雙離合器自動變速器換檔規律標定的研究

張金超

摘要：變速箱標定比較復雜，涉及的工況很多，要求測試員具備良好的駕駛技術。該環節主要考驗變速箱在不同工況下的反應以及換檔策略和模式，從主觀的駕評感覺到客觀的數據分析，得出變速箱的是否存在問題。本文通過標定結果為基礎，通過對裝有雙離合器自動變速系統汽車換檔過程的分析，建立了雙離合器自動變速器的換檔過程的動力學方程。在分析雙離合器自動變速汽車換檔品質影響因素的基礎上，設計出兩離合器分離、接合速度模糊控制器，并利用檔位傳動比的變化對兩離合器分離、接合速度模糊系統輸出量進行量化修正。標定結果表明，基于本文所設計的雙離合器自動變速汽車換檔過程兩離合器分離、接合速度模糊控制器較好的滿足汽車換檔平順性和快速性的要求。

關鍵詞：雙離合器自動變速器；換檔過程；標定

1 引言

變速箱標定測試主要有啟動后馬上掛檔行駛、定油門升檔、松油門升檔、動力升檔、滑行降檔、動力降檔、離合器結合質量、坡道換檔質量、靜態換檔和誤操作等項目。這些無一不是考驗自動變速箱換檔的快速、平順性及控制軟件的完備性，從而體驗出變速箱在高寒地區的換檔策略以及模式。變速箱標定更多是主觀駕控感受。每一位工程師都需要通過這一標準的考核。主觀對變速器工作時的感受，進行對變速箱表現的初步判斷。主觀評價占比重較大的原因是因為然，很多感受，換檔頓挫、換檔的順暢、換檔時機是否恰當等情況并不能用數據進行描述。同時客觀數據也是同樣重要的考量的因素?？陀^數據主要觀察輸出軸加速度、換檔持續時間、摩擦材料的發熱量、轉矩比、延遲換檔的時間、沖擊量（加速度的微分再積分）等等，這些都是細化變速箱的工作狀態。然而還是那句老話，人的感受較為重要。

2 換檔品質影響因素分析

2.1 發動機轉矩和轉速控制的影響

離合器輸入、輸出端的轉速和轉矩之間的關系直接影響換檔品質的好壞。通過調節發動機的輸出轉速和轉矩使離合器兩端的轉速和轉矩盡量接近，可以提高換檔品質。發動機轉矩和轉速控制主要是通過控制節氣門開度、發動機供油和點火提前角來實現。為了防止發動機轉矩小于離合器從動軸轉矩，使發動機轉速急劇下降而引發爆震，造成車身振動甚至發動機熄火，需要先計算發動機目標轉速，判斷在某一固定油門開度下發動機實際轉速是否小于目標轉速，如果發動機實際轉速小于目標轉速，則離合器分離，反之離合器接合。

2.2 換檔規律的影響

換檔規律是換檔控制系統的核心，它取決于選擇的換檔控制參數和何時進行換檔等關鍵問題，換檔規律的好壞直接影響汽車的經濟性和動力性，研究換檔規律是掌握汽車換檔理論的基礎。換檔規律沒做好，發動機工況和變速器工況就不能得到最佳匹配，可能造成發動機熄火而嚴重影響換檔品質。

2.3 離合器接合規律的影響

離合器的自動控制是自動變速器正常工作的關鍵環節，它直接影響換檔品質和離合器的使用壽命。離合器的自動操縱主要就是對離合器分離、接合的控制，即通過控制離合器操縱機構實現離合器的最佳分離、接合。

離合器接合控制主要指接合速度的控制，直接影響換檔品質。如果接合過快將造成換檔沖擊，甚至熄火；若過慢將使離合器滑磨時間過長從而有損其壽命?？刂频膮抵饕请x合器主、從動盤轉速差及其變化率、離合器所傳遞的轉矩等。實驗表明在轉矩大致相同及轉速差小于一定值時，快速接合離合器既能保證換檔時間短又不會產生較大的換檔沖擊，離合器的磨損也不會太嚴重。

2.4 傳動比與車速的影響

自動變速器的換檔品質受傳動比和車速的影響較大。由于變速器輸出軸上的轉矩與傳動比成正比，所以傳動比越大則后備牽引力越大，從而使車身產生的縱向加速度也越大，傳動系統可能產生的動載荷也越大，此時如果要提高換檔品質就應當放慢接合速度。此外，車速也間接反映了外界的負載狀態，例如汽車在同一油門開度下行駛時，車速越高則說明外部阻力越小，此時離合器接合可以加快。

3 換檔過程動力學模型

雙離合器自動變速系統的換檔過程是兩離合器之間的動力切換，兩離合器切換之前目標檔位已經進入預選狀態，所以雙離合器自動變速器系統的換檔過程包括預選下一檔位和兩離合器之間動力的切換這兩部分。圖1為雙離合器自動變速器換檔4 換檔過程離合器控制仿真分析

本文在發動機定油門定轉速的情況下對雙離合器自動變速系統換檔過程中兩離合器分離、接合進行控制，利用檔位切換控制的輸出值直接輸入到換檔檔位傳動比變化判斷器中，使雙離合器自動變速系統在換檔過程中能夠很好的對來自離合器分離、接合模糊控制器輸出的離合器分離、接合速度進行修正。雙離合器自動變速汽車離合器換檔控制仿真模型如圖2所示。

5 結論

（1）根據變速器的標定內容以及結果，明確整車需要改進的目標。

（2）提出了雙離合器自動變速器換檔品質的評價指標，分析了影響雙離合器自動變速器

換檔品質的影響因素。

（3）建立了雙離合器自動變速器的動力學模型，在此基礎上分別建立了升檔和降檔過程

的動力學方程，為仿真分析打下基礎。

（4）設計了裝有雙離合器自動變速汽車換檔過程離合器分離、接合速度模糊控制器，并

利用各檔傳動比對離合器分離、接合速度模糊控制器的輸出進行修正。通過標定結果分析，

表明該控制方法能夠很好的滿足雙離合器自動變速汽車換檔平順性和快速性的要求。

參考文獻：

[1]KINYA MIZUNO，SEIJI HAMAOKA，EIJI0 KITTAKA，MASAKI KOBAYASHI. Development of a

Dual-Clutch Transmission System for ATVs[C].SAE，2009-01-0514.

[2]劉振軍，秦大同，葉明.車輛雙離合器自動變速傳動技術研究進展分析[J].農業機械學報，2005，36（1）：161-164.

[3]XU-BIN SONG，CHIA HSIANG LIU，DANIEL G SMEDLEY. Simulation Study of Dual Clutch Transmission for Medium-Duty Truck Applications[C]. SAE，2005-01-3590.