宝马新7系G11/G12底盘车型的动力传动系统解析(7)
BMWCHE/2016-01-13/技术解析/阅读:次
七、自动变速箱
G11/G12 采用改进型 8HPTU 自动变速箱，该变速箱已通过 F23（2 系敞篷车）和 F85/F86（X5 M、X6 M）为大家所熟知。
G11/G12 带隔音外壳的 8HPTU 自动变速箱见下图：
A 用于六缸发动机的 8HPTU
B 用于八缸发动机的 8HPTU
1 变速箱通风装置
2 隔音外壳（三件式）
3 隔音外壳（两件式）
4 应急开锁机械装置
5 电气接口（机械电子模块连接车载网络）
1、变速箱型号
根据发动机型号采用不同变速箱型号。
*用于中国规格的发动机。
2、技术亮点
以下后续研发成果提高了八档自动变速箱的舒适性、动力性和效率：
• 通过离心摆式减振器在发动机附近隔离发动机运转不平稳性改善了行驶舒适性
• 通过稍稍增大传动比差值（两个经过调整的行星齿轮组）改善了换档舒适性
• 通过最佳档位间隔和档位划分提高了效率
• 通过变速箱上的隔音外壳减少车辆专用隔音措施
• 在 ConnectedShift 方面扩展功能
• 通过驾驶员体验开关或换档拨片等新型操作方式增强客户体验。
3、名称
下表概括了不同变速箱代码的构成部分。
4、技术数据
8HPTU 模块化变速箱 8HP50 和 8HP75 取代现有的首次应用于 2009 年 F07 的八档自动变速箱8HP45 和 8HP70。
下表对两代变速箱进行了比较。
下表展示了不同自动变速箱不同行驶档位的不同变速箱传动比。
档位间隔对最低与最高档位之间的比例进行了定义。可按如下方式计算档位间隔：
• 一档传动比:八档传动比 = 档位间隔。
以 8HP50（新）变速箱为例计算档位间隔：
• 5.000 :0.640 = 7.81。
5、切换组合
G11/G12 自动变速箱 8HPTU 概览见下图：
1 导向销
2 液力变矩器锁止离合器
3 弹簧/减振系统
4 液力变矩器
5 涡轮
6 泵轮
7 变速箱输出轴
8 液压蓄压器
9 机械电子模块
10 叶片泵
11 导轮
12 离心摆式减振器
B1 制动器 1
B2 制动器 2
K1 离合器 1
K2 离合器 2
K3 离合器 3
P1 行星齿轮组 1
P2 行星齿轮组 2
P3 行星齿轮组 3
P4 行星齿轮组 4
下表展示了八档自动变速箱不同档位的切换组合。
6、带离心摆式减振器的液力变矩器
为了降低耗油量和二氧化碳排放量，主要使用高负荷发动机、减少气缸数量并降低可行驶转速。
但这些措施会使因作功行程加速以及压缩行程减速而产生的曲轴转动不均匀性增高。这种转动不均匀性会导致所连接的传动系统扭转振动。
因此需要将接近来源即液力变矩器内产生的扭转振动降至最低。
液力变矩器锁止离合器分离时，在液力变矩器内泵轮与涡轮之间出现转速差或滑转率。通过该滑转率和液力动力传输可以补偿发动机的扭转振动。但是该滑转率会对效率产生不利影响。
液力变矩器锁止离合器接合时，泵轮与涡轮形成动力连接。这样可以避免滑转率，但是不再具有减振效果。因此安装了一个可以减小发动机扭转振动的弹簧/减振系统。
带离心摆式减振器的液力变矩器见下图：
带离心摆式减振器的液力变矩器见下图：
1 液力变矩器锁止离合器
2 弹簧/减振系统
3 离心摆式减振器
4 涡轮
5 泵轮
6 导轮
离心摆式减振器固定在涡轮与弹簧/减振系统之间。
离心摆式减振器见下图：
1 轨道板
2 滚子
3 减振器配重块
离心摆式减振器功能见下图：
A 摆动的减振器配重块
B 发动机的扭转振动
离心摆式减振器由两个相互固定在一起的轨道板组成，减振器质量可在两个轨道板之间的规定轨道上移动。在轨道板和减振器配重块上都集成有作为运行通道的弧形曲线轨道。减振器配重块分别通过两个滚子与轨道板连接，可沿曲线轨道来回移动。
离心摆式减振器由多个摆动的配重块（减振器配重块）组成。其振动方向与发动机的扭转振动相反，并对后者进行补偿。转速较低时，严格来说即出现明显干扰性振动时，减振器配重块的摆幅非常大。
消除扭转振动具有以下优点：
• 液力变矩器锁止离合器可在较大转速范围内保持接合状态。
• 可降低液力变矩器锁止离合器内的滑转率，进而降低液力变矩器内的滑差率。从而提高效率。
• 可以较低发动机转速行驶。
这些措施可降低耗油量并改善车内隔音效果。
7、运动型自动变速箱
选装 Steptronic 运动型变速箱（SA 2TB）时客户还可获得方向盘上的两个换档拨片以及例如快速起步控制功能等附加功能。
(1)快速起步控制功能
作为附加客户功能，选装 Steptronic 运动型变速箱（SA 2TB）的车辆提供快速起步控制功能。在良好环境条件下且变速箱达到运行温度时，客户可通过该功能实现 0 – 100 km/h 制造商规定值（赛车起步）。
下图展示了启用快速起步控制功能的五个步骤。
G11/G12 启用快速起步控制功能见下图：
1 启用动态牵引力控制系统 DTC（短促按压 DSC 按钮）
2 选档杆处于位置 S（运动）
3 用脚踩实制动器并踩住不动
4 将加速踏板踩到底直至强制降档位置
5 松开制动器并使加速踏板保持在强制降档位置
这样可获得额外加速且换入临近高档位时不会降低发动机扭矩。摩擦系数适配可实现与当时环境条件相符的最佳动力性发动机扭矩。
(2)换档拨片的扩展功能
G11/G12 运动型自动变速箱的换档拨片见下图：
+ 换高档
– 换低档
驾驶员可通过换档拨片切换为手动换档模式。驾驶员可通过操作 +/– 换档拨片手动换入更高或更低档位。
在行驶档位 D（行驶）下进入手动换档模式
在行驶档位 D（行驶）下操作两个换档拨片中的任何一个（+ 或 –），变速箱电子控制系统 EGS 就会切换为有时间限制的手动换档模式。如果未操作两个换档拨片中的任何一个，就会根据路段类型提前或延迟（规定值约为 20 秒）自动离开该模式。通过转向移动和作用在车辆上的动态加速力可识别出路段类型。
通过长时间拉起换档拨片 + 可提前离开手动模式。
在行驶档位 S（运动）下进入手动换档模式
在行驶档位 S（运动）下操作两个换档拨片中的任何一个（+/–），变速箱电子控制系统 EGS 就会持续切换为手动换档模式。
通过长时间拉起换档拨片 + 可重新离开手动模式。
进入滑行模式
驾驶员可通过以下配置手动控制滑行模式：
• 选档开关处于行驶档位 D（行驶）
• 驾驶体验开关处于 ECO PRO 模式
• 未操作加速踏板
• 在 ECO PRO 配置菜单（CID）内启用滑行模式
• 多次操作换档拨片 +，直至不再进行逻辑升档。
车辆此时切换为滑行模式。在滑行模式下发动机与变速箱分离。此时发动机以怠速转速继续运转。
通过操作换档拨片 – 或加速踏板重新离开滑行模式。
通过组合仪表 KOMBI 内的 BMW 高效动力显示告知驾驶员具体模式。
G11/G12 的 BMW 高效动力显示见下图：
A 滑行模式停用
B 滑行模式启用
1 能量回收利用显示（车载蓄电池充电）
2 BMW 高效动力标记
3 加速显示
(3)以限制转速行驶
配置如下时，运动型自动变速箱可实现以限制转速行驶：
• 启用动态牵引力控制系统 DTC（短促按压 DSC 按钮）
• 启用手动换档模式
• 驾驶体验开关处于运动模式。
8、ConnectedShift
ConnectedShift 使用以下系统执行前瞻性换档策略：
• 使用导航数据
• 使用雷达传感器。
使用导航数据已通过 5 系 LCI 为大家所熟知。为了更好地了解系统，本手册会再次介绍使用导航数据的方式。
(1)使用导航数据
ConnectedShift 使用导航数据执行自动变速箱的前瞻性换档策略。例如识别出前方有急转弯时，自动变速箱就会提前换入低档并在转弯过程中保持档位不变。
该功能无需启用导航系统的目的地引导。但是通过启用目的地引导或操作转向信号灯识别出转弯要求有助于进行更准确的系统调节。 导航地图数据的更新情况也会影响调节精度。
优点
根据道路情况，ConnectedShift 具有不同优点：
带有或没有 ConnectedShift 的车辆换档示例
ConnectedShift 换档示例见下图：
A 没有 ConnectedShift 的换档时刻
B 带有 ConnectedShift 的换档时刻
a 松开加速踏板（滑行模式）
b 轻轻踩下制动踏板
c 踩下加速踏板
ConnectedShift 可在入弯前换入低档并避免连续转弯时频繁换档。这样可在入弯前发挥较大发动机制动作用、在转弯时降低换档频率并优化出弯行驶。
(2)使用雷达
现在 BMW 车辆首次提供了基于雷达的 ConnectedShift。
使用该功能的前提条件是配备前部和后部雷达。下表列出了车辆配置与雷达系统的关系。
G11/G12 基于雷达的 ConnectedShift见下图：
1 前部中间雷达
2 左前侧面雷达
3 右前侧面雷达
4 右后侧面雷达
5 左后侧面雷达
车辆通过前部雷达识别出即将撞向障碍物时，变速箱控制控制系统 EGS 就会自动换入较低档位。
较低档位具有以下优点：
• 在驾驶员不准备超车的情况下，较高发动机制动力矩可降低车速。
• 在即将超车的情况下，可向驾驶员提供较高发动机牵引力储备。
除前部雷达外，系统还使用侧面雷达从而例如在进行最佳选档的情况下并入车流。
(3)特性和可用性
在运动和舒适模式下针对具体驾驶模式调节 ConnectedShift 特性，在 ECO PRO 模式下无法提供ConnectedShift。在定速巡航控制系统调节模式下也无法提供 ConnectedShift。
前提条件是导航地图数据针对所在国家提供所需附加信息。这取决于导航地图供应商，并非适用于全球所有国家。
配备基于雷达的 ConnectedShift 的前提条件是选装高级行驶辅助系统（SA 5AT）。
9、新功能
(1)起步时的传动性能
在车辆静止状态下以及在挂入行驶档位的情况下踩下制动器时，不会像以前一样调节规定的自动变速箱液力变矩器滑转率，而是使用于切换档位的离合器始终保持完全打开状态（静止分离）。在车辆静止后松开制动器时，车辆不会缓慢行驶（可能会溜车）。通过踩下加速踏板可根据需要促使缓慢行驶。只有再次进入车辆静止状态才会终止缓慢行驶。
(2)分级运动换档模式
G11/G12 的新特点是采用了一个附加运动换档特性曲线，因此驾驶员也可在行驶档位 D（行驶）与行驶档位 S（运动）间进行配置。
G11/G12 启用附加运动换档特性曲线 D + FES 运动见下图：
1 中央信息显示屏 CID 内的个性化菜单
2 自动变速箱配置处于运动模式
3 选档开关处于位置 D（行驶）
4 驾驶体验开关处于运动模式
在之前的自动变速箱上，采用运动驾驶方式时只能通过选档开关切换为运动模式。
在 G11/G12 上还提供一个分级运动换档模式，其启用方式如下：
• 选档开关处于行驶档位 D（行驶）
• 驾驶员体验开关处于运动模式。
与行驶档位模式 D（行驶）相比，在分级运动换档模式下延迟换入高档和提前换入低档。但换档时刻并非与纯运动模式完全一样（选档开关处于位置 S）。
可在中央信息显示屏 CID 内通过个性化菜单启用或停用分级运动换档模式。
通过这种额外的配置方式，驾驶员可更精确地根据其换档要求对车辆进行调节。
10、变速箱应急开锁
出现故障时可通过两种不同的方式对自动变速箱进行应急开锁。
1 变速箱机械应急开锁
2 变速箱电子应急开锁。
(1)变速箱机械应急开锁
还有一项调整是变速箱机械应急开锁。为此必须使用新型专用工具（订购编号 83 30 2 355 850）在下图所示位置固定驻车锁杆。
F23 GA8HP50Z 变速箱机械应急开锁见下图：
A 变速箱驻车锁已挂入
B 变速箱驻车锁已松开
1 驻车锁杆
只允许由经过专门培训的售后服务人员进行变速箱机械应急开锁操作。进行应急开锁期间必须防止车辆溜车。
(2)变速箱电子应急开锁
G11/G12 对变速箱电子应急开锁操作方式进行了简化。下面将详细介绍所需操作及方式。
只有发动机不起动但起动机转动时，才能进行变速箱电子应急开锁。
变速箱电子应急开锁功能的启用时间为三十分钟。车辆移动产生的车轮转速信号不会对规定时间产生影响，但只要信号一直处于发送状态就会阻止挂入驻车锁。例如如果在三十分钟即将结束前车辆移动了，则只有车辆重新进入静止状态才能挂入驻车锁。此外，所规定的时间取决于蓄电池容量。如果低于存储的电压限值，则会不考虑时间要求而自动挂入驻车锁。
进行变速箱电子应急开锁前，必须采取防溜车措施！
G11/G12 变速箱电子应急开锁见下图：
1 踩下制动踏板并在此期间一直踩住。
2 按下 START-STOP 按钮并在此期间一直按住。
3 操作电子选档开关上的开锁按钮。
4 按住开锁按钮，将选档开关移动到位置 N 并保持在该位置约五秒。
5 只要挂入自动变速箱档位 N（空档），组合仪表 KOMBI 上就会出现一条检查控制信息。
6 可以松开制动踏板、START-STOP 按钮、选档开关和开锁按钮。
出现以下情况时可能会阻止或妨碍进行变速箱电子应急开锁：
• 车辆位于斜坡上（传动系内受力过大）
• 变速箱油温度很高或很低（粘度改变）。
由于在柴油机车辆上通过低压泵的燃油对共轨系统的高压泵进行润滑，因此因缺少柴油不起动时如无必要不要进行变速箱电子应急开锁。在缺少共轨系统低压泵供油的情况下长时间尝试起动可能会导致高压泵损坏。
成功进行变速箱电子应急开锁后，车辆只能进行调整式移动不能进行牵引。
有关变速箱电子应急开锁的详细介绍参见相关维修说明和使用说明。
11、拖车
G11/G12 拖车见下图：
A 通过两个车桥进行拖车
B 通过车辆后桥进行拖车
C 在装载面上进行拖车
不允许通过车辆驱动后桥对自动变速箱车辆进行拖车。在一定时间内且根据车速进行拖车虽然不会使自动变速箱受到技术损坏，但由于变速箱机械和电子应急开锁经过调整可能无法确保驻车锁持续开锁。在通过车辆驱动后桥进行拖车期间驻车锁突然开锁可能会导致车辆损坏或发生严重事故。
12、系统电路图
G11/G12 变速箱电子控制系统 EGS 系统电路图见下图：
1 发动机控制单元（DDE/DME）
2 变速箱电子控制系统 EGS
3 右前配电盒
4 CAN 终端电阻 4
5 车身域控制器 BDC
6 CAN 终端电阻 5
7 高级碰撞和安全模块 ACSM
8 选档开关 GWS
9 加速踏板模块
10 制动信号灯开关
11 转向柱开关中心
12 组合仪表 KOMBI
13 动态稳定控制系统 DSC
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