基于起步工況的雙離合器變速器控制研究

王小飛,顧以慧

(上海汽車變速器有限公司，上海 201800)

0 引言

隨著國(guó)內(nèi)外汽車市場(chǎng)的發(fā)展，越來越多的車型搭載自動(dòng)變速器[1]。其中匹配雙離合自動(dòng)變速器的車型占比越來越高,當(dāng)前市場(chǎng)上針對(duì)雙離合變速器的抱怨主要集中在低速擁堵路況，包括起步頓挫、換擋沖擊等問題[2]。雙離合變速器由于硬件結(jié)構(gòu)和工作原理限制，低速工況下的頓挫和沖擊一直是需要優(yōu)化的重點(diǎn)問題[3]。文獻(xiàn)[4-9]主要研究了干式雙離合變速器的起步工況，由于干式雙離合器變速器和濕式雙離合變速器結(jié)構(gòu)不同，所以大部分策略不可以直接套用在濕式雙離合器變速器上。文獻(xiàn)[10-16]雖然研究了濕式雙離合變速器及其起步控制策略，但是研究都只是粗略地從理論分析，并沒有實(shí)際批量產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)。

這些研究都太過理想化，文獻(xiàn)[4-16]的研究成果都只能停留在理論層面，變速器是一個(gè)很復(fù)雜的部件，從計(jì)算控制目標(biāo)到執(zhí)行器執(zhí)行，需要整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)作，在這個(gè)協(xié)作過程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)結(jié)果相對(duì)目標(biāo)具有一定遲滯和誤差，這些遲滯和誤差會(huì)在不同情況下表現(xiàn)出不同問題。同時(shí)，在變速器工作過程中，引起相同駕駛性問題的原因有很多，某項(xiàng)因素在不同偏差時(shí)會(huì)有不同的問題。由于變速器內(nèi)部零件較多，低速工況下車速不停地變化，涉及的控制邏輯和執(zhí)行端執(zhí)行過程都很復(fù)雜，具有一定隨機(jī)性，很難用動(dòng)力學(xué)方程精準(zhǔn)地實(shí)時(shí)計(jì)算車輛的運(yùn)行狀態(tài)，所以起步控制一直是雙離合變速器開發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)之一[17]。本文作者基于已量產(chǎn)項(xiàng)目的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)起步控制原理進(jìn)行介紹，分析起步工況中難以避免的問題，給出解決方案，通過實(shí)車驗(yàn)證方案的優(yōu)化效果。

1 起步控制基本原理

目前雙離合變速器起步控制主要應(yīng)用轉(zhuǎn)速控制的起步控制策略，因此需要考慮不同油門下發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速-扭矩曲線。這種控制方式以油門開度為控制依據(jù)，為充分體現(xiàn)駕駛員意圖，以某一油門踏板開度下，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩最大時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為控制目標(biāo)，如圖1所示。保證在整個(gè)起步過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠輸出該油門下最大扭矩。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性(Pedal-Map)曲線

整個(gè)起步過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的扭矩一部分要克服自身慣量，用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；另一部分要傳遞到輪端，用于驅(qū)動(dòng)車輛。因此在整個(gè)起步過程中需要在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，合理地分配發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量。為了保持整車動(dòng)力性，離合器需要盡可能傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力。但是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速爬升較慢時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)扭外特性限制，發(fā)動(dòng)機(jī)能輸出凈扭矩較小，動(dòng)力性較弱，為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)能夠有較大的扭矩儲(chǔ)備，需要讓發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速先提升到一個(gè)較大的轉(zhuǎn)速，但是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過高時(shí)，經(jīng)濟(jì)性變差，同時(shí)會(huì)有轟鳴聲，駕駛性體驗(yàn)較差。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠兼顧動(dòng)力性和駕駛性，需要變速器設(shè)置合理的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，通過調(diào)節(jié)前饋和PID的組合控制器,控制離合器傳遞扭矩使發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速較好地跟隨設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

如圖2所示，由于發(fā)動(dòng)機(jī)在普通怠速時(shí)轉(zhuǎn)速較低，儲(chǔ)備扭矩較小，難以滿足離合器傳遞扭矩的要求，因此需要起步讓前期發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩盡可能用于提升轉(zhuǎn)速，為了提高動(dòng)力性，整車能夠踩下油門后最短時(shí)間內(nèi)有車速，這就要求離合器傳遞最小扭矩需要大于靜態(tài)時(shí)整車靜摩擦力。由于上述兩個(gè)原因，需要在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于一定值時(shí)，一直傳遞較小扭矩，即前饋扭矩，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于一定值后，前饋和PID的組合控制器采用取大的邏輯，即輸出扭矩取前饋扭矩和PID計(jì)算扭矩中較大值，所以起步控制分兩個(gè)階段，第一階段傳遞前饋扭矩，讓離合器傳遞一個(gè)恒定的扭矩；第二階段傳遞PID計(jì)算扭矩，讓發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速貼近目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

圖2 基于發(fā)動(dòng)機(jī)恒定目標(biāo)轉(zhuǎn)速的控制方式

前饋扭矩取值一般較小，稍大于整車靜摩擦力。PID控制器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速差值計(jì)算離合器傳遞扭矩，從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速，具體計(jì)算公式如下：

ωe=ωt-ωa

(1)

式中:ωe為發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速差值;ωt為發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速;ωa為發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速。

Tclu=Teng-TPID

(2)

式中:Tclu為目標(biāo)離合器扭矩;Teng為發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)凈扭矩經(jīng)過濾波后扭矩;TPID為PID控制器基于ωe算得扭矩。

由上式可得，當(dāng)轉(zhuǎn)速差為正時(shí)，表明發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速，需要轉(zhuǎn)速繼續(xù)拉升以提高扭矩輸出，PID控制器減小離合器傳遞扭矩；當(dāng)轉(zhuǎn)速差為負(fù)時(shí)，表明發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速超過目標(biāo)轉(zhuǎn)速，PID控制器增大離合器傳遞扭矩。通過這種調(diào)節(jié)，可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)輸出變速器的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，同時(shí)保證穩(wěn)定的動(dòng)力輸出。

2 滑摩功優(yōu)化

起步過程中，離合器主動(dòng)盤和從動(dòng)盤之間轉(zhuǎn)速差較大，所以在起步過程中會(huì)產(chǎn)生較大滑摩功。從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，滑摩功越大，熱量損耗越大，對(duì)油耗越不利；對(duì)變速器而言，滑摩功越大，離合器表面溫度越高，對(duì)離合器控制和使用壽命不利；從動(dòng)力性角度考慮，為了保證動(dòng)力性指標(biāo)中的加速度要求，離合器傳遞扭矩大于一定值，作為動(dòng)力源的發(fā)動(dòng)機(jī)需要輸出扭矩大于該值的凈扭矩。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)能夠有較高的儲(chǔ)備扭矩，需要將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高到一定區(qū)間，這勢(shì)必會(huì)增加滑摩功。因此，需要在保證動(dòng)力性的前提下，盡可能減少滑摩功。

起步過程中的發(fā)動(dòng)機(jī)凈扭矩及離合器傳遞扭矩計(jì)算公式為

(3)

式中:m為整車質(zhì)量;r為車輪半徑;Tc為離合器從動(dòng)端傳遞扭矩;ig為傳動(dòng)擋位速比;io為主減速器速比;Ff為滾動(dòng)阻力;Fw為空氣阻力;Fi為坡道阻力;Td為扭矩傳遞過程中的損失，主要是離合器拖曳扭矩。

由式(3)可知，在起步過程中，滾動(dòng)阻力、空氣阻力和坡道阻力不變，拖曳扭矩可以在臺(tái)架上測(cè)得，且拖曳扭矩隨軸轉(zhuǎn)速變化較小，因此，動(dòng)力性指標(biāo)中加速度決定了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的最小值，為了達(dá)到整車加速度指標(biāo)，限制了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出凈扭矩的最小值，且扭矩越大，動(dòng)力性越好。為了保證離合器傳扭足夠穩(wěn)定，需要發(fā)動(dòng)機(jī)有較大的儲(chǔ)備扭矩，如圖3所示，某一油門下，發(fā)動(dòng)機(jī)要發(fā)出一定扭矩時(shí)，需要發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值，這就限制了發(fā)動(dòng)機(jī)起步過程中的最小轉(zhuǎn)速。

圖3 不同油門開度下目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

起步過程中的滑摩功計(jì)算公式為：

(4)

式中:ωeng為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速;ωc為離合器主動(dòng)盤轉(zhuǎn)速;Tclu為離合器從動(dòng)盤扭矩;t為滑摩時(shí)間。

滑摩功主要由離合器主從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速差和轉(zhuǎn)速時(shí)間決定，轉(zhuǎn)速差越大，時(shí)間越長(zhǎng)，離合器從動(dòng)盤扭矩越大，滑摩功越大。為了保證動(dòng)力性，離合器從動(dòng)盤扭矩有最小值限制，為了盡可能減小滑摩功，只能減小主從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速差和滑摩時(shí)間?；谝陨戏治?，需要基于不同油門下的動(dòng)力性指標(biāo)計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，以當(dāng)前油門下輸出該扭矩的最低轉(zhuǎn)速為目標(biāo)轉(zhuǎn)速，如圖3所示。選取各油門開度下合適的目標(biāo)轉(zhuǎn)速插值成線，即得到保證動(dòng)力性前提下，滑摩功最小的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

在得到合理的轉(zhuǎn)速目標(biāo)后，在實(shí)際起步過程中由于扭矩精度及匹配等因素，發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速并不能完全貼合目標(biāo)轉(zhuǎn)速，這不僅會(huì)造成較大的滑摩功，同時(shí)對(duì)整車動(dòng)力性也會(huì)有較大影響。針對(duì)這種情況，需要從離合器控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化角度優(yōu)化問題，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為：

(5)

式中:ωo為開始時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速;to為起始時(shí)刻;t1為起始時(shí)刻;ig為傳動(dòng)擋位速比;Jeng為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

由式(5)可得，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是定值，相同工況下初始時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速基本一致，可以認(rèn)為固定值。在起步過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升值與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出到離合器主動(dòng)盤的扭矩和離合器從動(dòng)端扭矩差值成正比，和持續(xù)時(shí)間成正比。

為了優(yōu)化這個(gè)問題，需要結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速-扭矩特性曲線，調(diào)整離合器能夠呈線性地傳遞扭矩，這就需要發(fā)動(dòng)機(jī)在扭矩處理上更加線性，同時(shí)整個(gè)起步階段計(jì)算扭矩增加梯度變化盡可能小。實(shí)車優(yōu)化前后對(duì)比如圖4所示，優(yōu)化前離合器扭矩結(jié)合速度先慢后快，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速先上升再下降，優(yōu)化離合器扭矩結(jié)合速度后，離合器結(jié)合平順，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩線性上升，滑摩功減小，同時(shí)最后體現(xiàn)到整車上減少發(fā)動(dòng)機(jī)轟鳴噪聲。

圖4 離合器結(jié)合策略優(yōu)化前后起步工況對(duì)比

3 軸系沖擊及抖動(dòng)

起步工況中對(duì)駕駛性的抱怨主要集中于起步?jīng)_擊和軸系抖動(dòng)。起步?jīng)_擊主要指起步過程中，出現(xiàn)可以感知到的較明顯的頓挫，體現(xiàn)在動(dòng)力學(xué)模型中即整車加速度是非線性，可以用沖擊度表征這個(gè)頓挫過程，沖擊度計(jì)算公式為：

(6)

可以看出，在起步過程中，擋位不變，車速變化較小，因?yàn)榕c硬件相關(guān)的參數(shù)是固定值，與速度相關(guān)的滾動(dòng)阻力和空氣阻力可以認(rèn)為不變，只有離合器傳遞扭矩和坡度阻力會(huì)對(duì)沖擊度造成影響，由于顛簸路面具有特殊性，不是研發(fā)工作中的重點(diǎn)，所以文中主要基于離合器傳遞扭矩變化研究?jī)?yōu)化沖擊度的方法。

軸系抖動(dòng)指變速器傳動(dòng)軸系由于加速度變化、消除齒隙等原因造成的軸系轉(zhuǎn)速突變，軸系抖動(dòng)較嚴(yán)重時(shí)，人可以主觀感知到明顯的聲音和振動(dòng)感。其中輸入軸和從動(dòng)離合器固連，受到的影響最大，在實(shí)際研發(fā)工作中，出現(xiàn)噪聲時(shí)平順性未必較差，這是由于輸入軸的波動(dòng)經(jīng)過齒軸系等部件過濾后會(huì)變得很??；出現(xiàn)平順性相關(guān)問題時(shí)輸入軸轉(zhuǎn)速一定會(huì)有所體現(xiàn)，在實(shí)際工程中，噪聲同樣是駕駛性指標(biāo)之一，因此多以輸入軸為研究對(duì)象。軸系抖動(dòng)一般用軸角加速度表征，計(jì)算公式如下：

(7)

式中:l為輸入軸有效半徑;I為輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;γ為剛體扭矩?fù)Q算系數(shù)。

由式(7)可知，輸入軸的有效半徑、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、扭矩?fù)Q算系數(shù)為固定值，軸沖擊度只和離合器從動(dòng)盤扭矩變化有關(guān)。由于輸入軸慣量較小，所以很容易產(chǎn)生軸系抖動(dòng)，一般而言，出現(xiàn)頓挫時(shí)都會(huì)出現(xiàn)軸系抖動(dòng)，但是出現(xiàn)軸系抖動(dòng)時(shí)不一定會(huì)出現(xiàn)頓挫。

為了減小起步?jīng)_擊和軸系抖動(dòng)，需要讓離合器傳遞扭矩盡可能呈線性，但是影響離合器傳遞扭矩值的因素有很多，包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、變速器目標(biāo)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、離合器傳扭特性、液壓系統(tǒng)等因素，計(jì)算模型較為復(fù)雜，難以通過量化計(jì)算模型精確地表征離合器實(shí)際傳遞扭矩。文中從起步不同階段產(chǎn)生沖擊的工況，分析不同階段產(chǎn)生沖擊的原因，給出相對(duì)應(yīng)優(yōu)化方案，并在實(shí)際項(xiàng)目中應(yīng)用驗(yàn)證其效果。

為了對(duì)比優(yōu)化前后效果，采用輸入軸沖擊度和整車沖擊度指標(biāo)。由于采樣精度為5 ms，為保證數(shù)據(jù)真實(shí)性，未做很強(qiáng)的濾波，所以實(shí)際數(shù)據(jù)中的量級(jí)不能表征實(shí)際情況，但是可以作為判斷優(yōu)化效果的依據(jù)。

3.1 起步初期沖擊

起步初期沖擊主要集中在車輛靜態(tài)到動(dòng)態(tài)變化的過程，具體表現(xiàn)為車輛靜止，駕駛員從空擋切到行車擋后踩油門起步，車輛出現(xiàn)沖擊感，舒適性下降，需要從硬件和軟件的角度考慮這個(gè)問題。

從離合器硬件角度分析，不同批次的同一種零件有一定差異性，同一個(gè)零件在不同的溫度等條件下性能會(huì)有差異。這種差異性主要體現(xiàn)在離合器傳扭點(diǎn)和線性傳扭點(diǎn)有差異。針對(duì)這種由于硬件差異性造成的問題，在售后階段，需要檢查離合器傳扭點(diǎn)、扭矩-壓力曲線是否準(zhǔn)確。

如圖5所示，在半結(jié)合點(diǎn)不準(zhǔn)確時(shí)輸入軸有明顯沖擊，軸沖擊度較大的情況；與半結(jié)合點(diǎn)準(zhǔn)確時(shí)相比，情況得到明顯改善。因此在研發(fā)階段，需要提高軟件魯棒性，增加一些自適應(yīng)功能，即允許變速器出廠時(shí)因?yàn)榱慵⒉疃鴮?dǎo)致性能有差異，但是在日常駕駛過程中能夠進(jìn)行自適應(yīng)，給這些硬件特性輸入值一定補(bǔ)償，確保最后輸入到軟件中用到的硬件參數(shù)是較準(zhǔn)確的值，從而達(dá)到軟件控制要求。

圖5 不同半結(jié)合點(diǎn)起步工況對(duì)比

3.2 起步過程頓挫

對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)而言，所有消耗發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)能的部件都是負(fù)載。在不同負(fù)載部件切換工作狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)計(jì)算負(fù)載的變化，基于計(jì)算量調(diào)節(jié)進(jìn)氣量或點(diǎn)火角，保持發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩平穩(wěn)地輸出。以空調(diào)負(fù)載為例，在發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)變化時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩上升較慢，隨后一個(gè)階躍，造成離合器輸入軸轉(zhuǎn)速形成尖峰，主觀駕駛體驗(yàn)較差。

在這種情況下，如果離合器扭矩不立刻跟隨發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，短時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和離合器扭矩之間存在較大差距，這種差距會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，等到離合器扭矩提升后，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下來，這樣會(huì)形成一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速鼓包，影響主觀駕駛體驗(yàn)，如果變速器立刻響應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，離合器傳遞扭矩階躍式增加，造成頓挫，在實(shí)際應(yīng)用中，從整個(gè)系統(tǒng)考慮，從扭矩計(jì)算到離合器結(jié)合中間存在延遲，實(shí)際油壓跟隨也存在滯后，所以會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速先升，隨后出現(xiàn)離合器傳遞扭矩階躍式增加的情況，影響駕駛性。

基于以上分析，需要在起步策略中優(yōu)化與發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩進(jìn)行請(qǐng)求的方式，如圖5所示。通過TCU與發(fā)動(dòng)機(jī)EMS扭矩控制的交互，結(jié)合液壓系統(tǒng)響應(yīng)的情況確定請(qǐng)求扭矩遞增的范圍，引導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩按照TCU的需求遞增，這樣既可以克服液壓系統(tǒng)的響應(yīng)問題，又能夠保證起步性能的一致性，從而能夠穩(wěn)定地控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

3.3 起步末期沖擊

起步工況后期產(chǎn)生沖擊的工況躲在轉(zhuǎn)速同步階段，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和離合器輸入軸轉(zhuǎn)速完成同步時(shí)形成“閉鎖”的現(xiàn)象，即起步后期轉(zhuǎn)速同步過程中，出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和輸入軸轉(zhuǎn)速差正負(fù)切換的過程。如圖6所示，這種閉鎖現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致傳遞扭矩?fù)Q向，由于這個(gè)換向過程中會(huì)有兩次換向，且都在很短時(shí)間內(nèi)完成，這不僅會(huì)導(dǎo)致整車頓挫，還會(huì)有很明顯的軸系抖動(dòng)。

引起閉鎖現(xiàn)象的主要原因是PID算法計(jì)算扭矩存在延遲和系統(tǒng)實(shí)際響應(yīng)到目標(biāo)扭矩的滯后性。在起步階段，需要讓發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速先提升到一定區(qū)間，之后離合器結(jié)合，讓發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速慢慢貼合目標(biāo)轉(zhuǎn)速。在整個(gè)控制過程中，PID控制器需要轉(zhuǎn)速差的輸入才可以進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)為了避免信號(hào)跳變，計(jì)算扭矩會(huì)經(jīng)過不同程度的濾波后輸出，這些都不可避免地造成PID算法計(jì)算扭矩會(huì)遲滯于轉(zhuǎn)速差的變化；執(zhí)行器得到目標(biāo)扭矩指令后，執(zhí)行器的執(zhí)行過程需要時(shí)間，執(zhí)行結(jié)果和目標(biāo)也存在一定誤差，所以未優(yōu)化前這種閉鎖現(xiàn)象無法避免。離合器在閉鎖現(xiàn)象期間，離合器扭矩傳遞方向發(fā)生兩次變化，分別是與行車方向同向、與行車方向異向、與行車方向同向，每一次換向都會(huì)造成傳遞扭矩的突變，由公式(6)可知，該工況下會(huì)產(chǎn)生軸系抖動(dòng)、沖擊度。由于齒軸間存在間隙，當(dāng)傳遞扭矩兩次換向時(shí)，至少會(huì)有一次消除齒隙的過程，消除齒軸間隙瞬間，會(huì)放大軸系抖動(dòng)的負(fù)面影響。

由軸加速度和整車加速度公式可知，軸系沖擊度和整車沖擊度都和扭矩?fù)Q向有關(guān)，且換向扭矩絕對(duì)值越大，沖擊度越大?；谏鲜龇治觯瑸榱藘?yōu)化閉鎖現(xiàn)象帶來的駕駛性問題，需要減小離合器傳遞扭矩的變化量。一般有兩種優(yōu)化方案，(1)降低閉鎖現(xiàn)象附近的離合器扭矩，這樣換向前后的扭矩差會(huì)減小，但是這種方法會(huì)降低動(dòng)力性，且只是弱化閉鎖現(xiàn)象時(shí)扭矩?fù)Q向帶來的影響，并不能解決問題。(2)在離合器轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步時(shí)，通過相應(yīng)的控制策略來調(diào)整離合器上傳遞的扭矩，讓輸入軸轉(zhuǎn)速始終低于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，避免傳遞扭矩?fù)Q向。由于方案一有一定局限性，所以采用方案二，優(yōu)化后效果如圖6所示。在離合器轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逼近時(shí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行修正，并根據(jù)此修正的轉(zhuǎn)速調(diào)整離合器上傳遞的扭矩，讓發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一直略高于從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速，輸入軸轉(zhuǎn)速最大波動(dòng)僅有30 r/min，軸系抖動(dòng)明顯優(yōu)化。

圖6 優(yōu)化后的轉(zhuǎn)速同步控制

4 結(jié)束語

文中基于某國(guó)內(nèi)大型國(guó)企濕式雙離合變速器研發(fā)項(xiàng)目，分析了雙離合器變速器起步轉(zhuǎn)速控制邏輯；基于優(yōu)化滑摩功產(chǎn)生原理給出起步目標(biāo)轉(zhuǎn)速制定方法，并針對(duì)行車過程中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速拉高造成滑摩功偏大的工況給出優(yōu)化方案；針對(duì)低速過程中抱怨最多的頓挫、軸系抖動(dòng)等問題，從起步的不同階段分析，分別分析其產(chǎn)生原因并給出優(yōu)化方法，通過實(shí)車驗(yàn)證所提優(yōu)化方案的合理性和有效性。為國(guó)內(nèi)變速器行業(yè)研發(fā)階段遇到的問題提供針對(duì)性的措施和參考，減少項(xiàng)目開發(fā)過程中重復(fù)性工作，避免社會(huì)資源浪費(fèi)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。