大功率機(jī)械液壓無(wú)級(jí)變速器整車標(biāo)定研究

摘要：通過(guò)對(duì)裝配有大功率機(jī)械液壓無(wú)級(jí)變速器的整車進(jìn)行換擋數(shù)據(jù)采集及分析，發(fā)現(xiàn)在未標(biāo)定換擋參數(shù)的前提下，車輛換擋平順性不好，整體駕駛體驗(yàn)感較差。因此，通過(guò)在不同油液溫度節(jié)點(diǎn)下對(duì)離合器的預(yù)充油高度、KP壓力和預(yù)充油時(shí)間換擋參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，對(duì)比參數(shù)標(biāo)定前、后離合器升擋和降擋時(shí)的變速器輸出軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)大小，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)修正不同油液溫度節(jié)點(diǎn)下的離合器參數(shù)，能夠迅速有效地提升換擋的平順性。

關(guān)鍵詞：機(jī)械液壓無(wú)級(jí)變速器；換擋參數(shù)；標(biāo)定

變速器是車輛傳動(dòng)系的核心部件，近年來(lái)，高端智能大功率傳動(dòng)系的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其中，機(jī)械液壓無(wú)級(jí)變速器作為大功率傳動(dòng)系的幾種主流產(chǎn)品之一，能夠通過(guò)機(jī)械流和液壓流在雙行星排處進(jìn)行功率耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，整體速比調(diào)控范圍更大、切換更穩(wěn)定。

但由于此類變速器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軟件控制邏輯較為復(fù)雜，在進(jìn)行機(jī)械擋位切換時(shí)，通過(guò)機(jī)械流和液壓流功率耦合所得的實(shí)際傳動(dòng)比通常容易與實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的期望傳動(dòng)比存在較大偏差，導(dǎo)致?lián)Q擋時(shí)產(chǎn)生一定的沖擊。由于無(wú)級(jí)變速過(guò)程中輸出軸轉(zhuǎn)速會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生劇烈變化，且上述的傳動(dòng)比偏差也會(huì)帶來(lái)較大的沖擊振動(dòng)，因此需要制定詳細(xì)的控制策略并采用合理的標(biāo)定方法來(lái)降低機(jī)械擋位換擋時(shí)的沖擊，從而提升整車換擋的平順性及駕駛體驗(yàn)。

何亞楠等[1]通過(guò)P2C跟隨性測(cè)試、KP壓力測(cè)試和充油測(cè)試等進(jìn)行離合器專項(xiàng)標(biāo)定可以有效地降低換擋沖擊。其中，充油測(cè)試過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油液溫度[2，3]將直接影響離合器結(jié)合過(guò)程。同時(shí)，在整車標(biāo)定測(cè)試時(shí)，考慮到大功率機(jī)械液壓無(wú)級(jí)變速器在初始工作時(shí)和重載工作一段時(shí)間后，油液溫度會(huì)發(fā)生較大變化，對(duì)換擋平順性也有較大的影響，即單一參數(shù)控制可能導(dǎo)致離合器過(guò)充或欠充現(xiàn)象[4]，故還需要對(duì)離合器預(yù)控制階段充油時(shí)間和壓力進(jìn)行精準(zhǔn)控制[5]。因此，本文將通過(guò)對(duì)離合器預(yù)充油溫度、KP壓力和預(yù)充油時(shí)間等換擋參數(shù)在不同油液溫度節(jié)點(diǎn)下進(jìn)行標(biāo)定，來(lái)提升整車換擋的平順性。

換擋數(shù)據(jù)采集

通過(guò)整車OBD線束，使上位機(jī)中的ATI標(biāo)定軟件與整車TCU通信，采集整車未標(biāo)定前的換擋數(shù)據(jù)，后續(xù)將通過(guò)對(duì)比變速器輸出軸轉(zhuǎn)速的波動(dòng)大小作為評(píng)價(jià)換擋平順性的考核指標(biāo)。整車所采集的數(shù)據(jù)主要包括：換擋控制時(shí)序、靜液壓?jiǎn)卧刂魄€、各機(jī)械擋位壓力曲線和各轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速曲線。

換擋控制時(shí)序如圖1所示。換擋時(shí)序LV1為整體換擋進(jìn)程，描述擋位切換的順序，而換擋時(shí)序LV2為細(xì)節(jié)補(bǔ)充，描述離合器充油過(guò)程和放油過(guò)程。

靜液壓?jiǎn)卧刂魄€如圖2所示，由靜壓?jiǎn)卧?qǐng)求速比1、靜壓?jiǎn)卧?qǐng)求速比2、靜壓?jiǎn)卧獙?shí)際速比、靜壓?jiǎn)卧俦茸兓?、靜壓?jiǎn)卧俦茸兓?、主箱請(qǐng)求速比、主箱實(shí)際速比和主箱速比變化率幾部分組成。整車電控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)駕駛?cè)艘鈭D，不斷地調(diào)整靜液壓?jiǎn)卧椭飨涞乃俦纫约八俦鹊淖兓?，以此?lái)協(xié)調(diào)各機(jī)械擋位的換擋時(shí)機(jī)。

車輛各擋位壓力曲線如圖3所示，所在工況經(jīng)過(guò)3次擋位切換，即1擋－2擋－1擋－H擋。

車輛各轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速曲線如圖4所示，由輸入軸轉(zhuǎn)速、太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速、齒圈轉(zhuǎn)速、行星架轉(zhuǎn)速和輸出軸轉(zhuǎn)速幾部分組成。整車通過(guò)設(shè)定車速的不斷變化，當(dāng)速比達(dá)到擋位切換時(shí)機(jī)時(shí)自動(dòng)進(jìn)行機(jī)械擋位換擋。從轉(zhuǎn)速曲線中可以看出，在機(jī)械擋位切換過(guò)程中，輸出軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大，致使整車換擋時(shí)的平順性不好。

換擋參數(shù)標(biāo)定

大功率機(jī)械液壓無(wú)級(jí)變速器中的離合器為濕式離合器，通過(guò)充油控制邏輯可以實(shí)現(xiàn)離合器的閉合與打開(kāi)。離合器充油控制曲線如圖5所示，其中，1段表示離合器預(yù)充油高度，2段表示離合器KP壓力，3段表示預(yù)充油時(shí)間，4段表示離合器充油準(zhǔn)備總時(shí)間。通過(guò)對(duì)H擋離合器（齒圈離合器）、1擋離合器和2擋離合器，分別在5個(gè)溫度節(jié)點(diǎn)下進(jìn)行離合器預(yù)充油高度、KP壓力和預(yù)充油時(shí)間進(jìn)行標(biāo)定，最后將離合器預(yù)充油高度、KP壓力、預(yù)充油時(shí)間標(biāo)定參數(shù)以及油液溫度都存儲(chǔ)在EEPROM的標(biāo)定部分。

通過(guò)對(duì)離合器換擋參數(shù)多次標(biāo)定，得出各參數(shù)隨油液溫度變化的數(shù)據(jù)曲線。其中，離合器預(yù)充油高度隨油液溫度變化曲線如圖6所示。由圖可見(jiàn)，各離合器在不同溫度下的預(yù)充油高度有所不同，數(shù)值隨著油液溫度的升高而降低，在80℃時(shí)，預(yù)充油高度為0bar（1bar=105Pa）。

離合器KP壓力隨油液溫度變化曲線如圖7所示。由圖可見(jiàn)，各離合器在不同溫度下的KP壓力有所不同，但整體趨勢(shì)變化不大。

離合器預(yù)充油時(shí)間隨油液溫度變化曲線如圖8所示。由圖可見(jiàn)，各離合器在不同溫度下的預(yù)充油時(shí)間有所不同，數(shù)值隨著油液溫度的升高而降低，在80℃時(shí)，預(yù)充油時(shí)間為0s。同時(shí)，上述參數(shù)在其他溫度點(diǎn)下的數(shù)值可以通過(guò)線性插值計(jì)算得到。

結(jié)果與分析

本文通過(guò)對(duì)比整車標(biāo)定前、后的換擋數(shù)據(jù)，并結(jié)合變速器的輸出軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)大小來(lái)進(jìn)行換擋平順性的評(píng)價(jià)。

對(duì)比分析H擋和1擋之間的升擋和降擋數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖9a），發(fā)現(xiàn)換擋參數(shù)未標(biāo)定前的H擋升1擋時(shí)輸出軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)較為明顯。標(biāo)定換擋參數(shù)后，發(fā)現(xiàn)輸出軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)較小，有明顯改善（見(jiàn)圖9b）。

同時(shí)，換擋參數(shù)未標(biāo)定前的1擋降H擋時(shí)輸出軸轉(zhuǎn)速有波動(dòng)（見(jiàn)圖10a），如圖11所示。標(biāo)定換擋參數(shù)后，如圖12所示，輸出軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)較小，平順性有改善（見(jiàn)圖10b）。

對(duì)比分析1擋和2擋之間的升擋和降擋數(shù)據(jù)。換擋參數(shù)未標(biāo)定前的1擋升2擋時(shí)輸出軸轉(zhuǎn)速有波動(dòng)，如圖11a所示，而標(biāo)定換擋參數(shù)后，輸出軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)較小，如圖11b所示，平順性有改善。

同樣，換擋參數(shù)未標(biāo)定前的2擋降1擋時(shí)輸出軸轉(zhuǎn)速有波動(dòng)（見(jiàn)圖12a），而標(biāo)定換擋參數(shù)后，輸出軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)較小，平順性有改善（見(jiàn)圖12b）。

結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)反復(fù)標(biāo)定大功率機(jī)械液壓無(wú)級(jí)變速離合器的預(yù)充油高度、預(yù)充油時(shí)間和KP點(diǎn)壓力換擋參數(shù)來(lái)改善換擋的平順性。結(jié)果表明，在標(biāo)定換擋參數(shù)后，整車換擋沖擊明顯降低，駕駛體驗(yàn)顯著提高，后續(xù)還會(huì)不斷優(yōu)化控制軟件功能并標(biāo)定其他相關(guān)參數(shù)，以進(jìn)一步滿足整車控制需求，不斷提升整車換擋平順性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何亞楠，郝海洋，馮浩成，等. AT混動(dòng)變速箱臺(tái)架標(biāo)定研究. 重型汽車，2022（4）：16-17.

[2] 李春芾，席軍強(qiáng)，劉春穎. 多片濕式離合器快充油過(guò)程影響因素分析與控制. 中國(guó)機(jī)械工程，2019，30（5）：513-518.

[3] 關(guān)萬(wàn)俊，馬彪，陳漫，等. 油液溫度對(duì)濕式離合器充油特性的影響研究. 液壓與氣動(dòng)，2015（2）：17-19.

[4] 孫曉鵬，王國(guó)棟，劉中秀，等. 基于機(jī)械液壓無(wú)級(jí)變速器濕式離合器欠充油智能識(shí)別及修正方法研究. 內(nèi)燃機(jī)與配件，2023（10）：53-55.

[5] 王永，王建華，付田志，等. 一種拖拉機(jī)濕式離合器預(yù)控制及離合器自動(dòng)標(biāo)定策略研究. 拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車. 2023，50（6）：23-28.