基于湿式离合器的商用车AMT动力传动系统一体化控制技术研究

发布时间：2017-09-14 11:39

  本文关键词：基于湿式离合器的商用车AMT动力传动系统一体化控制技术研究

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【摘要】：自1984年日本五十铃公司和富士公司在世界上最新研制成功电控AMT以来,国内外商用车机械式自动变速器(AMT)技术已经得到了不断的发展。AMT的换档规律、离合器控制、换档品质及换档噪声等问题一直是AMT应用技术的核心问题。尽管对换档规律的运用、离合器的模糊控制和换档品质的闭环控制进行了多方面的研究,但由于装有AMT车辆的发动机与AMT变速箱之间的主离合器为干式离合器,其离合器接合平稳性控制效果还不尽人意,从而影响了基于干式离合器的AMT整车起步和换档过程的平顺性,这些问题制约了AMT在整车市场上的进一步推广与应用。与干式离合器比较,湿式离合器的接合与分离特性、散热性及可靠性等性能都优于干式离合器。本文结合校企合作项目,在分析国内外商用车机械式自动变速器AMT技术现状的基础上,应用湿式离合器作为AMT变速器的主离合器,替代传统商用车发动机与AMT变速器之间的干式主离合器,对基于湿式离合器的商用车AMT变速器动力传动系统一体化控制技术进行了较深入研究,其主要研究内容如下:(1)在分析国内外AMT及湿式离合器研究现状的基础上,通过对湿式离合器接合过程的分析,分别对湿式离合器分离状态下的带排转矩以及接合过程所包括的挤压、压紧和粗糙接触三个阶段进行了湿式离合器转矩传递特性的建模与仿真,在此基础上通过试验验证了仿真结果的有效性;(2)依据基于湿式离合器的商用车AMT动力传动系统总成及整车参数,对基于湿式离合器的商用车AMT动力传动系统进行了整车建模与仿真,通过与试验结果的对比表明了仿真结果可以有效的反映车辆的真实运行情况,验证了整车仿真模型的有效性。(3)在分析湿式离合器接合压力的参数自调整PID控制方法以及油门开度和离合器主从动盘转速差对离合器压力影响的基础上,对基于驾驶员起步意图和离合器主从动盘转速差的起步过程湿式离合器接合压力模糊控制策略进行了较深入研究。针对模糊控制的特点,应用蚁群算法对起步过程湿式离合器接合压力模糊控制参数进行了优化方法研究。(4)在对AMT换档过程进行动力学分析的基础上,进行了基于湿式离合器带排转矩特性的AMT换档过程同步转速控制策略研究,并制定了基于双参数换档时刻控制策略的换档规律。研究表明,湿式离合器即使在完全分离的状态下,依靠液体的粘性剪切力能够传递一定的粘性转矩(即带排转矩),进而可通过带排转矩实现换档同步调速,满足与目标档位转速相匹配的要求。(5)依据整车仿真模型及整车与动力传动系统部件总成参数,进行了湿式离合器转矩传递特性对起步过程和换档过程影响的仿真与分析。起步过程的仿真分析表明,起步过程是湿式离合器接合过程中粘性转矩和粗糙转矩与发动机输出转矩共同作用的结果,湿式离合器接合过程中的挤压和压紧阶段粘性转矩和粗糙转矩的大小是影响起步过程的关键因素。换档过程的仿真分析表明,湿式离合器的排转矩特性可起到换档同步调速作用。(6)在进行商用车湿式离合器AMT动力传动系统一体化控制策略研究基础上,进行了基于湿式离合器的商用车AMT动力传动系统一体化电控系统软硬件开发。(7)在制定商用车AMT变速器动力传动系统一体化控制的换档规律基础上应用所开发的电控系统,进行了基于湿式离合器的商用车AMT动力传动系统一体化控制的整车起步与换档试验,验证了基于湿式离合器的商用车AMT起步与换档过程动力传动系统一体化控制策略的有效性。本文有关基于湿式离合器的商用车AMT动力传动系统一体化控制技术研究对湿式离合器在商用车AMT动力传动系统中的应用,以及进一步促进商用车AMT的技术发展具有理论与实际意义。
【关键词】：商用车 湿式离合器 AMT 动力传动系统 一体化控制
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-15
• 第1章 绪论15-26
• 1.1 研究背景及意义15-17
• 1.2 国内外商用车自动变速器的发展及研究现状17-20
• 1.2.1 国内商用车自动变速器的发展现状17-18
• 1.2.2 国外商用车自动变速器的发展现状18-20
• 1.2.3 TC+AMT的发展及研究现状20
• 1.3 湿式离合器的发展及研究现状20-22
• 1.4 动力传动系统一体化控制的发展与研究现状22-24
• 1.5 本文主要研究内容24-26
• 第2章 湿式离合器转矩传递特性的建模与仿真分析26-50
• 2.1 湿式离合器总成概述26-29
• 2.1.1 湿式离合器结构及工作原理26-28
• 2.1.2 湿式离合器液压系统和冷却系统结构及工作原理28-29
• 2.2 湿式离合器带排转矩数学模型29-31
• 2.2.1 带排转矩产生原理29-30
• 2.2.2 带排转矩的数学模型30-31
• 2.3 湿式离合器接合过程中粘性转矩和粗糙转矩的数学模型31-40
• 2.3.1 湿式离合器接合过程分析31-32
• 2.3.2 粘性转矩的数学模型32-38
• 2.3.3 粗糙转矩的数学模型38-39
• 2.3.4 湿式离合器接合过程中各阶段传递的总转矩39-40
• 2.4 湿式离合器转矩仿真模块与仿真分析40-45
• 2.4.1 带排转矩仿真模块与仿真分析41-42
• 2.4.2 粘性转矩仿真模块与仿真分析42-43
• 2.4.3 粗糙转矩仿真模块与仿真分析43-44
• 2.4.4 总转矩仿真模块与仿真分析44-45
• 2.5 湿式离合器接合过程转矩特性的台架试验与分析45-49
• 2.5.1 台架试验测试系统概述45-46
• 2.5.2 带排转矩特性的台架试验结果与分析46-47
• 2.5.3 接合过程转矩传递特性的台架试验结果与分析47-49
• 2.6 本章小结49-50
• 第3章 基于湿式离合器的商用车AMT动力传动系统整车仿真模型50-59
• 3.1 商用车湿式离合器与AMT总成结构50-51
• 3.2 整车动力学仿真模型51-56
• 3.2.1 整车仿真模型参数51-52
• 3.2.2 驾驶员输入参数仿真模型52-53
• 3.2.3 发动机输出特性仿真模型53
• 3.2.4 湿式离合器仿真模型53-54
• 3.2.5 AMT变速器仿真模型54-55
• 3.2.6 PCU控制器模型55
• 3.2.7 车辆负载模型55-56
• 3.3 整车仿真模型验证56-57
• 3.4 本章小结57-59
• 第4章 基于湿式离合器的商用车AMT起步过程控制策略研究59-77
• 4.1 起步过程评价指标59-60
• 4.2 起步过程动力学分析60-61
• 4.3 车辆起步阶段湿式离合器接合过程分析61-62
• 4.4 起步过程湿式离合器接合压力模糊控制策略62-69
• 4.4.1 湿式离合器接合压力的参数自调整PID控制方法概述62-64
• 4.4.2 油门开度和离合器主从动盘转速差对接合压力的影响64-65
• 4.4.3 驾驶员起步意图和主从动盘转速差对接合压力的影响65
• 4.4.4 起步过程中湿式离合器接合压力控制的模糊规则65-68
• 4.4.5 基于驾驶员起步意图和离合器主从动盘转速差的起步过程湿式离合器接合压力模糊控制策略68-69
• 4.5 基于蚁群算法的湿式离合器接合压力模糊控制参数优化方法69-75
• 4.5.1 蚁群算法的基本原理70-71
• 4.5.2 蚁群算法解集空间的构建71-72
• 4.5.3 基于蚁群算法的模糊控制参数优化方法72-74
• 4.5.4 蚁群算法优化结果分析74-75
• 4.6 本章小结75-77
• 第5章 基于湿式离合器带排转矩特性的AMT换档过程同步转速控制策略研究及换档规律制定77-89
• 5.1 换档过程评价指标77-78
• 5.2 AMT换档过程分析78-80
• 5.2.1 AMT换档过程动力学分析78-79
• 5.2.2 惯性锁环式同步器工作过程分析79
• 5.2.3 同步器传递转矩数学模型79-80
• 5.3 基于带排转矩特性的AMT换档过程同步转速控制策略80-84
• 5.4 基于双参数换档时刻控制策略的换档规律制定84-87
• 5.4.1 动力型换档规律的制定84-85
• 5.4.2 经济型换档规律的制定85-87
• 5.4.3 综合型换档规律的制定87
• 5.5 本章小结87-89
• 第6章 湿式离合器转矩传递特性对起步及换档过程影响的仿真分析89-94
• 6.1 湿式离合器转矩传递特性对起步过程影响的仿真分析89-91
• 6.2 湿式离合器转矩传递特性对换档过程影响的仿真分析91-92
• 6.3 本章小结92-94
• 第7章 基于湿式离合器的商用车AMT动力传动系统一体化电控系统94-103
• 7.1 电控系统总体方案94-95
• 7.2 电控系统软件结构95-96
• 7.3 电控系统控制程序实现方式96-97
• 7.4 电控系统硬件构成97-102
• 7.4.1 微处理器模块97-98
• 7.4.2 电源模块98-99
• 7.4.3 模拟信号采集模块99-100
• 7.4.4 数字信号采集模块100
• 7.4.5 占空比信号输出模块100
• 7.4.6 选换档电机驱动模块100-101
• 7.4.7 CAN通信模块101-102
• 7.5 本章小结102-103
• 第8章 基于湿式离合器的商用车AMT整车试验与分析103-109
• 8.1 整车数据采集和处理系统及整车试验测试系统103-105
• 8.1.1 整车数据采集和处理系统103-104
• 8.1.2 整车试验测试系统104-105
• 8.2 起步试验与分析105-107
• 8.3 换档试验与分析107-108
• 8.4 本章小结108-109
• 第9章 全文总结109-112
• 9.1 本文研究内容109-111
• 9.2 本文创新点111
• 9.3 展望111-112
• 参考文献112-122
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果122-123
• 致谢123

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本文编号：849811