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一、前言# S; y; V9 q$ n5 z4 L( ~
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目前，世界上汽车用自动变速器基本上有三种，即液力机械式自动变速器（Automatic Transmission，简称AT）、电控机械式自动变速器（Automated Mechanical Transmission，简称AMT）和无级机械式自动变速器（Continuously Variable Transmission，简称CVT）。电控机械式自动变速器由于效率高、成本低、易于制造等优点得到了越来越广泛的应用，其核心和难点在于换挡过程中对离合器的控制。控制目标是，不但要提高换挡过程中离合器接合的平稳性，减少离合器滑摩，延长离合器使用寿命,而且要保证发动机稳定运转，减小发动机转速的波动。如果离合器接合过猛,将大大增加传动系统的动载荷，造成换挡冲击，引起发动机转速较大的波动。反之,为了改善换挡品质而过分降低离合器的接合速度, 滑摩功将大大增加, 从而降低了其使用寿命在换挡过程中既要求换挡平稳、冲击小，同时又要求滑摩功小，这两个指标是矛盾的，解决措施之一就是在容许的冲击度约束下尽量减小滑摩功。这样，离合器控制就是以冲击度为约束的使滑摩功最小的最优控制问题。
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6 F, n* M, Y& X7 _6 s二、换挡过程分析3 U6 J! y5 U; I( f L1 M: J$ F n
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换挡过程包括以下几个过程：离合器分离、摘挡、选挡、换挡、离合器接合。车辆的换挡品质通常用冲击度和离合器的滑摩功这两个指标来评价。: V l4 @ ?& C7 g+ K
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1．冲击度
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6 G6 Z) m4 d" y, f1 V, w! j( {4 k车辆的冲击度以加速度的变化率来表示，即：
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: N! V' {2 M. F+ Q; chttp://www.qichejishu.com/chassis/uploadfile/200706/20070624111439367.jpg（1）" m& T/ y0 W2 b
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在实际换挡过程中，车辆冲击度j为：
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http://www.qichejishu.com/chassis/uploadfile/200706/20070624111448463.jpg（2）. t# J& O. x6 Q8 A/ ?; q, t
5 v2 u: Y) d7 W5 {( n8 j式中，i0为主减速比；ig为挡位减速比；η为传动系效率；M0为汽车总质量；δ为旋转质量换算系数；r 为驱动轮滚动半径；Tc为离合器实际传递扭矩。5 S$ P" g$ Q& P7 O9 w2 S6 c$ Y, h7 R* W
0 d2 E1 J1 c0 Z6 `) e式（2）表明,离合器输出扭矩变动越大,则换挡冲击越大,故j较好地反映了换挡过程的动力学本质。4 g1 K7 v& _* a R" \6 ] W) d+ Y, b
( P- A }. g3 n. o( A7 y* P- K3 D& I因此，以冲击度为约束条件：& q' D$ @- y2 w# p0 \
8 H9 S6 q0 X5 U. fhttp://www.qichejishu.com/chassis/uploadfile/200706/20070624111449346.jpg" i- a$ X- N& }4 E
式中，jmax为乘坐满意的冲击度最大值。5 Q$ Q$ Y3 G: g3 W c7 A
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根据乘员的主观感觉，各国对冲击度采用的标准各有不同。德国推荐值为10m/s3；前苏联推荐值为3.2g/s，即31.36m/s3。( g( U9 |' v/ q# \
: l# A1 ]+ v3 @3 p$ c3 T由式（4）可知，在离合器传递扭矩相同情况下，挡位越高，传动比越小，离合器的分离和接合速度可以越快。图1所示为升挡时离合器传递扭矩随时间变化曲线，显然，GI段将产生冲击。为了提高汽车动力性，CD,DE,EF,FG 段应尽量缩短。jmax是决定扭矩FH 段斜率的主要因素。在FH阶段，离合器从滑转至基本接合，其摩擦转矩从零逐渐增大，而离合器接合的快慢，直接影响离合器传递扭矩的变化率，即影响冲击度的大小，因此FH是要重点研究的阶段。; ?9 C! ^+ n8 C- N7 I; J: H- ]
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在HI 阶段，换挡过程实际已结束，离合器完全接合，是扭矩增长阶段，离合器容量可以提供的摩擦转矩大于实际离合器传递扭矩。
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图1 升挡时离合器传递扭矩变化5 }+ \- f: \8 ]5 X
( \. x6 G' e# z( Q4 R离合器的滑摩功是离合器摩擦片间滑动摩擦力做功的大小。假设换挡过程中，滚动阻力、坡度阻力、空气阻力及车速不变，则有下式成立。4 L1 w3 w& Y. Q5 d- Z6 f, [
3 i% q8 @; v. B5 R1 ]. chttp://www.qichejishu.com/chassis/uploadfile/200706/20070624111451497.jpg（5）
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$ M4 N& K( Q$ Y式中，ig1,为换挡前传动比；ig2为换挡后传动比；ωe1,为换挡前发动机转速；ωe2为换挡后发动机转速。2 @6 r' K# M0 ]' g- r- J+ h
- P6 t) p* k& t6 x( T* |; x换挡过程中离合器的滑摩功为：
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http://www.qichejishu.com/chassis/uploadfile/200706/20070624111451282.jpg（6）- A/ b S( e/ `+ K' v
. ]5 D% a, R) X) X& B8 y式中，ωc为离合器从动盘转速；tB为离合器刚开始滑转时刻；tC为离合器完全分离时刻；tF为离合器刚开始接合时刻；tH为离合器完全接合时刻。: X( }' i7 c( C
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三、离合器接合控制策略 c# p9 S; S, s2 Q2 g# X5 H7 w: X
/ I6 q/ D1 G# M2 R& ~! n3 E. g1．离合器接合速度的确定
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为了延长离合器的使用寿命，应尽量减小滑摩功W。理想情况为离合器主、从动盘转速差△ω=ωe-ωc=0，离合器无滑转地分离或接合，但实际上这是不可能的，因此只能将转速差限制在一定范围内。当离合器主、从动片转速差小时，较快接合离合器也不会造成大的冲击，所以△ω与接合速度的关系可由图2 给出。当△ω=0时，即使以最快速度接合离合器也不会产生冲击。4 b: g2 B9 \, E" z( v" Y
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图2主、从动片转速差与接合速度的关系
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/ z2 P* ^5 d F' D7 }* F0 c. a7 ]http://www.qichejishu.com/chassis/uploadfile/200706/20070624111501311.jpg（7）
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式中，kc为离合器膜片弹簧刚度。% g8 \5 T! f0 T, }, _
& d6 c& g' I9 z同样，在保证许可冲击度的前提下（即j≤［j］）来控制离合器的接合速度dl/dt，即：
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http://www.qichejishu.com/chassis/uploadfile/200706/20070624111502541.jpg（8）8 W& q) v$ M+ g' n3 T
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2．离合器接合量的确定
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& x" u8 X( }+ q4 y' t离合器接合量应随油门开度的变化而变化。由于发动机转速相对于油门开度有较大的滞后，其输出功率相对于油门开度也有较大的滞后,因此不宜将油门开度作为接合量主要的确定量，将它作为一种辅助确定量是合适的。
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# V$ X6 q0 n- c在换挡过程中，发动机转速的高低直接影响滑摩功的大小。为了减少离合器从动片产生的滑摩功，随着发动机转速的升高，离合器接合量也应相应加大，即希望通过接合离合器使发动机转速降下来，这样也有利于减小噪声。基于减少滑摩功的需要，将发动机转速作为接合量的主要确定量。离合器控制中总位置接合量△Lc为：
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& ?5 q- W+ u7 P0 C% Z1 Hhttp://www.qichejishu.com/chassis/uploadfile/200706/20070624111502762.jpg（9）
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' i5 D2 j; q! e, ]& D$ y8 d7 x式中，Lα为当前油门α确定的离合器位置接合量；Lne为发动机转速ne确定的离合器位置接合量。
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发动机转速对离合器接合位置的调节关系如图3所示，发动机转速增大，亦表征油门的增大。
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图3 离合器接合位置与发动机转速的关系
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% u6 o* A7 `: ^( s( m5 v图4 离合器接合行程与油门开度关系- {# R9 \7 ]8 R+ w5 i) p+ e9 W
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发表于 2007-8-13 23:29:42
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