基于CRUISE的CVT車型離合器模塊建模研究

史雪純，李小堅，業(yè)德明

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基于CRUISE的CVT車型離合器模塊建模研究

史雪純，李小堅，業(yè)德明

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

乘用車CVT變速箱大多采用多片濕式離合器與液力變矩器作為轉速調節(jié)元件。在基于AVL Cruise仿真軟件的實際仿真應用過程中，發(fā)現其自帶的離合器模型無法完全模擬實車狀態(tài)下的離合器動作，文章通過對CVT仿真模型的研究，總結出了一系列的建模方法，在實際工程應用中起到了一定的作用。

CVT變速箱；建模；離合器

1 前言

目前，家用乘用車自動擋車型所占比例越來越大，客戶在選擇車輛時也更加青睞自動擋車型。CVT車型作為自動擋車型的重要成員，提升CVT車型的研發(fā)能力刻不容緩。文中講述了如何通過CRUISE進行CVT車型離合器模塊模型搭建。

2 建模過程說明

2.1 離合器模塊建模要求

離合器模塊模型搭建主要與起步控制和離合器控制強相關，基于CRUISE的CVT車型離合器模塊建模研究也是將起步控制和離合器控制作為建模的核心。

2.2 起步控制模型建立

起步控制主要模擬發(fā)動機轉速快速上升，但車速上升緩慢現象，同時控制發(fā)動機轉速上升過程中與試驗數據保持基本一致。文中提供了兩種起步控制模型建立方法，干式離合器模擬和液力變矩器模擬。

（1）干式離合器建模

Clutch Ctlr –Performance模塊：實現不同的離合器開度，及發(fā)動機轉速與試驗的一致性；Friction Clutch模塊：在100%離合器釋放開度下提供很小的壓緊力實現車速緩慢上升現象。

在Clutch Ctlr-Performance模塊中主要對各扭矩下2000- 2500rpm對應的clutch Release進行調整，實現了穩(wěn)態(tài)轉速的調節(jié)（上升或者下降）。

在Friction Clutch模塊中調整100%開度下對應的壓緊力，在很小的壓緊力（如20N）狀態(tài)下可使車速在0.22s之前基本為0km/h，實現了發(fā)動機轉速上升，但車速上升緩慢的功能。

圖1 起步控制建模方法一（干式離合器方案）

（2）液力變矩器建模

Launch clucth control模塊：給As Wet Clutch輸入離合器釋放開度（Desired Clutch Release）；As Wet Clutch模塊：降低CVT輸入端的轉速，使之與實測的 Primary Pulley Speed（主動錐輪轉速）接近。

圖2 起步控制建模方法二（液力變矩器方案）

2.3 離合器控制模型建立

文中提供了一種簡單化的基于離合器控制模型MAP，實現了三種控制方式，離合器狀態(tài)分別由Function-clutch control函數根據車輛狀態(tài)分別調用起步、行駛、減速三種離合器控制MAP。

（1）啟動特性：含兩種過程階段（啟動加速過程至發(fā)動機轉速與離合器輸出轉速一致；車速小于1km/h），離合器開度的變化主要體現在這個階段。

（2）穩(wěn)態(tài)及減速特性：含兩種過程階段（離合器完全接合穩(wěn)態(tài)行駛，至離合器輸出轉速與發(fā)動機轉速差大于1階段；減速過程中車速降低至1km/h階段）。

（3）怠速或靜止特性：車速小于0.001km/h時判定為靜止。

圖3 離合器建模示意圖

2.4 離合器模塊模型編程說明

離合器控制主要由Clutch Control通過編程函數予以控制，對該模塊的控制函數解釋如下所示。

Clutch Control編程函數說明：

if (realTime <=0.0)

FlagLaunch=1；’車輛未啟動之前，離合器狀態(tài)為1，開度為0.9。

if (FlagLaunch==1)

{

y[0]= LaunchClutchRelease；

if (fabs(EngineSpeed-ClutchSpeedOut) < 1.0)

{

FlagLaunch =0.0；’當發(fā)動機轉速與離合器輸出轉速一致時，判讀離合器完全接合，狀態(tài)為0，開度為0。}

}

if (FlagLaunch==0.0)

{

y[0]= ClutchRelease；

if (VehicleVelocity<1.0)

{

FlagLaunch=1；

y[0]= LaunchClutchRelease；’車速小于1km/h，離合器狀態(tài)與前一階段相同，開度按照減速特性定義。

}

}

if (VehicleVelocity<0.001)‘靜止狀態(tài)下按照怠速特性定義。

{

y[0]= ClutchAtStandStill；

}

y[1]= FlagLaunch；

以NEDC冷態(tài)城市循環(huán)第一個加減速階段進行分析，運行示意圖如圖6所示，共分為六個階段，之后重復該工況。

圖6 離合器控制示意圖（UDC循環(huán)）

Clutch Control編程函數詳細過程解釋：

①怠速階段：車速為0，強制定義為穩(wěn)定模式（Clutch control at Stand still），該階段根據發(fā)動機轉速對clutch Release進行定義，冷機狀態(tài)起步大于1000rpm，clutch Release為0.9；因離合器未完全接合前，Clutch status一直定義為1，故Clutch status為1；

②起步加速階段：該狀態(tài)下因離合器未完全接合，不能觸發(fā)Clutch status狀態(tài)信號變化，故Clutch status為1；同時車速開始上升，強制定義模式失效，clutch Release與起步狀態(tài)（Launch Clutch Ctlr -JAC‘s data ）相同；此狀態(tài)下1400rpm左右，踏板開度不超過6%，按照定義clutch Release約為75%左右；

③離合器完全接合至完全斷開階段：clutch Release參考（Clutch Ctlr Drive & Deceleration）定義為0，Clutch status切換成0；

④離合器完全斷開至車速降低為1km/h階段：此狀態(tài)下未重新定義Clutch status，故參考前一階段（ Clutch Ctlr Drive & Deceleration），仍為0；clutch Release參考（Clutch Ctlr Drive & Deceleration ）定義；

⑤車速從1km/h降低至0階段：Clutch status按照定義切換成1，clutch Release與起步狀態(tài)（Launch Clutch Ctlr -JAC‘s data）保持一致；

⑥車速完全降低為0后階段：與①階段相同，Clutch status一直定義為1，clutch Release按照穩(wěn)定模式（Clutch control at Stand still）進行定義。

3 總結

（1）本文通過對CVT變速箱離合器模塊的執(zhí)行動作分解，建立了更加貼近實際使用情況的CVT變速箱模型，有利于工程實際應用；

（2）仿真分析對設計起到正向指導作用，在進行分析計算時要關注輸入參數與試驗參數符合時，仿真模擬精確度可達到95％；

（3）仿真分析與試驗結果出現偏差時，需要關注試驗車輛是否達到設計指標，如：發(fā)動機標定情況、車機匹配邊界等。

[1] 余志生.汽車理論[M].5版.北京:機械工業(yè)出版社,2010.

[2] 劉小永.CVT起步離合器的特性研究 [D].《湖南大學》2012年碩士論文,2012.

[3] 陳家瑞.汽車構造[M].3版.北京:機械工業(yè)出版社,2009.

Research on Clutch Model of CVT Model Based on CRUISE

Shi Xuechun, Li Xiaojian, Ye Deming

( AnHui JiangHuai Automobile group Co., LTD. Technoligy Centre, Anhui Hefei 230601 )

Most passenger car CVT gearboxes use multiple wet clutches and hydraulic torque converters as speed adjustment components. In the actual simulation application process based on AVL Cruise simulation software, it is found that the self-contained high clutch model can not fully simulate the clutch action under real vehicle state. This paper summarizes a series of modeling through the research of CVT simulation model. The method has played a certain role in practical engineering applications.

CVT gearbox; modeling; clutch

A

1671-7988(2018)22-61-03

U462

A

1671-7988(2018)22-61-03

U462

史雪純，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.021