液力自动变速器换档过程控制的分析

　　液力机械式自动变速器(HMT)的换档过程控制目前大多是通过电液系统来完成的。本文分析了使用液力机械式自动变速器车辆的传动系统,建立了换档过程分析的简化动力学模型。所建立的模型通过对系统的适当间化,使易于获得直接应用于实时控制的分析结果。

　　1 自动变速器的换档过程控制

　　液力自动变速器是通过液压操纵换档离合器或制动器来进行换档操纵的。换档时会产生换档冲击,动力中断等换档不平稳现象。换档过程控制的主要目的是为了增加换档的平稳性,使驾驶更加舒适;减少传动系的动载荷,增加零件的使用寿命;减少离合器摩擦片热负荷,提高离合器的工作可靠性和耐用性。

　　换档的过程通常是一个结合元件结合,另一个结合元件分离的过程。如果这两个结合元件的分离和结合的时间不当会造成换档不平稳,搭接过早会造成动力干涉,过晚会产生动力中断。换档过程中作用在结合元件上的油压决定了结合元件所传递的扭矩极限。适当的油压变化规律能够起到减小输出轴扭矩的波动、减小结合元件磨损等的作用。换档过程控制是通过对结合元件在换档过程中的动作搭接时序、油压变化规律以及发动机的扭矩控制实现的。发动机的扭矩控制通常采用节气门控制,点火延迟和切断燃油供给等方法,目的是降低换档期间传动系统的扭矩,减少冲击。结合元件在换档过程中的动作搭接时序和油压变化规律是影响换档品质的主要因素。

　　目前液力自动变速上主要使用的控制方式是电子开环控制。即事先根据试验和分析确定换档过程结合元件的动作搭接时序和结合油压变化规律,根据实时的油门开度,车速等信号对结合元件进行控制,实现平稳换档。

　　2 换档过程的简化分析模型

　　利用简化模型可以获得对换档过程的直观理解,其分析结果可以直接用于实时控制。以下建立的模型就是据于实时控制应用目的的简化模型。

　　变速器是整个车辆传动系的一部分,传动系的简化动力学模型如图1所示。在简化模型中通常忽略相关零部件及支承的弹性变形和系统的阻尼,并假设换档期间车辆的行驶力为常数。图中:XP为泵轮转速;XT为涡轮转速;XE为发动机转速;XG为辅助机械变速器输出转速;TE为发动机扭矩;TP为泵轮扭矩;TT为涡轮扭矩;TG为机械变速器输出扭矩;TL为车辆负载扭矩。

　　2.1 换档过程的动力学模型

　　变速器的换档等效模型如图2所示,输入和输出部分的转动惯量分别等效到辅助机械变速器的输入轴和输出轴上。C1、C2是在某换档过程中改变结合状态的结合元件。未挂档时,C1、C2均处于非结合状态时,系统有两个自由度。低档时C1结合,C2分离;高档时C1分离,C2结合。JI是与输入轴固接构件等效到输入轴上的转动惯量,J0是所有与输出轴固接构件等效到输出轴上的转动惯量,包括车身质量的等效转动惯量。