金屬帶式無級變速器夾緊力及速比控制技術(shù)研究.pdf

1、金屬帶式無級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，本文結(jié)合國際合作項目“新一代大功率密度無級變速器”項目開發(fā)，進一步挖掘自動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)計思想，并進行了大量的試驗。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，進一步提高了整車的燃油經(jīng)濟性。本文主要的內(nèi)容如下:
　　1、無級自動變速器電液系統(tǒng)是CVT的執(zhí)行機構(gòu)，夾

2、緊力控制、速比控制都是通過液壓系統(tǒng)實現(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)主從動輪的液壓缸采用獨立液壓系統(tǒng)，主動液壓缸徑不再依賴從動缸徑，可以獨立設(shè)計，

3、使得變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理;(4)主/從動缸的壓力可以獨立控制，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)動態(tài)特性，通過模型的仿真結(jié)果和實測數(shù)據(jù)對比，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，在任何時候不出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，進一步試驗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夾緊力試驗臺上，進行了大量的相關(guān)測試，發(fā)現(xiàn)了一個非常重要的關(guān)系:Fax|η=ηmax＜Fax|i=imin＜Fax，safe?；诖嗽囼灁?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。這種在緩變的動態(tài)調(diào)整過程中自動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，并在試驗臺上進行了相關(guān)試驗，證實了

5、極值搜索控制在穩(wěn)態(tài)條件下對提高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傳動效率。但CVT在變速過程中，極值搜索控制法的動態(tài)跟蹤較慢。所以為了同時兼顧在動態(tài)變速時金屬帶不打滑，在穩(wěn)態(tài)時效率高，課題重點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)檢測到不穩(wěn)定因素時，采用傳統(tǒng)夾緊力控制方式，同時關(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驗證。課題從帶輪失效機理出發(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試的臺架，并對測試方法和檢測內(nèi)容進行了分析。整車道路試驗更是直接反應(yīng)了CVT產(chǎn)品的狀態(tài)，還對匹配的CVT車輛進行試驗場的2.5萬公里可靠性試驗，并對油品進行了檢測，結(jié)果表明磨損在合理的范圍之內(nèi)，

7、室內(nèi)試驗和路面試驗同時驗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:動力總成的一體化控制（即發(fā)動機與變速器的協(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