無級變速器電液控制系統研究開發畢業論文(存儲版)

　　

【正文】 t include three point：the clamp force control，the ratio control and the clutch contr01．Only when the three aspects are all in optimum state the vehicle function quota can elaborate pletely． (3)The advanced digital proportional electro—hydraulic controlling technology was applied on CVT to improve the controlling system of CVT．The structure and principle of highspeed on—off valve were introduced． (4)The digital valve were designed，and the math model of the digital valve built and analyzed through puter simulation with Matlab．The analysis shows that the digital valve has fine performance on dynamic and static state，and as the result，it can meet the requirement of electro—hydraulic controlling system of CVT． (5)Design of experiment was applied on the application parameters of the digital valve owing to the fluctuation of hydraulic pressure．In the end，we did bench test under the test condition we have to demonstrate the control—theory right or not． The test included constant speed ratio follow and step speed ratio follow，from the test resule we can see this control system effect all right and possess definite feasibility，but owing to limitation of test condition，we can’t proceed the next bench test and autotest．The result shows that the digital valve can meet the requirement of ratio controlling of CVT． The mostly innovation of the paper is to develop a step motor controlled digital valve suitable for electro—hydraulic controlling system of CVT and apply digital proportional controlling technology tO CVT．The test result shows that the digital valve has high controlling accuracy and reliability，and that digital proportional controlling technology can reduce the cost of electro—hydraulic controlling system．At the same time，it can improve the quality and the petitiveness of CVT，SO the digital proportional controlling technology has a bright future． Key Words：Metal belt VType Continuously Variable Transmission；CVT； Electro—hydraulic Controlling System；Digital Proportional Controlling Technology：Digital Valve湖南大學學位論文原創性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。并介紹了高速開關閥的結構承1工作原理。早期的CVT均采用電液伺服控制系統，該系統結構復雜，對油質要求十分嚴格， 控制損失較大，可移植性差，致使價格昂貴，限制了它的普及應用。隨著計算機的發展，采用數字技術控$lJcv39。(4)自主研制了步進式數字調壓閥，建立了數字調壓閥的數學模型并進行了仿真分析，锝到了各靜參數對系統壓力的影響規律。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫的成果作品。汽車工業歷經百余年取得了巨大的發展，究其原因，主要有兩點：首先是科學技術的不斷進步，給汽車工業的發展提供了必要的物質條件；其次是汽車工業本身為了不斷適應各個時期的社會背景(能源危機和環境污染等)，滿足人們對汽車使用性能的更高要求，在技術上不斷改革、創新。這些來自國家政府機構以及社會各個方面的壓力，迫使汽車生產商采取措施以滿足這些法規的要求.。無級變速器電液控制系統研究開發1．2金屬帶式無級變速器發展和現狀1．2．1無級變速器發展歷史簡述無級變速的發展已經有很長的歷史，早在1886年，德國的Daimlar Benz公司就已經將其應用在汽車上了，只是它是摩擦式無級變速器，是靠皮革或纖維制的圓盤和金屬圓盤的摩擦力來工作的，因而磨損十分嚴重，壽命很低，但其原理為后來所采用，這就是帶傳動式(Belt Drive)或鏈傳動式(chainDrive)cVT的前身。1972年，H，Van Doorne博士與DAF公司脫離，成立了自己的公司，即“Van Doorne’S Transmissie B．V”公司(簡稱VDT公司)，專門生產CVT， 所生產的CVT通稱為VDTCVT，從而開始了CVT的新時代。1995年9月，Honda公司開發了新一代金屬帶式CVT即Honda Multi Matic，它實現了離合器、換擋和夾緊力的全電子控制“1。1999年德國奧迪公司聯合LUK公司和Temie公司，開發完成了FF縱置式CVTMultitronie，成功地裝在輸出轉矩310Nm、排量2．8L的奧迪A6／A4和保時捷跑車上，并于2002年11月投放到中國市場。課題組基于引進樣品P81l無級變速器，設計了集成液壓控制模塊、電子控制裝置及發動機與無級自動變速器動態匹配的工程化軟件，成功地把原P81l 機械無級自動變速器改造成電子控制的無級自動變速器。對各種工況的控制策略也正在作更加深入的研究， 以使CVT的優越性更大限度的發揮出來。(2)提高燃油經濟性和動力性首先看下面兩個表，表1．1所示為一個典型的5檔自動變速器AT在各個檔位時的傳動效率，表1．2為幾種不同的無級變速器傳動效率的變化范圍。表1．3 Chrysler Voyager裝用不同變速器經濟性、動力性試驗改善工況4AT P884型CVT (％) 市區15．8(L／100 Km) 13．1(L／100 Km) 17 郊區公路12．7(L／100 Km) 11．1(L／100 Km) 13 經濟性90(Km／h)等速9．9(L／100 Km) 9．3(L／100 Km) 6 120(Km／h)等速13．0(L／100 Km) 13．5(L／100 Km) —4 0—30(Km／h) 2．5 S 2．5 S 0 動力性0—100(Km／h) 13．2 S 12．2 S 7．5 最大加速度4．8 m／s2 4．8 m／S2 O (3)結構簡單，成本低，可靠性高產品成本與可靠性依賴于產品的技術含量、材料，制造工藝等因素。所以，汽車排放中廢氣有害物含量高，污染環境嚴重。在無級變速液壓系統中，作為執行機構的液壓缸和液壓閥以及作為其動力源的液壓泵的特性對系統的性能及控制品質有著重要的影響。只有這三方面的控制都達到最佳狀態，才能充分發揮汽車的各項性能指標。電磁比例閥是模擬量控制，對工作環境要求極為嚴格， 而且國內磁性材料還存在許多問題，因而液壓閥會產生嚴重的非線性特性，直接導致系統的穩定性和重復性差，因此很難提高控制精度，確保CVT變速器的傳動效率。為了提高汽車的起步性能和行使平順性，在CVT前面和發動機之間通常要加裝液力變矩器等。(2)行星齒輪機構無級變速器的行星齒輪機構采用雙行星齒輪機構，行星架上固定有內、外行星齒輪和右支架，其中右支架是通過螺栓固定在行星架上，外行星齒輪和齒圈嚙合，內行星齒輪和太陽輪嚙合，它們可以實現前進和倒檔。它主要由油泵(齒輪泵和滾子葉片泵)、液壓調節閥(速比和帶與輪間壓緊力的調節)、傳感器(油門和發動機轉速)和主、從工作輪的液壓缸及管道組成，實現傳動無級變速的調節。當主、被動工作輪可動部分作軸向移動時，改變了傳送帶的回轉半徑，從而改變傳動比。即：通過控制主被動輪的可動部分的軸向移動，來改變傳動帶的回轉半徑，從而得到連續的傳動比“’。前進離合器和倒車離合器可采用脈寬調制電磁閥來控制其接合和分離。而夾緊力過大，因為除帶的節圓層外，帶與輪之間必然存在滑動， 故夾緊力過大也將增加不必要的摩擦損失，同樣也會降低傳動系的效率。由受力分析可得主動輪的推力為： ‰：筆竺掣業‰ (2．1) ‘Sill“p∥m COS“ 從動輪的夾緊力為： QDⅣ一S—O c．osa．TPoNn sintr 8刪(2．2) 2sina177。但是過大的傳動余量，會使金屬帶過度張緊，結果不僅使金屬帶的壽命縮短，也會使CVT變速器的效率降低。一從動輪輸出轉速。在不同的條件下，發動機的性能，如燃油消耗率、發動機輸出功率也存在著差異。這兩條曲線對應無級變速器兩種常用的不同工作模式。=1500rpm，這樣發動機理想經濟工作線包括兩條線，一條線是真正的經濟工作線，其功率水平在發動機額定功率的20％以上。從圖2．6發動機轉速調節特性曲線可知，無論是最佳經濟性還是最佳動力性， 在任意節氣門開度下，都能確定相應的發動機目標轉速。由此可見，起步平穩和離無級變速器電液控制系統研究開發合器滑磨是兩個矛盾的指標，如何使這兩個指標都能達到令人滿意的效果是離合器控制的關鍵o”。由于離合器接合過程中的滑磨功與片間正壓力有關。在各種條件下，它能保證汽車起步平順，發動機不熄火，因而在自動變速汽車以及手動變速汽車上都得到廣18泛的應用。同時，傳動桿的水平移動使速比控制杠桿向起步時相反的方向轉動，速比控制閥的輸入位移減小。利用精確測量的發動機與從動輪的轉速信號，可實現對CVT傳動器速比和夾緊力的精確控制。同時在選擇閥和系統的結構形式時，應該使不同功能子系統之間的影響達到最小。主調壓閥和夾緊力控制閥共同調節油泵出口壓力，即從動輪油缸的壓力，使從動輪產生適當的夾緊力，確保金屬帶的夾緊力在合適的范圍內。它由旋轉的齒圈和固定的電磁感應式傳感器兩部分構成。98“”’L] ．|驅筆毳L I動力，經濟模式選擇L_上I／0；路} 圖3．4 CVT控制系統硬件框圖尤級蹙遠器電液控制系統研咒開發3．2 CVT變速控制策略3．2．1夾緊力控制式(2．4)是用最簡單的解析表達式描述金屬帶夾緊力與最大傳遞轉矩的關系， 只是傳動效率偏低。“。CVT的實際速比通過測量發動機轉速和CVT輸出軸轉速可以得到。靠地由脈沖頻率或脈寬調節控制，抗干擾能力強，呵得到較高的開環控制精度。但是傳統的電液比例閥只能接牧連續變化的電壓或電流模擬信號，而計算機只能輸出數字信號。(1)增量式數字閥增量式數字閥是采用由脈沖數字調制演變而成的增量控制方式，以步進電機作為電氣機械轉換器，驅動液壓閥芯工作，因此又稱步進式數字閥。(2)脈寬調制式數字閥脈寬調制式數字閥的控制信號是一系列幅值相等、而在每一周期內寬度不同的脈沖信號。由于CVT的離合器控制及變速控制要求響應時間很短，因此采用高頻特性好的高速開關閥非常適合。●謦‘。針對數字比例技術和傳統的開關閥、伺服閥和電磁比例閥相比較具有的優勢，本文將數字比例技術應用到CVT電液控制系統中，設計了數字電液控制系統。用脈寬信號對連續信號進行調制，從而將連續信號調制成脈寬信號，以實現對目標壓力的跟蹤。當線圈斷電時，供油球閥6在供油口和控制口壓差的作用下向左運動，使回油球閥4向左運動打開，進油口關閉，回油口打開，工作油從工作油口進入，經回油口流回油箱”“。.。有時，閥中還設置用以提高閥的重復精度的零位子傳感器和用以顯示被控制量的顯示裝置”.。如下表3．1所示為幾種閥的性能比較““圳。電液比例閥多用于開環液壓系統中，實現對液壓參數的遙控，也可以作為信號轉換與放大元件用于閉環控制系統。已有的電磁比例閥靠電磁力推動調壓彈簧來調壓，由于閥心上的作用力有瞬態及穩念液動力、閥芯與閥套問的摩擦力和液壓卡緊力等不確定力，導致閥在往復工作過程中有較大的滯環，使得壓力控制精度較低，平穩性差。速比