液力自动变速器换档过程控制的分析

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液力自动变速器换档过程控制的分析液力自动变速器换档过程控制的分析
蒋 敏
( 上海应用技术学院机械与自 动化工程学院， 上海2 0 0 2 3 5 ， E - m a i l : s h e l l y - j m s ###s i n a . c o m )
摘 要: 在分析使用液力自动变速器的车辆换档系统基础上， 建立了-个简洁的， 可以直接指导换档过程控制
的换档过程动力学模型， 并应用模型进行了换档过程的简要分析， 获得了-些有益于提高换档品质的结果。
关键词: 自动变速器; 换档过程
中图分类号: T H 1 3 7 文献标识码: A
A n a l y s i s o n t h e C o n t r o l o f S h i f t P r o c e s s o f A u t o ma t i c T r a n s mi s s i o n
J I ANG Mi n
( S c h o o l o f Me c h a n i c a l a n d A u t o m a t i o n E n g i n e e r n g ， S h a n g h a i I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， S h a n g h a i 2 0 0 2 3 5 ， C h i n a )
A b s t r a c t : T h e p a p e r a n a l y z e s t h e s h i f t s y s t e m o f H y d r a c c l i c A u t o m a t i c T r a n s m i s s i o n ， a n d s e t s u p a m a t h e m a t i c m o d e l
o f t h e s h i f t p rc e s s . T h e m o d e l c a n b e u s e d d i r e c t l y i n s h i f t p rc e s s c o n t r o l a n d w i t h t h e m o d e l t h e s h i f t p r o c e s s i s a l s o
a n a l 刃e d . S o m e u s e f u l r e s u l t s f o r i m p r o v i n g t h e c h a r a c t e r i s t i c o f s h i f t p r o c e s s a r e o b t a i n e d .
K e y w o r d s : a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n : s h i f t p r o c e s s
液力机械式自动变速器( H M T ) 的换档过程控制目前大
多是通过电液系统来完成的。本文分析了使用液力机械式
自 动变速器车辆的传动系统， 建立了换档过程分析的简化动
力学模型。所建立的模型通过对系统的适当间化， 使易于获
得直接应用于实时控制的分析结果。
2 换档过程的简化分析模型
利用简化模型可以获得对换档过程的直观理解， 其分析
结果可以直接用于实时控制。以下建立的模型就是据于实
时控制应用目的的简化模型。
1 自动变速器的换档过程控制
液力自动变速器是通过液压操纵换档离合器或制动器
来进行换档操纵的。换档时会产生换 档冲击， 动力中断等
换档不平稳现象。换档过程控制的主要目的是为了增加换
档的平稳性， 使驾驶更加舒适; 减少传动系的动载荷， 增加零
件的使用寿命; 减少离合器摩擦片热负荷， 提高离合器的工
作可靠性和耐用性。
换档的过程通常是-个结合元件结合， 另-个结合元件
分离的过程。如果这两个结合元件的分离和结合的时间不
当会造成换档不平稳， 搭接过早会造成动力干涉， 过晚会产
生动力中断。换档过程中作用在结合元件上的油压决定了
结合元件所传递的扭矩极限。适当的油压变化规律能够起
到减小输出轴扭矩的波动、 减嗅合元件磨损等的作用。
换档过程控制是通过对结合元件在换档过程中的动作
搭接时序、 油压变化规律以及发动机的扭矩控制实现的。发
动机的扭矩控制通常采用节气门控制， 点火延迟和切断燃油
供给等方法， 目的是降低换档期间传动系统的扭矩， 减少冲
击♂合元件在换档过程中的动作搭接时序和油压变化规
律是影响换档品质的主要因素。
发动机 变矩器 机械变邃拐 .出班动
图1 车辆动力传动系统模型
变速器是整个车辆传动系的-部分， 传动系的简化动力
学模型如图1 所示。在简化模型中通常忽略相关零部件及
支承的弹性变形和系统的阻尼， 并假设换档期间车辆的行驶
力为常数。图中: O l p 为泵轮转速; ( O T 为涡轮转速; W E 为发
动机转速; W G 为辅助机械变速器输出转速; T E为发动机扭
矩; T r 为泵轮扭矩; T T 为涡轮扭矩; T G为机械变速器输出
扭矩; 几 为车辆负载扭矩。
2 . 1 换档过程的动力学模型
变速器的换档等效模型如图2 所示， 输人和输出部分的
转动惯量分别等效到辅助机械变速器的输人轴和输出轴上。
C I . C Z 是在某换档过程中改变结合状态的结合元件。未挂
档时， C I ， C : 均处于非结合状态时， 系统有两个自由度。低
档时C I 结合， C Z 分离; 高档时C I 分离， C Z 结合。J ， 是与