金屬帶式無級(jí)變速器夾緊力及速比控制技術(shù)研究.pdf

1、金屬帶式無級(jí)變速器由于其良好的匹配性能以及駕駛舒適性，越來越受到市場(chǎng)的青睞，其關(guān)鍵技術(shù)包括夾緊力速比控制技術(shù)是難點(diǎn)，本文結(jié)合國際合作項(xiàng)目“新一代大功率密度無級(jí)變速器”項(xiàng)目開發(fā)，進(jìn)一步挖掘自動(dòng)變速器降低能量損耗的潛能，提出了一些創(chuàng)新結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)思想，并進(jìn)行了大量的試驗(yàn)。結(jié)果表明:在保證變速器可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩的前提下，能量損失明顯降低，進(jìn)一步提高了整車的燃油經(jīng)濟(jì)性。本文主要的內(nèi)容如下:
　　1、無級(jí)自動(dòng)變速器電液系統(tǒng)是CVT的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，夾

2、緊力控制、速比控制都是通過液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。為此，課題先從液壓系統(tǒng)原理入手，圍繞低損耗、高密度及高效CVT的總體要求，對(duì)CVT的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)和策略做了詳盡的說明。(1)采用了流量自適應(yīng)的用雙油泵回路，可滿足變工況下對(duì)不同流量的需求，大大降低了液壓溢流損失;(2)選用相同的比例電磁閥作為先導(dǎo)閥，在滿足液壓控制精度和可靠性的條件下，降低了液壓系統(tǒng)復(fù)雜性和制造成本;(3)主從動(dòng)輪的液壓缸采用獨(dú)立液壓系統(tǒng)，主動(dòng)液壓缸徑不再依賴從動(dòng)缸徑，可以獨(dú)立設(shè)計(jì)，

3、使得變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理;(4)主/從動(dòng)缸的壓力可以獨(dú)立控制，可降低系統(tǒng)的總壓力，提高CVT夾緊力、速比的控制精度。最后，建立了元件模塊化的數(shù)學(xué)建模，通過硬件在環(huán)仿真研究了液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，通過模型的仿真結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，兩者達(dá)到了很好的一致性。
　　2、傳統(tǒng)夾緊力控制采用安全系數(shù)為1.3，變速器夾緊機(jī)構(gòu)的能量損耗占很大一部分。為保證金屬帶傳遞可靠，在任何時(shí)候不出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，進(jìn)一步試驗(yàn)研究了不增加新的傳感器的原技術(shù)方案。在搭建

4、的專用CVT夾緊力試驗(yàn)臺(tái)上，進(jìn)行了大量的相關(guān)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常重要的關(guān)系:Fax|η=ηmax＜Fax|i=imin＜Fax，safe?；诖嗽囼?yàn)數(shù)據(jù)，建立了以夾緊力為輸入變量，速比為輸出變量的狀態(tài)方程，夾緊力為目標(biāo)的極值搜索控制方法，即在滿足系統(tǒng)平衡關(guān)系的約束條件下，自動(dòng)調(diào)整輸入使得輸出達(dá)到最大值或最小值。這種在緩變的動(dòng)態(tài)調(diào)整過程中自動(dòng)搜索極值的控制方式稱之為極值搜索控制，據(jù)此開發(fā)了極值搜索控制器，并在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，證實(shí)了

5、極值搜索控制在穩(wěn)態(tài)條件下對(duì)提高CVT效率的有效性。
　　3、極值搜索控制方法可降低夾緊力，提高CVT傳動(dòng)效率。但CVT在變速過程中，極值搜索控制法的動(dòng)態(tài)跟蹤較慢。所以為了同時(shí)兼顧在動(dòng)態(tài)變速時(shí)金屬帶不打滑，在穩(wěn)態(tài)時(shí)效率高，課題重點(diǎn)研究了極值搜索控制法與傳統(tǒng)夾緊力控制法的組合控制方式。即在相對(duì)穩(wěn)定的工況下，采用極值搜索控制方式，而當(dāng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到不穩(wěn)定因素時(shí)，采用傳統(tǒng)夾緊力控制方式，同時(shí)關(guān)閉極值搜索控制方式。組合控制策略既提高了CVT

6、變速控制的魯棒性及抗轉(zhuǎn)矩的沖擊能力，又可以提高整車的燃油經(jīng)濟(jì)性。
　　4、極值搜索法和傳統(tǒng)夾緊力組合控制方式是否完善還需通過變速器的耐久和可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證。課題從帶輪失效機(jī)理出發(fā)，為找出CVT控制失效的關(guān)鍵因素，開發(fā)了適合變速器耐久和可靠性測(cè)試的臺(tái)架，并對(duì)測(cè)試方法和檢測(cè)內(nèi)容進(jìn)行了分析。整車道路試驗(yàn)更是直接反應(yīng)了CVT產(chǎn)品的狀態(tài)，還對(duì)匹配的CVT車輛進(jìn)行試驗(yàn)場(chǎng)的2.5萬公里可靠性試驗(yàn)，并對(duì)油品進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明磨損在合理的范圍之內(nèi)，

7、室內(nèi)試驗(yàn)和路面試驗(yàn)同時(shí)驗(yàn)證了組合控制方式的可靠性。
　　5、嵌入式控制系統(tǒng)是CVT重點(diǎn)之一，也是CVT產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的瓶頸之一，只有掌握了嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，CVT才真正擁有完全的自主產(chǎn)權(quán)。CVT嵌入式控制系統(tǒng)的內(nèi)容包括:動(dòng)力總成的一體化控制（即發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器的協(xié)調(diào)控制）、起步離合器控制、液力變矩器控制、CVT速比控制、CVT夾緊力控制、CVT系統(tǒng)故障診斷與CAN通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等核心技術(shù)組成。CVT嵌入式控制系統(tǒng)可分為嵌入式硬件系統(tǒng)和嵌入