AMT换挡过程的离合器控制

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1、AMT换挡过程的离合器控制　　一、前言　　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

2、，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。　　二、换挡过程分析　　AMT 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。

3、　　1.冲击度　　车辆的冲击度以加速度的变化率来表示，即：　　（1）　　在实际换挡过程中，车辆冲击度j为：　　（2）　　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。　　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。　　因此，以冲击度为约束条件：　　式中，jmax为乘坐满意的冲击度最大值。　　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。　　由式（4）可

4、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。　　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。　　图1 升挡时离合器传递扭矩变化　　2.滑

5、摩功　　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。　　（5）　　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。　　换挡过程中离合器的滑摩功为：　　（6）　　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。　　三、离合器接合控制策略　　1.离合器接合速度的确定　　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-

6、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。　　图2主、从动片转速差与接合速度的关系　　在离合器半接合状态，行程L与所传递力矩关系可以近似取为Tc=kc·L，则从式（2）可知，换挡过程离合器接合时冲击度为：　　（7）　　式中，kc为离合器膜片弹簧刚度。　　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：　　（8）　　2.离合器接合量的确定

7、　　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。　　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：　　（9）　　式中