虚拟样机技术在车辆液压闭锁控制研究中的应用

　　闭锁式液力变矩器是一种为解决传动效率低这一矛盾而加装闭锁离合器的液力变矩器。采用电-液控制和电子控制等技术实现变矩器闭锁的自动控制,可 以根据车辆不同的行驶工况、道路工况等各种影响车辆性能的因素,设计相应的换挡、闭锁策略,实现高效、平稳的解闭锁。而虚拟样机技术作为产品设计的一个先 进技术,因其建模方便精确和仿真直观等优点使其特别适合作为控制系统的仿真平台,因此,基于虚拟样机技术的控制系统设计能充分发挥虚拟样机技术优势 [1]。

　　本文基于虚拟样机技术,对闭锁式液力变矩器闭锁控制进行研究。首先,在MATLAB建立液力变矩器的闭锁控制系统,再利用 ADAMS/CONTROLS接口加载到在ADAMS/VIEW建立的机械系统模型上,以MATLAB和ADAMS两大软件的联合仿真,实现机械与控制系 统的结合。

　　1 动力传动系统和闭锁式液力变矩器建模

　　1.1 动力传动系统建模

　　动力传动系统模型包括发动机、闭锁式液力变矩器、综合变速箱、负载等。模型均在Pro/e实体建模后,输入ADAMS,加上相关的约束和力,如图1a所示。仿真模型还考虑了联轴器、主要长轴的刚度和阻尼。

　　1.2 闭锁式液力变矩器模型

　　闭锁式液力变矩器采用三元件液力变矩器加上闭锁离合器结构。其虚拟样机力学模型及闭解锁原理如图1b所示。

　　纯液力工况下,忽略液力变矩器循环圆内液体循环流量变化、忽略泵轮和涡轮中工作液体转动惯量以及机械损失,则:

　　式中为泵轮动态力矩系数,Q为工作液体密度,D为循环圆直径,k为动态变矩系数。液力变矩器的动态特性与静态特性的相对偏差在415%以内,用静态特性代替动态特性可以满足精度要求[2]。因此,在ADAMS中利用Akima插值方法确定当前速比下的动态和k值。

　　闭锁式液力变矩器模型可以在虚拟样机中通过图2所示的方法实现[3]。

　　图2中传感器1是涡轮转速传感器,传感器2是涡轮与泵轮转速比传感器,传感器3为油压力矩与扭簧力矩比传感器;A、D为油压切换开关,分别由传感器1和解锁信号控制;B、C为力矩切换开关,由传感器2、3联合控制。

　　仿真开始时刻,开关A、C、D断开,开关B闭合,液力变矩器工作在纯液力工况,当涡轮的转速达到理论闭锁点后,控制系统发出信号,传感器1激 发,开关A闭合,输入闭锁油压,此时摩擦力矩等于闭锁油压力矩,闭锁离合器开始滑摩,为液力与机械混合传动工况;当转速比达到锁止点(i=01999) 后,传感器2触发,断开开关B,结合开关C,摩擦力矩等于扭簧力矩,离合器锁止,为纯机械传动工况;当解锁信号发出后,闭合开关D,并比较油压力矩与扭簧 力矩,如果油压力矩小于扭簧力矩,传感器3触发,断开开关C,闭合开关B,摩擦力矩等于解锁油压力矩,为液力与机械混合传动工况;当解锁油压力矩为零后, 液力变矩器重新工作在纯液力工况。