论文部分内容阅读
汽车自动变速器能够明显简化驾驶过程,减少驾驶工作量,提高汽车行驶安全性。同时,自动变速器能确保汽车始终处于理想工作状态,减少传动系各部件的磨损,提高燃油经济性,降低排放指标,因此,在商用车上安装自动变速器已成为一种趋势。AMT(Automated Mechanical Transmission)是在普通的机械变速器基础上,将执行机构加装电子设备改进而成,通过电控单元协调控制发动机、变速器和离合器,实现汽车起步和换档过程的全自动化。与其他自动变速器相比,AMT不仅拥有较高的传动效率、简单的机构、紧凑的结构和低廉的成本,而且生产继承性好,制造难度相对较低。在商用车领域,尤其是重型商用车,AMT的装车率越来越高,但传统的AMT存在换档动力中断及换挡平顺性不易保证等问题。扭矩辅助型AMT以机械自动变速器为基础,在中间轴和输出轴之间增加扭矩辅助机构,换档期间传递扭矩,实现AMT换档过程动力不中断和换挡平顺性。基于以上背景,本文将扭矩辅助型AMT应用于商用车,对基于扭矩辅助特性的商用车扭矩辅助型AMT控制技术进行了深入研究,主要研究内容如下:(1)对整车系统进行建模,采用MATLAB/Simulink作为软件平台,使用模块化建模方法,将整车系统模型分为:整车传动系统硬件模型、驾驶员模型和控制器模型。使用MATLAB/Simulink对安装扭矩辅助型AMT的某商用车进行了建模分析,搭建了扭矩辅助型AMT整车系统仿真模型。通过比较仿真结果和试验数据,从动力性和经济性两方面验证整车系统仿真模型的有效性,为商用车扭矩辅助型AMT控制技术的开发奠定基础。(2)根据传动系统对辅助离合器的性能要求,设计辅助离合器的结构参数。在辅助离合器和变速器处于不同状态时,对扭矩辅助型AMT进行运动学分析和动力学分析。基于运动学和动力学分析结果,对扭矩辅助型AMT在发动机处于不同状态时的扭矩辅助特性进行分析。(3)在分析换档品质评价指标的基础上,对扭矩辅助型AMT在不同工况下的换档过程进行动力学分析,建立了换档过程动力学模型。采用分段控制方法,制定了基于AMT扭矩辅助特性的商用车换档过程控制策略,通过协调控制发动机、变速器和辅助离合器,实现换档过程无动力中断。利用MATLAB/Simulink搭建的整车系统模型,进行了扭矩辅助型AMT换档过程仿真研究。仿真结果表明,本文提出的换档过程控制策略,实现了换档过程的动力不中断,改善了换档平顺性,提高了换档品质。(4)在分析传统换档规律的制定方法基础上,根据Bellman最优化原理,制定了基于动力传动系统一体化的扭矩辅助型AMT换档规律,并在C-WTVC工况下,分别进行了基于传统换档规律和动力传动系统一体化换档规律的仿真研究,仿真结果表明,基于动力传动系统一体化的换档规律,能在不影响动力性的前提下,进一步改善汽车的燃油经济性。(5)为了实现辅助离合器压力的有效控制,对辅助离合器压力控制阀的特性进行分析并建模,制定了正交基神经网络的离合器压力智能控制方法,并搭建了离合器压力智能控制系统,进行离合器压力控制仿真研究。结果表明,基于正交基神经网络的离合器压力智能控制系统,控制精度高,能够满足离合器压力控制的精度要求。(6)设计了基于扭矩辅助特性的商用车扭矩辅助型AMT的整车系统电控方案,使用XC2785单片机进行硬件系统开发,开发了扭矩辅助型AMT电控系统的软硬件,从而为进行基于扭矩辅助特性的商用车扭矩辅助型AMT整车试验提供技术支撑。(7)在基于扭矩辅助特性的商用车扭矩辅助型AMT电控系统基础上,进行了换档过程试验和连续换档试验,试验结果表明,扭矩辅助型AMT能够在换档时输出动力,改善了换档品质,验证了本文提出的控制策略的有效性。本文通过理论分析与试验研究相结合的方法,对基于扭矩辅助特性的商用车扭矩辅助型AMT控制技术进行了深入研究,仿真结果和试验数据表明,扭矩辅助型AMT在换档时能够传递扭矩,避免动力中断,改善了换档品质,对商用车机械自动变速器的开发具有一定的参考价值。