自動(dòng)變速器換擋控制參數(shù)自整定的研究

楊浩 劉陽

南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院 河南省南陽市 473000

1 引言

駕駛者對整車駕駛性能提出了較高要求，意味著自動(dòng)變速器控制單元應(yīng)根據(jù)換擋品質(zhì)要求調(diào)整自整定控制策略，客觀衡量、改進(jìn)換擋品質(zhì)，以此提高軟件適用性。由此可見，本文這一論題具有探究必要性和重要性，論題探究如下。

2 研究現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)學(xué)者研究現(xiàn)狀

國外研究自動(dòng)變速器換擋控制參數(shù)自整定策略時(shí)，研究對象集中于兩類自動(dòng)變速器，分別為電控機(jī)械類和雙離合自動(dòng)類，無論是電控機(jī)械類，還是雙離合自動(dòng)類，都無需安裝液力變矩器，研究學(xué)者在起步控制方面、油壓曲線分析方面高度關(guān)注，個(gè)別學(xué)者集中精力分析摩擦階段、電磁閥調(diào)整階段的內(nèi)容。受壓力傳感器影響，原有參數(shù)識別策略以及自整定策略實(shí)用性較差[1]。

2.2 國外學(xué)者研究現(xiàn)狀

國外學(xué)者最早展開自動(dòng)變速器換擋參數(shù)整定策略研究活動(dòng)，研究學(xué)者為保護(hù)研究成果，通過專利申請的形式予以保護(hù)。個(gè)別學(xué)者提出應(yīng)用適應(yīng)性算法操控?fù)Q擋參數(shù)，有的學(xué)者將研究重點(diǎn)集中于程序調(diào)節(jié)、細(xì)節(jié)技術(shù)改進(jìn)。外國學(xué)者研究視域較廣，在換擋時(shí)間、換擋質(zhì)量改進(jìn)等方面均在外國學(xué)者研究范圍內(nèi)。

3 軟件結(jié)構(gòu)

3.1 基本結(jié)構(gòu)

自適應(yīng)控制軟件功能多樣，其中，不同換擋類型在換單品質(zhì)監(jiān)督中發(fā)揮的作用各異。換擋狀態(tài)自由切換，要想不斷優(yōu)化換擋品質(zhì)，應(yīng)確保渦輪穩(wěn)定運(yùn)行，以此實(shí)現(xiàn)換擋狀態(tài)全面監(jiān)控，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速、合理設(shè)置換擋時(shí)間等措施實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)換擋目的。自整定參數(shù)調(diào)節(jié)的過程中，以換擋幅度為依據(jù)，盡可能優(yōu)化換擋狀態(tài)。針對自適應(yīng)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新、妥善存儲，以免出現(xiàn)參數(shù)丟失現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)參數(shù)自動(dòng)化存儲目標(biāo)，提高參數(shù)利用率。

3.2 研究難度

自適應(yīng)控制軟件研究的過程中存在一定難度，第一方面即自適應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)難度，換擋品質(zhì)改進(jìn)的過程中，受較多因素影響，因此，應(yīng)根據(jù)具體影響因素制定相應(yīng)的參數(shù)調(diào)節(jié)策略，合理控制調(diào)節(jié)幅度。在這種環(huán)境下提高TCU控制軟件應(yīng)用效率，務(wù)必實(shí)現(xiàn)獨(dú)立調(diào)節(jié)、參數(shù)靈活設(shè)置目的，同時(shí)，主動(dòng)調(diào)節(jié)當(dāng)前換擋類型，避免影響其他檔位控制行為。第二方面即換擋狀態(tài)切換難度，換擋品質(zhì)衡量依據(jù)及信號提示，如果換擋品質(zhì)判斷失準(zhǔn)，那么自適應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)目標(biāo)不能準(zhǔn)確確定，進(jìn)而不利于提高換擋品質(zhì)，并且還會(huì)從整體上降低變速器硬件質(zhì)量，導(dǎo)致變速器硬件完整性被破壞[2]。

4 自整定控制策略

4.1 換擋類型介紹

正常情況下，換擋類型分為四種，分別為有動(dòng)力升檔、無動(dòng)力降檔、無動(dòng)力升檔、有動(dòng)力降檔。基于換擋時(shí)序來分析，常見換擋類型有三種，分別為充油階段、速度階段、轉(zhuǎn)矩階段，各階段分析如下：

充油階段指的是，短時(shí)間內(nèi)連接離合器，確保油氣資源充足供應(yīng)，同時(shí)，離合器連接接觸點(diǎn)，以此加快扭矩轉(zhuǎn)換速度；速度階段指的是，為達(dá)到目標(biāo)檔位發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速躍遷處理；轉(zhuǎn)就階段指的是，轉(zhuǎn)矩交換操作通過離合器接合、離合器分離來實(shí)現(xiàn)。換擋平順度受外界動(dòng)力影響較大，因此，應(yīng)不斷創(chuàng)新控制方法，具體分析參數(shù)自動(dòng)整定策略。

4.2 動(dòng)力升檔整定策略

自動(dòng)變速度控制的過程中，合理控制換擋時(shí)間，換擋時(shí)間自由控制能夠延長變速度換擋周期，同時(shí)，整車動(dòng)力性能會(huì)大大提高。如果換擋時(shí)間未合理控制，那么變速器換擋壽命周期會(huì)縮短，最終整車動(dòng)力性能相應(yīng)降低，并且熱量會(huì)在短時(shí)間內(nèi)集聚，換擋沖擊抵御能力相應(yīng)降低。針對換擋時(shí)間控制時(shí)，務(wù)必適當(dāng)調(diào)控離合器速度，即在速度階段控制渦輪轉(zhuǎn)速，盡可能縮短渦輪轉(zhuǎn)速差值，將PI閉環(huán)控制工作具體落實(shí)，確保換擋時(shí)間在要求的范圍內(nèi)。然而換擋時(shí)間實(shí)際控制時(shí)，由于總體時(shí)間較短，再加上，液壓系統(tǒng)遲滯相應(yīng)時(shí)間不及時(shí)，最終換擋時(shí)間不在控制范圍內(nèi)。基于此，應(yīng)用自整定策略能夠滿足換擋時(shí)間適當(dāng)控制目的，在這一過程中，合理調(diào)節(jié)離合器控制參數(shù)，盡可能接近換擋時(shí)間與實(shí)際目標(biāo)。需要注意的是，把握自整定控制原理，速度階段啟動(dòng)自整定軟件時(shí)，參照渦輪轉(zhuǎn)速以及節(jié)氣門狀態(tài)，準(zhǔn)確定義轉(zhuǎn)速值，以便更好的調(diào)節(jié)換擋時(shí)間，針對渦輪轉(zhuǎn)速數(shù)值具體確定，以免出現(xiàn)換擋參數(shù)失準(zhǔn)控制現(xiàn)象，導(dǎo)致?lián)Q擋時(shí)間長短控制不當(dāng)。一般來講，應(yīng)用自整定控制策略調(diào)節(jié)換擋時(shí)間，需要合理調(diào)整積分常數(shù)，以此提高換擋時(shí)間準(zhǔn)確性，合理控制離合器控制壓力。

4.3 動(dòng)力降檔整定策略

駕駛者降低檔位、提高速度的普遍做法，即快速踏下油門，即憑借動(dòng)力完成降檔目的，這種情況下，極易出現(xiàn)渦輪失速現(xiàn)象，導(dǎo)致負(fù)荷壓力大大增加，并且離合器熱量短時(shí)間內(nèi)集聚。一旦離合器頻繁摩擦，那么極易縮短離合器使用時(shí)間，降低離合器使用性能，基于此，應(yīng)用自整定控制策略是極為必要的。動(dòng)力檔位降低時(shí)，速度階段先于轉(zhuǎn)矩交換階段產(chǎn)生，換言之，轉(zhuǎn)矩交換操作開始前，接合離合器支持同步提速，速度判斷依據(jù)即觀察離合器值與既定值大小。全面監(jiān)控差值變化情況，據(jù)此了解失速變化程度。需要注意的是，渦輪失速自整定控制原理，即以渦輪轉(zhuǎn)速為監(jiān)控目標(biāo)，在這一過程中，根據(jù)渦輪失速程度發(fā)揮軟件在參數(shù)調(diào)節(jié)方面的作用，有目的的控制轉(zhuǎn)矩階段時(shí)間，針對性監(jiān)控渦輪轉(zhuǎn)速差值，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速信號。應(yīng)用濾波處理方法處理渦輪轉(zhuǎn)速信號，以此減少內(nèi)存占用率，提高數(shù)據(jù)信號準(zhǔn)確性[3]。

5 測試過程及結(jié)果

為驗(yàn)證上述分析結(jié)論，通過實(shí)車測試的方式，分析換擋時(shí)間自整定測試和渦輪失速自整定測試，希望測試分析能為軟件開發(fā)人員以及研究人員提供借鑒。

5.1 測試過程

實(shí)車測試對象選為江鈴集團(tuán)陸風(fēng)牌 試驗(yàn)車，該試驗(yàn)車自動(dòng)變速器測試設(shè)備主要有測定工具軟件、測定工具硬件、筆記本電腦。其中，測量標(biāo)定工具連接于控制器，以便為信號通訊提供載體，同時(shí)，能夠調(diào)節(jié)信號參數(shù)，合理控制自動(dòng)變速器動(dòng)作。在這一過程中，準(zhǔn)確記錄變量名稱、變量精度，針對自整定參數(shù)文件有序標(biāo)定，針對自整定觸發(fā)條件適當(dāng)設(shè)置。實(shí)車測試過程中，既要做好熱機(jī)準(zhǔn)備工作，又要提高踏板穩(wěn)定性，真正實(shí)現(xiàn)有動(dòng)力升檔、降檔駕駛目的，為駕駛者帶來良好的駕駛體驗(yàn)。如果駕駛期間存在沃倫失速、發(fā)動(dòng)機(jī)飛車、換擋時(shí)間延長或者縮短等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)記錄駕駛狀態(tài)，針對換擋點(diǎn)具體標(biāo)記，待換擋平順度提高、換擋品質(zhì)優(yōu)化后，應(yīng)暫停調(diào)節(jié)，并重復(fù)驗(yàn)證自整定策略，爭取獲得良好的實(shí)車測試效果[4]。

5.2 測試結(jié)果

5.2.1 換擋時(shí)間自整定測試結(jié)果

換擋離合器接合操作時(shí)，無疑出現(xiàn)倒擋現(xiàn)象，檔位切換的過程中，分離、結(jié)合離合器分別處于脫開、接合狀態(tài)。借助PI控制器實(shí)施閉關(guān)控制操作，以便更好的控制渦輪轉(zhuǎn)速，盡可能縮小轉(zhuǎn)速差值，接下來通過前饋控制法使離合器速度同步控制。測試實(shí)踐表明，如果渦輪轉(zhuǎn)速差值不斷擴(kuò)大，那么接合離合器增壓控制速率相應(yīng)加快，同時(shí)，渦輪轉(zhuǎn)速逐漸減緩，導(dǎo)致?lián)Q擋操作在短時(shí)間內(nèi)完成。總結(jié)可知，渦輪轉(zhuǎn)速節(jié)奏對目標(biāo)渦輪轉(zhuǎn)速有強(qiáng)烈的帶動(dòng)作用，能夠?qū)崿F(xiàn)換擋時(shí)間的合理控制，避免換擋時(shí)間超過既定換擋范圍。

5.2.2 渦輪失速自整定測試結(jié)果

渦輪處于失速狀態(tài)下，會(huì)逐漸增加轉(zhuǎn)速差值，即使能夠借助PI控制器實(shí)現(xiàn)差值縮小目的，但會(huì)增加分離離合器壓力，導(dǎo)致渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，最終影響控制效果，不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。在此期間，適當(dāng)調(diào)節(jié)自整定參數(shù)，不斷提升換擋品質(zhì)，盡可能減少渦輪失速現(xiàn)象。其中，自整定參數(shù)調(diào)節(jié)主要發(fā)揮渦輪失速預(yù)防作用，以此增強(qiáng)換擋沖擊抵御能力[5]。

6 結(jié)語

綜上所述，自動(dòng)變速度換擋控制參數(shù)調(diào)節(jié)的過程中，自整定策略應(yīng)以改進(jìn)換擋品質(zhì)為基本目的，這不僅能為駕駛者帶來良好的駕駛體驗(yàn)，而且還能提升自動(dòng)變速度控制單元質(zhì)量，有利于提高自整定策略應(yīng)用價(jià)值。在掌握不同換擋類型的基礎(chǔ)上，針對性提出動(dòng)力升檔整定策略和動(dòng)力降檔整定策略，并通過實(shí)車測試的方式予以驗(yàn)證，希望該論題探究能夠起到借鑒作用。由于我國在自動(dòng)變速器換擋控制參數(shù)自整定研究方面存在一定不足，因此，研究學(xué)者應(yīng)主動(dòng)借鑒外國學(xué)者在此方面的研究經(jīng)驗(yàn)，制定切實(shí)可行的自整定策略，以此優(yōu)化自動(dòng)變速器換擋控制效果，提高自整定策略應(yīng)用效率，促進(jìn)整車穩(wěn)定、安全運(yùn)行，減少整車運(yùn)行故障。