2022年机械式自动变速器起车过程综合控制 .pdf

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1、机械式自动变速器起车过程综合控制-机械制造论文机械式自动变速器起车过程综合控制王芹 WANG Qin （连云港职业技术学院，连云港222006 ）摘要院近年来，我国的车辆事业获得了较为快速的发展。其中，机械式自动变速器是车辆运行过程中非常重要的一项设备。在本文中，将就机械式自动变速器起车过程综合控制进行一定的研究与分析。关键词 院机械式；自动变速器；起车过程；综合控制中图分类号院 U463.3 文献标识码院 A 文章编号院 1006-4311 （2015 ）27-0138-03 0 引言在机械式自动变速器研究制造中，起车的离合器控制可以说是一项研究的重点与难点，其在应用中不仅需要对车辆起车时离

2、合器的平顺性进行提升，在延长离合器使用寿命的同时降低离合器滑摩，还需要保证发动机能够以稳定的方式进行运转，如果离合器过于接合，不仅会对起步所具有的平稳性进行破坏，还会因为发动机自身转速较大而使其出现抖动现象。可以说，离合器滑摩以及起步平稳性这两个指标具有着一定的矛盾现象，如何对两者进行合理的控制则成为了现今行业人们最为关注的一项问题。 1 机械式自动变速器概述变速器是汽车传动系中的一个重要装置，其目的是用来传递和改变由发动机传到驱动轮上的扭矩和转速，它直接决定着整车性能。纵观汽车的发展史，变速器和其他任何机械装置一样，都同过去发生了很大的改变，结构越来越机精选学习资料 - - - - - -

3、- - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页电一体化，控制系统越来越电子化和自动化。常见的手动换档机械式变速器（MT ）是由若干组齿轮组成的机械结构有级变速器，只有通过齿轮或者人工操作结合套的移动才能实现换挡。这种变速器存在很多缺点，比如由于机械结构等限制，导致其变速比级数有限，通常是3-5 档，重型车是3-10 档，所以要想得到与发动机最匹配的档数是很难的。另外该变速器由于是机械换挡，很容易造成摩擦、冲击等，导致零部件寿命减少，再加上人工手动换挡，由于需要频繁的在各个踏板之间进行转换，对驾驶员的车技要求是很高的。自动变速器（ AT）是指按照车辆的行驶条件而自动

4、改变传动比和转矩的变速器。该变速器是在1939 年被首次提出来的，现在已经逐步的发展成熟，主要包括以下三种类型：无级变速自动变速器（CVT）、液力机械自动变速器（HMT ）和机械式自动变速器（ AMT ）。随着 60 年代末第一台分立元件硬接线电子控制的AT 开发，我们进入了AT 控制电子化时代，尤其是进入80 年代后，在上述基础上又加入了自动变速器，真正使数字控制和传动技术结合在了一起，实现了产品的机电一体化。虽然变速器机电一体化的发展时间较短，但是意义非凡，它标志着变速器正在逐步满足市场对车辆各方面的要求。变速器主要由三部分组成，分别是离合器、机械变速器和电液操纵换挡机构。电子控制单元（E

5、CU）是电液操纵换挡机构的核心，信号拾取传感器是该机构的输入部分，输入部分包括变速器输入轴传感器、档位传感器、油门开度传感器、发动机转速传感器、车速传感器等。执行机构，包括发动机节气门执行器、离合器和换档执行器。汽车运行时，ECU 会自动的收集和处理车速信精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页号、选档杆位置等信息，然后在必要的情况下，ECU 便发出变速的命令，实现换挡目的。该变速器具有较高的燃油经济性、易于操作等优势，其基本结构和工作原理详见图 1。在上式中，棕 c 代表的值为发动机角速度，Tc（t）为离合器传递转矩，

6、tc1 代表的值是车辆最初运动的时刻，tc2 代表的值为离合器与角速度从棕c 达到同步的时刻。驻棕e，c（t）为离合器主角速度与从角速度的差值。 3 起车过程的要求 3.1 平顺性要求精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页该要求可以说是实现汽车控制的最为基本的要求，其中，冲击度j 能够对起车平顺性指标进行较为客观的反映。从之前的公式中，我们可以较为清晰的看到离合器结合速度同冲击度之间具有着近似正比的关系，通过对离合器结合速度的控制，则能够帮助我们将冲击度限制控制在一个较为合理的范围之内。 3.2 发动机运转稳定性要求若

7、油门开度保持不变，那么发动机所具有的输出功率也是恒定的。在实际的车辆起车过程中，离合器具有以下两方面的作用：一是实现驱动；二是发动机所具有的负载转矩。若同发动机最大转矩相比，离合器所传递的转矩比较大时，那么发动机就会出现转速下降的现象；而如果与之相比，离合器所传递的转矩比较小时，那么发动机运转就会出现稳定性差的问题，比如车身抖动、车辆熄火等，并以此对起车的平顺性产生较大的影响。 3.3 操纵性能从地面坡度情况看来，可以根据实际情况的不同分为平路起车、下坡起车以及坡道起车这几种。在坡道起车过程中，需要保证的是车辆发动机不会出现被憋死的情况以及不会出现后溜的情况；而在下坡起车时，则需要发动机所具有

8、的制动力能够满足要求；而在平路起车时，则不具有特殊要求。根据司机对于车速进行控制情况的不同，我们可以将其分为低速、中速以及极低速这几种。其中，极低速的速度处于02km/h 间，主要应用在车辆移库、进度以及跟车等较为特殊的情况下；低速的速度处于2km/h4km/h 之间，主要应用在车辆爬行情况；中速的速度处于4km/h6km/h之间，属于正常起车速度。根据道路所具有刑事的不同，则可以分为进库、正常起车、移库、车轮陷精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页住起车以及跨越障碍物等情况。对于起车控制而言，其除了能够保证车辆在上述

9、情况的行驶要求得到满足之外，还需要具有较好的起步防滑功能，即在地面所具有附着系数较小的情况下，应当能够通过对离合器传递转矩的良好控制避免轮胎出现打滑现象而对车辆运行的稳定性产生影响。 4 起车过程的控制策略 4.1 运转稳定性为了能顾保证发动机具有着较为平稳的运转特征，则需要根据发动机实际输出转矩能力对离合器所传递转矩的大小进行确定，以此使离合器转矩能够同发动机转矩良好的适应。通过该项方式的应用，则不会由于发动机自身负荷过低而使发动机由于转速过高而出现轰鸣情况。同时，其也可以避免发动机由于自身负荷过大而使发动机转速降低，并以此出现发动机较为剧烈抖动、甚至熄火的情况。发动机带所具有的负荷能力可以

10、通过对发动机转速、输入轴转速以及油门开度这几项因素对其进行估计。离合器转矩方面，由lc 进行表示，该值也是离合器的结合量值。该值越大，车辆离合器在运行中所传递的转矩就越大，发动机所具有的负荷值也就越大。而在油门开度方面，其则能够对发动机输出功率进行体现，当油门开度值较大时，则说明发动机所具有的输出功率也较大。而为了能够对离合器转矩同发动机间所具有的平衡性进行良好的保证，离合器结合两则需要紧密联系油门开度，当油门开度值增大时，该结合量的值也需要加大。但是，由于发动机进气系统在实际运行中具有着较为明显的滞后性，其所具有的输出功率同油门开度相比则具有着较大的滞后特点，并不适合将该值作为我们对结合量进

11、行确定的主要参数，因为如果其在实际运行中出现反应滞后精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页的情况，则很可能因此导致发动机出现转速过高甚至是发动机熄火情况，对此，我们仅能够将其作为一个辅助量进行计算。发动机转速方面，其转速的高低情况将对发动机负荷大小产生影响，且对于离合器所具有的滑摩功也会产生影响。当发动机转速提升时，离合器所具有的结合量也会因此提升，并希望通过同离合器间的结合使发动机转速得到降低。通过该种方式的应用，不仅能够起到降低离合器滑摩功的作用，对于减小起步噪声来说也是一种有效的降低。同时，由发动机转速所确定的离

12、合器结合量也需要进行适当的控制，避免该值过大而使发动机出现熄火情况。而通过将发动机转速控制在一个较低的范围内，则能够在对离合器实现分离的情况下避免其出现熄火现象。此外，由于通过发动机转速控制离合器结合量的双重作用, 所以将发动机转速作为接合量的主要确定量,给以较高的权重。输入轴转速方面，该值并不能够对发动机负荷能力进行直接的反映，而是一种对车辆状态的体现。如果其具有较高的转速，则说明输入轴同发动机怠速间所具有的差距较小，而离合器结合量可以增大而不会使发动机出现转速过低的情况。此外，其也能够在对车过程进行缩短的情况下将其作为离合器结合量补偿作用。至此，我们则可以了解到，车辆离合器总几何量应当为油

13、门开度辅助接合量、发动机转速所确定的主接合量以及输入轴转速所确定的补偿接合量之和。 4.2 离合器接合平顺性对于离合器来说，其所具有接合速度的快慢将对车辆起步的冲击性产生影响，当油门开度较小时，离合器应当尽可能放慢其接合速度以此实现起步的平稳性；中油门开度时，则表明司机需要以较快的速度起步，这就需要离合器接精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页合速度也需要随之提升；当油门开度较大时，则需要离合器能够以最快的速度接合，以此对司机急速起步的需求进行满足。在此过程中，由油门开度所确定的离合器接合速度需要随着油门开度的提升而提

14、升。图 2 为车辆起车示意图，在0tc1 这段时间内，汽车会一直处于总静止的状态，此时其输入轴转速值为0。在此过程中，即使车辆离合器以较大的速度接合，也不会对车辆造成冲击。而当车辆开始运动后，输入轴转速则不断增加，此时，则需要我们能够对离合器接合速度进行逐渐的降低，以此在提升其所具有起步平稳性的基础上最大程度降低因车辆起步所带来的冲击。而当输入轴同车辆发动机间具有较大转速差异时，离合器无论是在磨损方面还是冲击方面都较大，对此，则可以根据实际情况对结合速度进行适当的减少。从上述分析我们则可以了解到，为了能够使车辆起车具有更好的平稳性，离合器结合速度应为油门开度所确定的接合速度、输入轴转速所确定的

15、接合速度、转速差所确定的接合速度中的最小值。 5 实验分析机械式自动变速器起车控制算法的实验与标定都是在特定样车中开展的，根据经验初始离合器以及主观评价则能够对MAP 图数据进行控制，之后再通过实验的方式对车辆进行标定。对此，我们以发动起转速对离合器接合量MAPS 的控制对控制的标定过程进行一定的说明。我们设起步过程控制周期为50ms ，其 MAP 图形如图 3 所示。在图 3 中，ne0 标定为发动机怠速值，低于发动机怠速。离合器结合量为零 ,以此避免其在运行中出现熄火现象。ne1 代表的值为在 100% 开度下，车辆 1 挡换 2 挡车速折合到发动机的转速，并以此避免车辆精选学习资料 -

16、- - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页在刚刚汽车就进行换挡操作。Lb0 表离合器半结合点，作用为提升车辆起步反映速度。 Lb1 为离合器有效形成结合量，能够有效避免发动机在运行中出现轰响现象。 6 实证研究我们运用上述实验方法，在普通平坦路面上对车辆起车过程进行了实证研究。结果发现：实际起车时，车辆转速在起车过程中需要保持在怠速以上，转速波动小于500r/min 时，发动机的状态比较平稳。而且在起车过程输入轴转速变化平滑 ,冲击度 j 小于 4m/s3 ，起车过程 1.5s。总的来讲，上述起车方法能有效保证起车平顺。该方法有效解决了前言

17、所述的“离合器滑摩与起步平稳性这两个指标相互矛盾”的问题，建议将本方法进一步推广应用到实际操作中。 7 结论从上文的论述中，我们可以获得如下结论：第一，车辆起车控制不仅需要能够同 AMT 起车要求进行满足，还需要满足其功能性要求；第二，根据车辆多变量进行离合器控制，经过实际实验发现该种计算方式对离合器磨损具有着较强的逻辑能力。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页