基于CRUISE的CVT车型离合器模块建模研究
2018-12-08史雪纯李小坚业德明
史雪纯，李小坚，业德明
基于CRUISE的CVT车型离合器模块建模研究
史雪纯，李小坚，业德明
（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）
乘用车CVT变速箱大多采用多片湿式离合器与液力变矩器作为转速调节元件。在基于AVL Cruise仿真软件的实际仿真应用过程中，发现其自带的离合器模型无法完全模拟实车状态下的离合器动作，文章通过对CVT仿真模型的研究，总结出了一系列的建模方法，在实际工程应用中起到了一定的作用。
CVT变速箱；建模；离合器
1 前言
目前，家用乘用车自动挡车型所占比例越来越大，客户在选择车辆时也更加青睐自动挡车型。CVT车型作为自动挡车型的重要成员，提升CVT车型的研发能力刻不容缓。文中讲述了如何通过CRUISE进行CVT车型离合器模块模型搭建。
2 建模过程说明
2.1 离合器模块建模要求
离合器模块模型搭建主要与起步控制和离合器控制强相关，基于CRUISE的CVT车型离合器模块建模研究也是将起步控制和离合器控制作为建模的核心。
2.2 起步控制模型建立
起步控制主要模拟发动机转速快速上升，但车速上升缓慢现象，同时控制发动机转速上升过程中与试验数据保持基本一致。文中提供了两种起步控制模型建立方法，干式离合器模拟和液力变矩器模拟。
（1）干式离合器建模
Clutch Ctlr –Performance模块：实现不同的离合器开度，及发动机转速与试验的一致性；Friction Clutch模块：在100%离合器释放开度下提供很小的压紧力实现车速缓慢上升现象。
在Clutch Ctlr-Performance模块中主要对各扭矩下2000- 2500rpm对应的clutch Release进行调整，实现了稳态转速的调节（上升或者下降）。
在Friction Clutch模块中调整100%开度下对应的压紧力，在很小的压紧力（如20N）状态下可使车速在0.22s之前基本为0km/h，实现了发动机转速上升，但车速上升缓慢的功能。
图1 起步控制建模方法一（干式离合器方案）
（2）液力变矩器建模
Launch clucth control模块：给As Wet Clutch输入离合器释放开度（Desired Clutch Release）；As Wet Clutch模块：降低CVT输入端的转速，使之与实测的 Primary Pulley Speed（主动锥轮转速）接近。
图2 起步控制建模方法二（液力变矩器方案）
2.3 离合器控制模型建立
文中提供了一种简单化的基于离合器控制模型MAP，实现了三种控制方式，离合器状态分别由Function-clutch control函数根据车辆状态分别调用起步、行驶、减速三种离合器控制MAP。
（1）启动特性：含两种过程阶段（启动加速过程至发动机转速与离合器输出转速一致；车速小于1km/h），离合器开度的变化主要体现在这个阶段。
（2）稳态及减速特性：含两种过程阶段（离合器完全接合稳态行驶，至离合器输出转速与发动机转速差大于1阶段；减速过程中车速降低至1km/h阶段）。
（3）怠速或静止特性：车速小于0.001km/h时判定为静止。
图3 离合器建模示意图
2.4 离合器模块模型编程说明
离合器控制主要由Clutch Control通过编程函数予以控制，对该模块的控制函数解释如下所示。
Clutch Control编程函数说明：
if (realTime <=0.0)
FlagLaunch=1；’车辆未启动之前，离合器状态为1，开度为0.9。
if (FlagLaunch==1)
{
y[0]= LaunchClutchRelease；
if (fabs(EngineSpeed-ClutchSpeedOut) < 1.0)
{
FlagLaunch =0.0；’当发动机转速与离合器输出转速一致时，判读离合器完全接合，状态为0，开度为0。}
}
if (FlagLaunch==0.0)
{
y[0]= ClutchRelease；
if (VehicleVelocity<1.0)
{
FlagLaunch=1；
y[0]= LaunchClutchRelease；’车速小于1km/h，离合器状态与前一阶段相同，开度按照减速特性定义。
}
}
if (VehicleVelocity<0.001)‘静止状态下按照怠速特性定义。
{
y[0]= ClutchAtStandStill；
}
y[1]= FlagLaunch；
以NEDC冷态城市循环第一个加减速阶段进行分析，运行示意图如图6所示，共分为六个阶段，之后重复该工况。
图6 离合器控制示意图（UDC循环）
Clutch Control编程函数详细过程解释：
①怠速阶段：车速为0，强制定义为稳定模式（Clutch control at Stand still），该阶段根据发动机转速对clutch Release进行定义，冷机状态起步大于1000rpm，clutch Release为0.9；因离合器未完全接合前，Clutch status一直定义为1，故Clutch status为1；
②起步加速阶段：该状态下因离合器未完全接合，不能触发Clutch status状态信号变化，故Clutch status为1；同时车速开始上升，强制定义模式失效，clutch Release与起步状态（Launch Clutch Ctlr -JAC‘s data ）相同；此状态下1400rpm左右，踏板开度不超过6%，按照定义clutch Release约为75%左右；
③离合器完全接合至完全断开阶段：clutch Release参考（Clutch Ctlr Drive & Deceleration）定义为0，Clutch status切换成0；
④离合器完全断开至车速降低为1km/h阶段：此状态下未重新定义Clutch status，故参考前一阶段（ Clutch Ctlr Drive & Deceleration），仍为0；clutch Release参考（Clutch Ctlr Drive & Deceleration ）定义；
⑤车速从1km/h降低至0阶段：Clutch status按照定义切换成1，clutch Release与起步状态（Launch Clutch Ctlr -JAC‘s data）保持一致；
⑥车速完全降低为0后阶段：与①阶段相同，Clutch status一直定义为1，clutch Release按照稳定模式（Clutch control at Stand still）进行定义。
3 总结
（1）本文通过对CVT变速箱离合器模块的执行动作分解，建立了更加贴近实际使用情况的CVT变速箱模型，有利于工程实际应用；
（2）仿真分析对设计起到正向指导作用，在进行分析计算时要关注输入参数与试验参数符合时，仿真模拟精确度可达到95％；
（3）仿真分析与试验结果出现偏差时，需要关注试验车辆是否达到设计指标，如：发动机标定情况、车机匹配边界等。
[1] 余志生.汽车理论[M].5版.北京:机械工业出版社,2010.
[2] 刘小永.CVT起步离合器的特性研究 [D].《湖南大学》2012年硕士论文,2012.
[3] 陈家瑞.汽车构造[M].3版.北京:机械工业出版社,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
史雪纯，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心。
10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.021
