淺析標定參數離合器扭矩容量的設置方法

王定海 文棋 安志明

摘 要：在自動變速器結構里面離合器是及其重要的組成部分，離合器扭矩容量的性能散差對自動變速器控制單元器的標定參數有著關鍵的影響，本文簡單介紹了一種根據離合器扭矩容量多個樣本的統計分析結果進行相關參數設定的方法，避免硬件散差等對變速器控制單元的影響。

關鍵詞：離合器 扭矩容量 標定參數 統計分析

1 前言

自動變速器通過前進/后退離合器總成改變車輛的行進方向，在車輛行駛過程中，前進/后退離合器總成承擔傳遞扭矩的作用。摩擦片作為前進/后退離合器總成的核心零部件，離合器的接合和分離對應著摩擦片的接合和分離。多片式離合器的扭矩傳遞實際上就是通過摩擦片之間的靜摩擦力來傳遞扭矩，摩擦片的摩擦系數散差對離合器的扭矩傳遞有著極其明顯的影響，摩擦系數偏大導致離合器接合壓力偏大降低傳動效率，摩擦系數偏小導致離合器接合壓力偏小磨損摩擦片。

離合器扭矩容量是指離合器可傳遞的扭矩最大值和離合器油腔壓力之間的對應關系。在實際的工業化生產活動中，因硬件材料、制造散差等因素導致離合器摩擦片的摩擦系數存在差異，離合器油腔壓力與傳遞的扭矩關系會發生偏移，同時考慮到生產節拍、制造成本等因素，無法在生產線上測量每臺變速器的離合器扭矩容量特性數據供自動變速器控制單元（以下簡稱TCU）調用，因此實際開發過程中主要采用將離合器扭矩容量特性曲線數據寫入TCU供控制器調用。

2 濕式多片式離合器壓力的基本計算方法

典型的濕式多片式離合器傳遞扭矩物理模型可簡化為下面的計算公式

T：離合器的承載扭矩，單位Nm，

μ：摩擦系數，無量綱系數，

F：離合器油腔內的油壓，單位MPa，

Z：離合器摩擦副數，

Ra：離合器摩擦片的外徑，單位m，

Ri：離合器摩擦片的內徑，單位m，

濕式離合器油腔液壓提供的有效壓緊力模型可簡化為下面的計算公式

F=p*s-fs

F：離合器油腔內的壓緊力;

p：離合器油腔內的液壓壓力，單位MPa，

s：離合器油腔內的受力面積，單位mm^2，

fs：油腔內的回位彈簧力，單位N，

在實際開發應用過程中，當前進/后退離合器總成的硬件邊際約束條件鎖定后，離合器摩擦片的內徑、外徑、摩擦系數、回位彈簧性能參數也就鎖定，通過以上公式可得知，離合器扭矩容量基本關系：T∝P，離合器扭矩容量的壓力與扭矩近似單變量函數。在變速器臺架上面測試的前進擋離合器扭矩容量數據就是單變量函數曲線，如圖1所示。

3 在TCU里面離合器扭矩容量參數的設置方法

在TCU的離合器控制策略里面，離合器扭矩容量是關鍵的硬件邊界約束參數之一，TCU在獲取離合器輸入端扭矩后會根據離合器的扭矩容量關系查表計算出離合器的基礎目標壓力，然后根據基礎目標壓力輸出控制信號移動離合器電磁閥閥體控制流量使離合器油路達到目標壓力。

在自動變速器離合器的扭矩容量參數設置上，可以參考以下方法進行處理。

首先在變速器臺架上面隨機測試10臺濕式多片離合器的扭矩容量特性數據，測試數據匯總如圖2所示。在實際測試過程中可根據輸入扭矩選取采樣點，既可以按照間隔固定扭矩數值取點也可以根據扭矩范圍平均取點，但要保證采樣點數量符合要求、采樣數據符合實際的性能特征。

對于同一個扭矩測量點采集的多組數據應當進行正態分布校驗，判斷數據是否符合正態分布，通常使用P值比較法，P值通常取0.05。使用Minitab軟件分析計算各扭矩測量點的壓力數據P值如表1所示，均大于0.05，說明各扭矩測量點的對應壓力數據符合正態分布，可以使用正態分布函數進行相關計算分析。

使用Minitab軟件計算各扭矩測量點的壓力均值μ、標準差σ，如表2所示。壓力均值μ反映各個采樣點的中心位置數值，標準差σ表示各個采樣點數據的離散程度。實際應用中要根據控制精度需求選擇多少個σ的計算方法，一般來說至少要滿足95%的置信區域，但也不需要6σ的過高控制精度水平，如果要求達到6σ的控制誤差通過計算會發現各個采樣點的概率都是1，超過質量控制的要求。通過計算分析，此次的離合器扭矩容量誤差控制使用3σ即可滿足控制精度要求，將μ、μ±3σ、μ±6σ三種不同計算方式的扭矩容量數據繪制曲線如圖3所示。

在實際的離合器標定參數設置過程中，還可以根據TCU的實際算法選擇均值μ曲線還是上偏差μ+3σ曲線，如果TCU算法沒有考慮離合器的安全系數建議按照上偏差μ+3σ曲線設置離合器的扭矩容量參數，如果算法里面有安全系數設置空間建議按照均值μ曲線設置離合器的扭矩容量參數。兩種不同的設置方法主要是為了保證離合器扭矩容量的控制精度符合要求，防止在駕駛過程中出現離合器燒蝕問題導致車輛出現動力丟失的極端情況。

4 結束語

濕式多片式離合器的扭矩容量是自動變速器的關鍵性能參數之一，在TCU里面設置離合器的扭矩容量參數應根據離合器工裝樣件的實際性能數據的統計分析結果來設定，起到在變速器生命周期內覆蓋離合器的散差、提高變速器效率等作用。

參考文獻：

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