基于发动机制动的cvt车辆下坡车速控制[权威资料]

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1、基于发动机制动的CVT车辆下坡车速控制　　摘要：为了实现无级自动变速汽车能够以特定车速稳定下坡行驶，基于所提出的车速维持范围的概念，经车辆下坡工况动力学分析，考虑金属带式无级变速器（ContinuouslyVariableTransmission，CVT）速比变化特性及发动机转速限制，获得了不同坡度下的车速维持范围曲线。仿真分析结果表明，车速能维持时，经过5～15s就可以达到维持目标值，且超调量小于1km/h。　　关键词：金属带式无级变速器（CVT）；发动机制动；车速维持　　U463文献标A文献标DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.20

2、13.04.05　　汽车下长坡时，行车制动器的连续大强度使用可能会导致制动器过热和制动片的加速磨损，不仅影响制动系统使用寿命，甚至可能由于制动器热衰退而引发安全事故[1]。轿车在山区行驶时，制动器连续制动引起的热衰退，可能使制动距离增加多达50%。可见在下坡行驶时，充分利用发动机制动，减少行车制动器的磨损，保证制动效能，是很有必要的[2-4]。　　CVT车辆若将速比控制在合理值，可在较大范围内自动实现车速稳定维持。董伟等[5]提出了CVT车辆利用发动机制动下坡的问题；夏晶晶等[6]采用车速偏差作为PID控制输入，取得了较好的控制效果。本文在分析CVT车辆下坡

3、动力学模型基础上，得出了不同坡度下CVT车辆单靠发动机制动的车速维持能力，为制定控制策略提供了参考。　　1发动机制动特性　　关闭节气门并断开传动链时，发动机处于怠速工况，所发出的功率只够维持自身和附件的运转。如果传动链接合，在车身的带动下发动机以高于怠速的转速运转的话，其机械损失、泵气损失、摩擦损失和维持附件转速所需的功率之和大于怠速时的功率，发动机相当于一个消耗能量的负载，对车身来说就起到减少动能从而制动的效果。现代电喷发动机，在节气门关闭，水温等参数正常，但发动机转速高于设定值时认为发动机进入高速反拖工况，ECU会控制燃油喷射系统停止喷油，从而利用发动机

4、制动还可能提高整车的燃油经济性。　　在试验台架上对本文研究的发动机进行反拖试验，可以得出如图1所示的不同转速下发动机制动力矩。试验时发动机处于怠速供油状态。　　2下长坡CVT车辆车速维持能力　　2.1车辆下坡时的动力学模型　　车辆利用发动机制动下坡行驶，同样满足受力平衡，即车辆重力沿坡道的分力应等于各行驶阻力及发动机制动力矩在车轮端的等效制动力之和[5]。　　当车速稳定时，发动机转速和CVT速比均不变，此时式（2）变为　　式中，车重G为11564N；滚动阻力系数f为0.018；车辆迎风面积A为2.19m2；风阻系数CD为0.32；车辆主减速比io为5.990

5、4；车轮半径r为0.274m；CVT速比范围i为0.498～2.502；传动效率ηT为0.9；旋转质量换算系数δ为1.0056+0.1385i2；Ua为车速；坡度角α在下坡时取正值。　　2.2不同坡度下的可维持车速　　对式（3）进行分析，固定速比或发动机转速，求出不同车速下可稳定行驶的坡度的最值，或者不同坡度下可维持车速的最值。得出如图2所示的不同坡度下的可维持车速图。　　在既定坡度下，CVT速比为最大时能维持的车速是该坡度下只依靠发动机制动能维持的最低车速。若目标车速低于该车速，则对应的风阻更小，所需的发动机制动力矩在车轮端的等效制动力应该更大，在当前速比

6、下的目标发动机转速应更高。车速、速比和发动机转速存在式（4）的关系。　　目标车速减小，要升高转速只能增大速比，而速比已经达到结构限制的最大值，故无法使发动机转速升高到目标值，更小的目标车速无法单独依靠调节速比增加发动机制动来达到。由式（4）可知，当固定CVT速比时，车速与发动机转速成正比，而由图1可知发动机反拖制动力矩也是发动机转速的函数，即　　Ua=f（Ne），Te=g（Ne）。　　于是式（3）变为　　当i为最大值时，解方程（6）可求出在不同坡度下平衡时的发动机转速，该转速对应的即是该坡度下只依靠发动机制动能维持的最低车速。坡度为6.67%时能维持的最低车

7、速为系统设定的解锁车速（7km/h），低于该车速时液力变矩器解锁，发动机反拖则液力变矩器进入反传工况，制动力矩很大，但此工况下液力变矩器温升较大，不可持续工作，并且过低的车速维持也没太大必要，故不分析在液力变矩器解锁工况下的车速维持，认为在坡度小于6.67%的坡道，可维持最低车速至少为解锁车速，并以6.67%坡度划分两个区域Ⅰ和Ⅱ。当坡度为18.01%，平衡时的发动机转速达到最高限值，于是得出图2中各坡度下最低维持车速a曲线。　　同样的道理，当CVT速比为最小值时，解方程（6）可得出不同坡度下只依靠发动机制动能维持的最高车速。当坡度为17.27%，平衡时发动

8、机转速达到最高限值，对应的车速也为车辆结构限制的最大