信息計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、電機驅(qū)動電路、顯示驅(qū)動電路、通信接口和調(diào)試接口組成。

執(zhí)行機構(gòu)：離合器執(zhí)行器是離合器動作的執(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，其控制性能對車輛舒適性、燃油經(jīng)濟性和車輛壽命有重要影響。

自動離合器的執(zhí)行機構(gòu)采用電液油泵、線性電磁閥和離合器分離缸。電動液壓油泵產(chǎn)生的高壓油通過線性電磁閥輸送到離合器分離油缸。控制系統(tǒng)通過控制電流來控制電磁閥閥芯的位置，從而實現(xiàn)線性電磁閥的流量控制。最后，自動啟動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)目標行程的PD控制效果和離合器分離缸的實際行程偏差來確定離合器分離缸的行程速度，以實現(xiàn)最佳的接合規(guī)律。線性電磁閥通過通道變化實現(xiàn)離合器分離缸的運動方向，即決定離合器的分離和接合動作。

執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)大多采用三種類型:電機驅(qū)動機構(gòu)、氣動驅(qū)動機構(gòu)和液壓缸驅(qū)動機構(gòu)。電機驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，精度高，但負載對電機轉(zhuǎn)速影響較大，難以控制。氣動驅(qū)動機構(gòu)無污染，價格便宜，但精度低，響應(yīng)慢。液壓缸驅(qū)動機構(gòu)具有響應(yīng)快、精度高、功率重量比大等優(yōu)點，但價格昂貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、易泄漏。

視執(zhí)行機構(gòu)

根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)動力源的不同，自動離合器可分為電控-氣動、電控-液壓和電控-電動三種。

電動氣動離合器：電空離合器的執(zhí)行機構(gòu)以壓縮空氣為動力源，通過氣缸推動離合器分離叉推動分離軸承實現(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，但控制精度低、響應(yīng)速度慢，因此在裝有空氣壓縮機泵的大型商用車上得到廣泛應(yīng)用。

電動液壓離合器：本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快、吸收沖擊能力強、占用空間小的優(yōu)點。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)行機構(gòu)中液壓油的粘度會隨著溫度的變化而變化，隨著溫度的降低，油的粘度會增大，離合器的接合速度會變慢，導(dǎo)致汽車起步時換擋品質(zhì)差，對液壓元件的加工精度要求較高。

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

但是，電機的響應(yīng)速度較慢。國際上采用電子-電氣自動離合器時，一般采用增加彈簧助力裝置的方法來提高執(zhí)行機構(gòu)的響應(yīng)速度。在離合器自動控制系統(tǒng)中，人們開始采用控制容易、精度較高的電機，使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡單，控制精度進一步提高，對環(huán)境的適應(yīng)性更好。近年來，電子電氣自動離合器的研究和應(yīng)用越來越廣泛。

根據(jù)操作機制

自動離合器按操縱機構(gòu)可分為機械馬達自動離合器和液壓自動離合器兩種。自動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)傳感器的信號來控制執(zhí)行機構(gòu)。

機械馬達式自動離合器：機械馬達自動離合器由電子控制單元(ECU)、線束和連接器、傳感器、離合器操縱機構(gòu)、拉桿機構(gòu)等組成。離合器操縱機構(gòu)安裝在變速器殼體的上部，主要由電機、螺旋傳動裝置、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。傳感器包括制動傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、制動燈開關(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。當駕駛員撥動變速桿時，電控單元控制電機帶動螺母轉(zhuǎn)動，螺母驅(qū)動螺桿借助助力彈簧拉動拉索連桿實現(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)新的檔位信號和油門開度信號發(fā)出離合器接合指令，電機反轉(zhuǎn)實現(xiàn)離合器接合。

液壓自動離合器：在液壓自動離合器中，踏板控制離合器液壓缸的活塞，開關(guān)裝置控制電動液壓泵控制離合器液壓缸的活塞。變速器ECU和發(fā)動機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)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度等傳感器信號計算出最佳的離合器接合時間和轉(zhuǎn)速。當ECU發(fā)出指令驅(qū)動電動油泵時，電動油泵產(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，從而實現(xiàn)離合器液壓缸的運動，從而完成汽車起步和換擋時的離合器動作。

自動離合器的性能好壞是通過沖擊度和滑動功兩個指標來評價的。一方面，離合器接合時，由于轉(zhuǎn)速不同，主從盤會產(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。同時可能會因為控制時機不好導(dǎo)致自動啟動熄火。

另一方面，離合器的主、從動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。當兩個圓盤轉(zhuǎn)速不一致時，通過摩擦達到轉(zhuǎn)速的一致。這個過程是依靠摩擦來傳遞動力的，所以離合器的接合過程實際上就是主、從動盤之間摩擦扭矩傳遞的過程。如果有摩擦，必然會產(chǎn)生熱量，熱量會在這個過程中散失，摩擦會產(chǎn)生磨損。摩擦時間越長，轉(zhuǎn)速差越大。摩擦功反映了離合器接合過程中機械能轉(zhuǎn)化為摩擦熱時損失了多少能量。摩擦功值越大，機械能轉(zhuǎn)化為熱能時損失越大，產(chǎn)生的熱量越多，摩擦副磨損越嚴重，其使用壽命越短。

優(yōu)勢

減少駕駛疲勞：城市堵車越來越嚴重，開手動擋車的司機需要頻繁的分油配合，容易導(dǎo)致疲勞和緊張，同時精神緊張，不利于安全駕駛。自動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：對于新手司機來說，分油協(xié)調(diào)需要技術(shù)。很多新手司機容易因為分油配合不好而熄火，而自動離合器無論剎車還是停車，在任何檔位都不會熄火，并且檔位出錯時有語音提示，保證安全起步和停車。

減少離合器摩擦片的磨損：當需要踩離合踏板時，機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)車輛行駛狀況自動控制。自動離合器最快釋放時間0.02s，控制精度達到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)，而自動離合器可以減少半離合狀態(tài)的時間，減少離合器摩擦片的磨損。

省油：發(fā)動機通過離合器傳遞動力。離合器分離時間越長，傳遞的動力越少，而自動離合器的分離時間為0.02s，通過減少離合器的分離時間，可以達到節(jié)油的目的。

劣勢

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

2.啟動時有明顯沖擊，乘客感覺不舒服。

3.當在低油門、高速檔或坡道上運行時，發(fā)動機失速，導(dǎo)致起動或換檔失敗。

4.接合時間過長，使摩擦片滑動功增加，發(fā)動機熄火。

汽車領(lǐng)域：隨著電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，自動離合器系統(tǒng)也進入了汽車領(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，使手動變速器換擋的重要步驟離合器能夠自動及時地分離和接合，簡化了駕駛員的操縱。配備自動離合裝置的汽車相比自動變速器(AT)和無級變速器(CVT)在行駛經(jīng)濟性上更有優(yōu)勢，因為變速器還是手動變速器，所以油耗更低，制造成本也比AT和CVT低。因為配備的是手動擋，所以還是需要手動換擋，汽車操控的便利性略遜于AT和CVT。

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

自動離合器

而拖拉機等重型車輛的動力特性非常復(fù)雜，離合器工作過程中負載條件、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價指標，這些都使得離合器的控制系統(tǒng)變得復(fù)雜，自動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，在自動離合器控制系統(tǒng)中，離合器接合正時、接合質(zhì)量以及在復(fù)雜工況下行駛時的適應(yīng)性的性能需要進一步提高。綜合研究人-車-環(huán)境、動力系統(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)計出接合品質(zhì)好、適應(yīng)性強、易于維護的控制機構(gòu)，仍是自動離合器未來的發(fā)展方向。