双离合器自动变速器换档规律标定的研究

张金超

摘要：变速箱标定比较复杂，涉及的工况很多，要求测试员具备良好的驾驶技术。该环节主要考验变速箱在不同工况下的反应以及换档策略和模式，从主观的驾评感觉到客观的数据分析，得出变速箱的是否存在问题。本文通过标定结果为基础，通过对装有双离合器自動变速系统汽车换档过程的分析，建立了双离合器自动变速器的换档过程的动力学方程。在分析双离合器自动变速汽车换档品质影响因素的基础上，设计出两离合器分离、接合速度模糊控制器，并利用档位传动比的变化对两离合器分离、接合速度模糊系统输出量进行量化修正。标定结果表明，基于本文所设计的双离合器自动变速汽车换档过程两离合器分离、接合速度模糊控制器较好的满足汽车换档平顺性和快速性的要求。

关键词：双离合器自动变速器；换档过程；标定

1 引言

变速箱标定测试主要有启动后马上挂档行驶、定油门升档、松油门升档、动力升档、滑行降档、动力降档、离合器结合质量、坡道换档质量、静态换档和误操作等项目。这些无一不是考验自动变速箱换档的快速、平顺性及控制软件的完备性，从而体验出变速箱在高寒地区的换档策略以及模式。变速箱标定更多是主观驾控感受。每一位工程师都需要通过这一标准的考核。主观对变速器工作时的感受，进行对变速箱表现的初步判断。主观评价占比重较大的原因是因为然，很多感受，换档顿挫、换档的顺畅、换档时机是否恰当等情况并不能用数据进行描述。同时客观数据也是同样重要的考量的因素。客观数据主要观察输出轴加速度、换档持续时间、摩擦材料的发热量、转矩比、延迟换档的时间、冲击量（加速度的微分再积分）等等，这些都是细化变速箱的工作状态。然而还是那句老话，人的感受较为重要。

2 换档品质影响因素分析

2.1 发动机转矩和转速控制的影响

离合器输入、输出端的转速和转矩之间的关系直接影响换档品质的好坏。通过调节发动机的输出转速和转矩使离合器两端的转速和转矩尽量接近，可以提高换档品质。发动机转矩和转速控制主要是通过控制节气门开度、发动机供油和点火提前角来实现。为了防止发动机转矩小于离合器从动轴转矩，使发动机转速急剧下降而引发爆震，造成车身振动甚至发动机熄火，需要先计算发动机目标转速，判断在某一固定油门开度下发动机实际转速是否小于目标转速，如果发动机实际转速小于目标转速，则离合器分离，反之离合器接合。

2.2 换档规律的影响

换档规律是换档控制系统的核心，它取决于选择的换档控制参数和何时进行换档等关键问题，换档规律的好坏直接影响汽车的经济性和动力性，研究换档规律是掌握汽车换档理论的基础。换档规律没做好，发动机工况和变速器工况就不能得到最佳匹配，可能造成发动机熄火而严重影响换档品质。

2.3 离合器接合规律的影响

离合器的自动控制是自动变速器正常工作的关键环节，它直接影响换档品质和离合器的使用寿命。离合器的自动操纵主要就是对离合器分离、接合的控制，即通过控制离合器操纵机构实现离合器的最佳分离、接合。

离合器接合控制主要指接合速度的控制，直接影响换档品质。如果接合过快将造成换档冲击，甚至熄火；若过慢将使离合器滑磨时间过长从而有损其寿命。控制的参数主要是离合器主、从动盘转速差及其变化率、离合器所传递的转矩等。实验表明在转矩大致相同及转速差小于一定值时，快速接合离合器既能保证换档时间短又不会产生较大的换档冲击，离合器的磨损也不会太严重。

2.4 传动比与车速的影响

自动变速器的换档品质受传动比和车速的影响较大。由于变速器输出轴上的转矩与传动比成正比，所以传动比越大则后备牵引力越大，从而使车身产生的纵向加速度也越大，传动系统可能产生的动载荷也越大，此时如果要提高换档品质就应当放慢接合速度。此外，车速也间接反映了外界的负载状态，例如汽车在同一油门开度下行驶时，车速越高则说明外部阻力越小，此时离合器接合可以加快。

3 换档过程动力学模型

双离合器自动变速系统的换档过程是两离合器之间的动力切换，两离合器切换之前目标档位已经进入预选状态，所以双离合器自动变速器系统的换档过程包括预选下一档位和两离合器之间动力的切换这两部分。图1为双离合器自动变速器换档4 换档过程离合器控制仿真分析

本文在发动机定油门定转速的情况下对双离合器自动变速系统换档过程中两离合器分离、接合进行控制，利用档位切换控制的输出值直接输入到换档档位传动比变化判断器中，使双离合器自动变速系统在换档过程中能够很好的对来自离合器分离、接合模糊控制器输出的离合器分离、接合速度进行修正。双离合器自动变速汽车离合器换档控制仿真模型如图2所示。

5 结论

（1）根据变速器的标定内容以及结果，明确整车需要改进的目标。

（2）提出了双离合器自动变速器换档品质的评价指标，分析了影响双离合器自动变速器

换档品质的影响因素。

（3）建立了双离合器自动变速器的动力学模型，在此基础上分别建立了升档和降档过程

的动力学方程，为仿真分析打下基础。

（4）设计了装有双离合器自动变速汽车换档过程离合器分离、接合速度模糊控制器，并

利用各档传动比对离合器分离、接合速度模糊控制器的输出进行修正。通过标定结果分析，

表明该控制方法能够很好的满足双离合器自动变速汽车换档平顺性和快速性的要求。

参考文献：

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