液力变矩器在机械无级变速传动系统中的应用.pdf

1、 文 章 编 号 :1000 - 582X(2002) 05 - 0005 - 05液 力 变 矩 器 在 机 械 无 级 变 速 传 动 系 统 中 的 应 用 X曹 建 国 1 , 秦 大 同 1 , 胡 建 军 1 , 龚 为 伦 2 , 李 培 军 2(1. 重 庆 大 学 机 械 传 动 国 家 重 点 实 验 室 ,重 庆 400044 ; 2. 重 庆 青 山 工 业 有 限 责 任 公 司 ,重 庆 402761)摘 要 :无 级 自 动 变 速 传 动 作 为 理 想 的 传 动 方 式 ,能 有 效 地 提 高 车 辆 的 动 力 性 和 燃 油 经 济 性 ,减 少 排放

2、 污 染 ,用 液 力 变 矩 器 作 为 无 级 自 动 变 速 传 动 系 统 的 起 步 装 置 具 有 良 好 的 起 步 性 能 ,且 控 制 简 单 。 在 液力 变 矩 器 性 能 试 验 及 锁 止 离 合 器 闭 锁 动 态 过 程 仿 真 的 基 础 上 ,根 据 发 动 机 与 液 力 变 矩 器 的 共 同 工 作 特 性进 行 了 发 动 机 与 液 力 变 矩 器 的 匹 配 评 价 ,提 出 了 液 力 变 矩 器 闭 锁 控 制 规 律 以 及 用 液 力 变 矩 器 作 起 步 装 置的 机 械 无 级 变 速 传 动 系 统 的 起 步 控 制 策 略 。

3、经 汽 车 起 步 、 加 速 过 程 的 仿 真 结 果 表 明 ,与 装 备 五 档 手 动 变速 器 的 汽 车 相 比 ,装 备 机 械 无 级 变 速 器 的 汽 车 具 有 良 好 的 起 步 和 加 速 性 能 。关 键 词 :液 力 变 矩 器 ;无 级 变 速 ;控 制 策 略中 图 分 类 号 :TH132. 32 文 献 标 识 码 :A无 级 自 动 变 速 传 动 (简 称 CVT)作 为 理 想 的 传 动 方式 一 直 是 人 们 追 求 的 目 标 ,利 用 无 级 自 动 变 速 传 动 的速 比 连 续 变 化 的 特 性 ,结 合 电 子 控 制 技 术

4、,可 以 控 制 发动 机 在 最 佳 燃 油 经 济 线 或 最 佳 动 力 线 上 运 行 ,从 而 有效 地 提 高 车 辆 的 动 力 性 和 燃 油 经 济 性 ,减 少 排 放 污染 1 。 起 步 控 制 是 CVT 控 制 系 统 的 三 大 关 键 技 术 之一 ,目 前 用 作 CVT 起 步 装 置 的 主 要 有 液 力 变 矩 器 、 湿式 离 合 器 和 电 磁 离 合 器 。 液 力 变 矩 器 具 有 自 动 适 应性 、 自 动 增 矩 变 速 、 减 振 隔 振 、 无 机 械 磨 损 等 优 点 ,同 时由 于 锁 止 离 合 器 的 采 用 ,使 得 液

5、 力 变 矩 器 的 传 动 效 率得 到 提 高 ,减 少 了 散 热 功 耗 ,因 此 液 力 变 矩 器 被 公 认 为是 汽 车 最 佳 的 起 步 装 置 。 用 液 力 变 矩 器 作 起 步 装 置 ,可 明 显 改 善 CVT车 辆 的 起 步 性 能 、 低 速 爬 行 性 能 和 加速 性 能 ,保 证 在 任 何 道 路 条 件 下 起 步 平 顺 ,发 动 机 不 熄火 ,上 坡 起 步 不 溜 坡 。 带 液 力 变 矩 器 的 无 级 变 速 器 与四 档 液 力 机 械 自 动 变 速 器 (AT) 相 比 ,由 于 液 力 变 矩 器锁 止 离 合 器 闭 锁

6、范 围 得 到 扩 大 以 及 采 用 全 电 子 控 制 速比 变 化 和 管 路 压 力 ,可 使 汽 车 燃 油 经 济 性 提 高 大 约20 %2 。1 发 动 机 与 液 力 变 矩 器 的 匹 配液 力 变 矩 器 是 液 力 传 动 车 辆 的 一 个 重 要 部 件 ,它的 性 能 将 直 接 影 响 车 辆 的 性 能 。 特 别 是 车 辆 的 牵 引 性能 和 燃 油 经 济 性 ,在 很 大 程 度 上 取 决 于 发 动 机 与 液 力变 矩 器 的 共 同 工 作 性 能 的 好 坏 。 在 研 究 发 动 机 和 液 力变 矩 器 的 共 同 工 作 特 性 时

7、 ,首 先 必 须 知 道 二 者 各 自 的特 性 ,然 后 再 对 发 动 机 与 液 力 变 矩 器 共 同 工 作 特 性 进行 评 价 ,以 求 获 得 最 佳 共 同 工 作 性 能 的 发 动 机 与 液 力变 矩 器 的 匹 配 。1. 1 发 动 机利 用 发 动 机 台 架 试 验 数 据 ,采 用 样 条 插 值 的 方 法拟 合 出 发 动 机 稳 态 输 出 转 矩 与 油 门 开 度 和 发 动 机 转 速关 系 的 数 值 模 型 以 及 发 动 机 燃 油 消 耗 率 与 发 动 机 转 速和 转 矩 关 系 的 数 值 模 型 。 根 据 上 述 模 型 ,给

8、 定 发 动 机节 气 门 开 度 和 转 速 ,可 以 确 定 在 稳 态 工 况 下 发 动 机 的输 出 转 矩 ;给 定 发 动 机 转 速 和 转 矩 ,可 以 确 定 在 稳 态 工况 下 的 发 动 机 燃 油 消 耗 率 。1. 2 液 力 变 矩 器为 了 研 究 装 备 机 械 无 级 自 动 变 速 器 的 汽 车 的 起 步控 制 ,利 用 液 力 变 矩 器 试 验 台 对 无 级 自 动 变 速 器 的 液力 变 矩 器 进 行 了 性 能 测 试 。 该 液 力 变 矩 器 为 三 元 件 带锁 止 离 合 器 的 向 心 涡 轮 式 液 力 变 矩 器 ,试 验

9、 得 到 的 原始 特 性 曲 线 如 图 1 所 示 。液 力 变 矩 器 由 于 其 内 部 流 场 十 分 复 杂 , 难 以 用 精确 的 数 学 模 型 来 描 述 ,一 般 采 用 一 维 束 流 理 论 简 化 模型 ,该 模 型 可 以 表 示 为 :2002 年 5 月 重 庆 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) Vol. 25 No. 5第 25 卷 第 5 期 Journal of Chongqing University(Natural Science Edition) May. 2002X 收 稿 日 期 :2002 - 02 - 10基 金 项 目 :国 家

10、自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 (59835160)作 者 简 介 :曹 建 国 (1972 - ) ,男 ,重 庆 忠 县 人 ,重 庆 大 学 硕 士 研 究 生 ,主 要 从 事 车 辆 传 动 理 论 及 应 用 领 域 的 研 究 。图 1 液 力 变 矩 器 原 始 特 性 曲 线nT = inBMB = B gn2B D5MT = KMB式 中 : nB 、 nT 分 别 为 泵 轮 转 速 和 涡 轮 转 速 ;MB 、 MT 分 别 泵 轮 转 矩 涡 轮 转 矩 ;D 液 力 变 矩 器 有 效 直 径 ; 工 作 液 体 的 密 度 ;g 重 力 加 速 度 ;i

11、 液 力 变 矩 器 的 速 比 ; B 泵 轮 扭 矩 系 数 ;K 液 力 变 矩 器 变 矩 比 。 B 、 K的 值 是 由 液 力 变 矩 器 原 始 特 性 曲 线 得 到的 ,二 者 均 是 变 矩 器 速 比 的 函 数 。1. 3 发 动 机 与 液 力 变 矩 器 共 同 工 作 的 评 价与 该 液 力 变 矩 器 匹 配 的 可 选 发 动 机 有 1. 0 升 的JL472 发 动 机 和 1. 3 升 JL474 发 动 机 ,因 此 有 必 要 对 该液 力 变 矩 器 与 这 两 种 发 动 机 的 共 同 工 作 进 行 评 价 ,以得 到 发 动 机 与 液

12、 力 变 矩 器 的 最 优 匹 配 ,使 车 辆 具 有 良好 的 动 力 性 和 燃 油 经 济 性 。有 了 发 动 机 模 型 和 液 力 变 矩 器 原 始 特 性 曲 线 ,就可 以 得 到 发 动 机 和 液 力 变 矩 器 共 同 工 作 的 输 入 特 性 曲线 和 输 出 特 性 曲 线 (如 图 2、 图 3 所 示 ) 。发 动 机 与 液 力 变 矩 器 共 同 工 作 的 输 入 、 输 出 特 性是 评 价 发 动 机 与 液 力 变 矩 器 匹 配 的 重 要 特 性 ,是 车 辆牵 引 计 算 的 基 础 ,应 对 其 作 量 化 的 评 价 3 :常 用 的

13、 评 价 参 数 有 :1) 功 率 输 出 系 数 N :它 表 示 在 一 定 工 作 范 围 内涡 轮 轴 平 均 输 出 功 率 对 发 动 机 额 定 功 率 的 比 值 ,也 表示 发 动 机 功 率 的 平 均 利 用 程 度 。 功 率 输 出 系 数 N 越大 ,车 辆 的 动 力 性 能 好 。2) 单 位 消 耗 量 系 数 ge :它 表 示 在 一 定 涡 轮 工 作范 围 内 ,平 均 单 位 燃 油 消 耗 量 gepj 与 额 定 工 况 下 单 位图 2 JL472 发 动 机 与 液 力 变 矩 器的 共 同 输 入 、 输 出 特 性图 3 JL474 发

14、 动 机 与 液 力 变 矩 器的 共 同 输 入 、 输 出 特 性消 耗 量 geN 的 比 值 。 单 位 消 耗 量 系 数 越 小 ,车 辆 的 经 济性 越 好 。3) 液 力 变 矩 器 高 效 工 作 范 围 ( 018) 内 涡 轮 转 速工 作 范 围 dn dn 值 大 ,可 以 使 变 速 箱 的 排 档 数 目 减 少 。4) 液 力 变 矩 器 高 效 工 作 范 围 内 涡 轮 扭 矩 变 化 范围 dM : dM 值 越 大 ,车 辆 的 适 应 性 越 好 。5) 起 动 扭 矩 MT0 :它 表 示 车 辆 起 动 、 加 速 和 克 服重 负 荷 的 能

15、力 。发 动 机 与 液 力 变 矩 器 匹 配 的 每 个 指 标 都 反 映 了 发动 机 与 液 力 变 矩 器 共 同 工 作 性 能 的 不 同 侧 面 ,这 些 指标 往 往 相 互 矛 盾 。 选 择 最 佳 匹 配 一 般 采 用 综 合 指 标 法 ,即 用 表 示 车 辆 动 力 性 、 经 济 性 的 综 合 指 标 = N / ge来 选 择 最 佳 匹 配 , 值 最 大 即 为 最 佳 。从 JL472 发 动 机 和 JL474 发 动 机 与 液 力 变 矩 器 共同 工 作 的 输 入 和 输 出 特 性 曲 线 来 看 ,JL474 发 动 机 的 最大 扭

16、 矩 点 和 最 大 功 率 点 都 在 液 力 变 矩 器 高 效 区 范 围(01725 i 0. 957) 内 ,低 油 耗 区 也 在 高 效 区 范 围 区内 。 从 量 化 评 价 参 数 (见 表 1) 也 可 以 明 显 看 出 ,JL474发 动 机 与 液 力 变 矩 器 共 同 工 作 的 性 能 优 于 JL472 发 动机 与 液 力 变 矩 器 共 同 工 作 的 性 能 ,因 此 应 选 用 JL474发 动 机 作 为 该 液 力 变 矩 器 的 动 力 源 。6 重 庆 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 2002 年表 1 量 化 评 价 参 数评 价

17、 参 数 JL472 发 动 机 JL474 发 动 机 N 0. 504 7 0. 588 7 ge 0. 991 3 0. 914 2dn 3. 664 2 3. 526 6dM 1. 370 1. 479MT0 116. 44 N. m 148. 53 N. m 015091 01644 02 无 级 变 速 传 动 系 统 的 起 步 控 制 策 略用 带 锁 止 离 合 器 的 液 力 变 矩 器 作 为 无 级 变 速 传 动系 统 的 起 步 装 置 的 优 点 是 起 步 快 速 、 平 稳 ,而 且 控 制 简单 。 起 步 控 制 实 际 上 就 是 液 力 变 矩 器 锁

18、 止 离 合 器 最 佳闭 锁 点 的 选 择 以 及 闭 锁 控 制 规 律 的 确 定 。2. 1 液 力 变 矩 器 锁 止 离 合 器 最 佳 闭 锁 点 的 选 择从 理 论 上 讲 ,闭 锁 点 应 设 在 偶 合 点 iCM 附 近 ,以 保证 充 分 利 用 液 力 变 矩 器 自 动 适 应 性 的 长 处 ,又 可 以 减少 因 闭 锁 而 造 成 转 矩 与 转 速 的 突 变 。 但 闭 锁 点 的 选 择还 应 视 车 辆 用 途 、 变 矩 器 结 构 型 式 、 与 发 动 机 的 匹 配 等因 素 综 合 确 定 。 对 所 测 试 的 液 力 变 矩 器 而

19、言 ,其 最 高 效率 3 高 ,相 应 的 转 速 比 i 3 也 高 ,而 且 iCM 与 i 3 相 差 不大 ,故 宜 取 iCM 点 闭 锁 ,以 缩 小 闭 锁 时 的 转 速 差 ,提 高闭 锁 时 车 辆 的 乘 座 舒 适 性 。2. 2 液 力 变 矩 器 的 闭 锁 控 制液 力 变 矩 器 的 闭 锁 是 靠 无 级 变 速 传 动 系 统 的 液 压系 统 来 完 成 的 。 无 级 变 速 传 动 装 置 的 液 压 系 统 通 常 采用 电 子 控 制 ,当 汽 车 达 到 一 定 的 车 速 ,通 过 车 速 传 感 器将 车 速 转 换 为 电 信 号 输 入

20、 到 ECU ,经 过 ECU 计 算 处 理适 时 输 出 信 号 给 脉 宽 调 制 电 磁 阀 ,利 用 电 磁 阀 来 控 制油 压 ,使 锁 止 离 合 器 结 合 。 输 入 到 脉 宽 调 制 电 磁 阀 的 电信 号 占 空 比 越 大 ,作 用 在 锁 止 离 合 器 的 压 力 也 就 越 大 ,锁 止 离 合 器 结 合 也 越 快 ,反 之 亦 然 。 液 力 变 矩 器 闭 锁 离合 器 的 控 制 实 际 上 是 主 从 动 盘 之 间 的 正 压 力 控 制 ,只要 合 理 控 制 主 从 动 盘 之 间 的 正 压 力 ,就 可 以 减 少 闭 锁时 的 转 矩

21、 扰 动 ,保 证 良 好 的 闭 锁 和 解 锁 品 质 4 。2. 3 液 力 变 矩 器 的 闭 锁 控 制 规 律液 力 变 矩 器 锁 止 离 合 器 的 闭 锁 控 制 实 质 上 属 于 换档 控 制 ,只 不 过 是 液 力 传 动 工 况 和 机 械 传 动 工 况 之 间的 换 档 问 题 5 。 因 此 ,也 可 以 应 用 自 动 换 档 规 律 来 确 定液 力 变 矩 器 的 闭 锁 控 制 规 律 。变 矩 器 的 闭 锁 控 制 应 当 满 足 以 下 要 求 :1) 应 使 车 辆 具 有 良 好 的 闭 锁 与 解 锁 品 质 ,以 使 换档 平 稳 ,保

22、证 车 辆 具 有 良 好 的 乘 坐 舒 适 性 。2) 尽 量 减 少 锁 止 离 合 器 的 闭 锁 或 解 锁 次 数 ,以 延长 锁 止 离 合 器 的 寿 命 。3) 闭 锁 和 解 锁 之 间 应 有 一 定 的 延 迟 ,以 防 止 或 减少 换 档 循 环 的 产 生 。由 于 CVT的 速 比 控 制 采 用 了 模 糊 控 制 策 略 ,具 有类 似 于 AT 干 预 换 档 的 功 能 ,即 当 油 门 突 然 变 大 (小 )时 ,CVT自 动 向 低 档 (高 档 ) 变 化 ,因 而 无 级 变 速 传 动系 统 能 够 很 好 地 反 映 驾 驶 员 的 意 图

23、 ;同 时 ,CVT具 有 速比 连 续 变 化 的 特 性 ,在 汽 车 未 达 到 闭 锁 车 速 之 前 ,不 断改 变 CVT的 速 比 ,使 液 力 变 矩 器 的 速 比 保 持 在 最 佳 闭锁 点 附 近 ,这 样 就 可 减 少 闭 锁 时 的 冲 击 ,确 保 良 好 的 闭锁 品 质 。 因 此 ,液 力 变 矩 器 的 闭 锁 控 制 可 以 选 择 结 构 最简 单 的 单 参 数 车 速 控 制 ,以 减 少 闭 锁 或 解 锁 次 数 ,有 利于 提 高 车 辆 的 乘 坐 舒 适 性 ,延 长 锁 止 离 合 器 的 寿 命 。从 车 辆 的 经 济 性 角 度

24、 来 看 ,由 于 液 力 变 矩 器 的 效率 始 终 小 于 1 ,因 此 车 辆 的 闭 锁 车 速 越 低 ,整 个 传 动 系统 的 效 率 越 提 高 ,经 济 性 越 好 ;从 闭 锁 品 质 上 讲 ,车 速越 低 ,相 应 的 发 动 机 转 速 也 较 低 ,闭 锁 时 的 冲 击 、 振 动也 较 低 ,而 且 滑 磨 功 也 相 对 较 低 ,有 利 于 延 长 离 合 器 的寿 命 。 但 是 ,必 须 保 证 在 闭 锁 时 发 动 机 具 有 足 够 大 的 扭矩 来 克 服 阻 力 ,以 防 止 熄 火 ,因 此 发 动 机 转 速 不 能 过低 。 同 时 ,

25、液 力 变 矩 器 的 速 比 从 0 变 化 到 最 佳 闭 锁 点 有一 段 时 间 ,汽 车 达 到 闭 锁 车 速 的 时 间 应 在 液 力 变 矩 器达 到 最 佳 闭 锁 点 的 时 间 之 后 ,以 确 保 液 力 变 矩 器 能 在最 佳 闭 锁 点 闭 锁 ,因 此 闭 锁 车 速 也 不 能 太 低 。根 据 以 上 原 则 可 得 变 矩 器 闭 锁 控 制 规 律 :闭 锁 车速 为 20 kmPh ,解 锁 车 速 为 15 kmPh (见 图 4) 。图 4 液 力 变 矩 器 闭 锁 控 制 规 律3 汽 车 起 步 仿 真 和 性 能 比 较以 装 备 了 机

26、 械 无 级 自 动 变 速 传 动 系 统 的 汽 车 为 研究 对 象 ,按 照 集 中 质 量 法 将 沿 直 线 行 驶 的 汽 车 起 步 时液 力 变 矩 器 锁 止 离 合 器 结 合 过 程 的 模 型 简 化 为 四 阶 弹簧 质 量 模 型 6 (图 5) 。该 模 型 作 了 以 下 假 设 :7第 25 卷 第 5 期 曹 建 国 等 : 液 力 变 矩 器 在 机 械 无 级 变 速 传 动 系 统 中 的 应 用图 5 变 矩 器 锁 止 离 合 器结 合 过 程 简 化 模 型 示 意 图1) 不 考 虑 油 门 瞬 态 变 化 时 发 动 机 输 出 转 矩 的

27、 动态 响 应 过 程 ;2) 不 考 虑 汽 车 及 传 动 系 统 的 扭 转 刚 度 和 粘 性 阻尼 ;3) 不 考 虑 无 级 自 动 变 速 系 统 液 压 执 行 机 构 的 动力 学 特 性 影 响 ,CVT速 比 和 速 比 变 化 率 之 间 只 用 一 个简 单 的 积 分 关 系 来 描 述 ;忽 略 了 锁 止 离 合 器 的 充 放 油特 性 对 闭 锁 和 解 锁 过 程 的 影 响 。描 述 锁 止 离 合 器 闭 锁 动 态 过 程 的 方 程 如 下 :Ie e = Te - MB - Tac (1)It t + Ct t = Tac + MT - Tin

28、(2)Is s = Tin icvt - T0 / i0 (3)IV V = T0 - bV 2V - Td (4)icvt = t / s (5) t = s icvt + s di/ dt (6) s = i0 V (7)式 中 : Te 发 动 机 输 出 转 矩 ; e 发 动 机 角 速 度 ;Ie 发 动 机 飞 轮 和 变 矩 器 泵 轮 的 惯 量 ; t 涡 轮 角 速 度 ;It 变 矩 器 涡 轮 和 CVT主 动 带 轮 的 惯 量 ;Ct 锁 止 离 合 器 的 结 构 阻 尼 系 数 ;Tac 锁 止 离 合 器 传 递 的 转 矩 ;Tin 主 动 带 轮 输 入

29、 转 矩 ; s 从 动 带 轮 角 速 度 ;Is CVT从 动 带 轮 和 主 减 速 器 的 惯 量 ;icvt CVT传 动 比 ;i0 主 减 速 器 的 速 比 ; V 车 轮 的 角 速 度 ;IV 车 体 和 轮 胎 的 等 效 惯 量 ;bV 汽 车 等 效 风 阻 系 数 ;diPdt CVT速 比 变 化 率 ; CVT传 动 效 率 ;T0 汽 车 驱 动 轴 上 的 输 出 扭 矩 ;Td 汽 车 阻 力 ,包 括 滚 动 阻 力 、 坡 度 阻 力 整 个动 态 系 统 用 状 态 方 程 的 形 式 描 述 为 :X = f ( X , U)Y = g ( X ,

30、 U)(8)式 中 系 统 的 输 入 变 量 、 状 态 变 量 、 输 出 变 量 分 别 为 :U = u1 u2 u3 T = Te Tac diPdt T (9)X = x1 x2 x3 x4 T = e icvt t V T (10)Y = y1 y2 T = e V T = x1 x4 T (11)系 统 的 状 态 方 程 为 :x1 = ( u1 - u2 - cx21 ) / Iex2 = diPdt = u3x3 = i0 ( IV + i20 Is ) x4 u3 - i0 x2 ( bV x24 + Td )IV + i20 Is + i20 It x22 +( u2

31、 + Kcx21 - Ct x3 ) x22 i20IV + i20 Is + i20 It x22x4 = ( u2 + Kcx21 - Ct x3 - It i0 x4 u3 ) i0 x2 - bVx24 - TdIV + i20 Is + i20 It x22其 中 : c = 2 B gD5 / 900由 状 态 方 程 可 以 看 到 ,系 统 是 具 有 3个 输 入 和 2个输 出 的 非 线 性 的 耦 合 系 统 。机 械 无 级 自 动 变 速 器 的 速 比 变 化 范 围 为 0. 442 2. 432 ,其 主 减 速 器 的 传 动 比 为 5. 246 6 ;五

32、 档 手 动 变 速器 (简 称 MT) 的 主 要 参 数 见 表 2 ,其 主 减 速 器 的 传 动 比为 4. 38。表 2 五 档 手 动 变 速 器 (MT) 的 主 要 参 数档 位 1 档 2 档 3 档 4 档 5 档MT 3. 416 1. 894 1. 28 0. 914 0. 757装 备 CVT的 汽 车 和 装 备 MT 的 汽 车 均 采 用 JL474发 动 机 作 为 动 力 源 ,二 者 以 100 % 的 油 门 起 步 ,通 过 计算 机 仿 真 ,汽 车 的 加 速 性 能 如 图 6 所 示 ,汽 车 原 地 起 步加 速 至 100 kmPh ,装

33、 备 CVT的 汽 车 用 了 19. 73 s ,而 装 备MT的 汽 车 用 了 23. 27 s ,前 者 的 加 速 性 能 明 显 好 于 后者 。 从 图 6 可 以 看 出 ,装 备 MT的 汽 车 在 换 档 过 程 中 由于 变 速 器 输 出 扭 矩 和 转 速 的 突 变 导 致 加 速 度 的 突 变 而产 生 冲 击 ,影 响 了 车 辆 的 舒 适 性 ,同 时 也 影 响 了 车 辆 的动 力 性 ,而 装 备 CVT的 汽 车 在 加 速 过 程 中 速 比 连 续 变化 ,加 速 平 稳 ,无 换 档 冲 击 。8 重 庆 大 学 学 报 (自 然 科 学 版

34、 ) 2002 年图 6 100 % 油 门 起 步 加 速 过 程 的 对 比4 结 论1) 装 备 机 械 无 级 自 动 变 速 器 的 汽 车 ,由 于 速 比 连续 变 化 及 变 矩 器 闭 锁 范 围 的 扩 大 ,其 动 力 性 和 燃 油 经济 性 均 好 于 装 备 液 力 机 械 自 动 变 速 器 的 汽 车 。 用 液 力变 矩 器 作 为 无 级 自 动 变 速 传 动 系 统 的 起 步 装 置 具 有 良好 的 起 步 性 能 ,且 控 制 简 单 。2) 装 备 了 带 有 液 力 变 矩 器 的 机 械 无 级 自 动 变 速器 的 汽 车 起 步 控 制

35、实 际 上 就 是 液 力 变 矩 器 锁 止 离 合 器的 最 佳 闭 锁 点 的 选 择 以 及 闭 锁 控 制 规 律 的 确 定 。 锁 止离 合 器 的 最 佳 闭 锁 点 选 取 在 偶 合 点 ,以 提 高 闭 锁 时 的乘 坐 舒 适 性 。 液 力 变 矩 器 闭 锁 控 制 规 律 采 用 单 参 数 控制 规 律 闭 锁 车 速 为 20 kmPh ,闭 锁 车 速 为 15 kmPh。3) 建 立 了 锁 止 离 合 器 闭 锁 、 解 锁 动 态 过 程 的 动 力学 模 型 ,该 系 统 是 具 有 非 线 性 特 性 的 耦 合 系 统 。 从 计算 机 仿 真

36、结 果 可 知 ,无 级 变 速 汽 车 的 加 速 性 能 明 显 好于 装 备 MT的 汽 车 ,而 且 加 速 平 稳 ,无 换 档 冲 击 。参 考 文 献 :1 王 红 岩 ,秦 大 同 ,周 云 山 ,等 . 汽 车 无 级 变 速 传 动 综 合 控 制的 研 究 J . 机 械 工 程 学 报 ,2000 ,36 (2) :38 - 41.2 KEIJU A. Development of a Metal Belt - Drive CVT Incorporating aTorque Converter for Use with 2 - Liter Class Engines J

37、 . SAEPaper , 1998 , (8) :1 241 - 1 248.3 朱 经 昌 . 液 力 变 矩 器 的 设 计 与 计 算 M. 北 京 :国 防 工 业 出版 社 ,1991.4 潘 旭 峰 . 现 代 汽 车 电 子 技 术 M. 北 京 :北 京 理 工 大 学 出 版社 ,1998.5 葛 安 林 . 车 辆 自 动 变 速 理 论 与 设 计 M. 北 京 :机 械 工 业 出版 社 ,1995.6 王 红 岩 ,秦 大 同 ,周 云 山 ,等 . 无 级 变 速 汽 车 速 度 巡 航 模 糊控 制 器 的 研 究 J . 汽 车 工 程 ,2000 ,22 (

38、4) :230 - 235.Application of Hydraulic Torque Converter Incorporated inMechanical Continuously Variable TransmissionCAO Jian 2guo1 , QIN Da 2tong1 , HU Jian 2jun1 , GON G wei 2lun2 , LI pei 2jun2(11State Key Laboratory of Mechanical Transmission , Chongqing University ,Chongqing 400044 , China ;21Ch

39、ongqing Qingshan Industry Co. , Ltd , Chongqing 402761 , China)Abstract: Continuously Variable Transmission which is the ideal transmission for automobile can improve dynamical andeconomical performance and reduce pollution emission effectively. Vehicle equipped with CVT where hydraulic torque conve

40、rteris acted as start clutch have better acceleration performance and its starting control is very simple. Based on performance testof hydraulic torque converter and simulation on lock - up dynamic process of torque converter clutch , matching characteristicbetween engine and torque converter is eva

41、luated , and the lock - up control rule of torque converter clutch and the controlstrategy of standing start of vehicle equipped with Continuously Variable Transmission with torque converter is proposed. Bycomputer simulation on start process , vehicle equipped with CVT have better acceleration performance than equipped with five- speed MT.Key words :hydraulic torque converter ;continuously variable transmission ; control strategy(责 任 编 辑 成 孝 义 )9第 25 卷 第 5 期 曹 建 国 等 : 液 力 变 矩 器 在 机 械 无 级 变 速 传 动 系 统 中 的 应 用