湿式双离合器自动变速器的起步控制

万方数据
１４６
油温变化对卸的影响如式（３）
ｒ△ｐ。６０℃＜ｔ＜１００℃
Ｉ
卸＝Ｊ△ｐ。一ＫＩＩｔ ｔ≤６０℃ ， （３）
【卸。＋Ｋ。ｔ ｆ≥１００℃
式中却。为油温ｔ在６０—１００ ｏＣ时的离合器压力增 量；Ｋｉ。为低温修正系数；瓦，为高温修正系数．
起步过程的另一个重要参数，即离合器压力的
极值ｐ～，可根据发动机部分负荷特性，离合器要完 全传递这个扭矩所需要的压力值计算．如果控制过
湿式双离合器自动变速器的核心和难点是车辆 起步过程中的离合器控制…，其控制目标既要提高 车辆起步过程的平稳性，防止冲击度过大，保证发动 机稳定运转，又要保证起步过程的滑摩功不能过大． 若离合器接合速度过快，将破坏起步的平稳性，引起 发动机转速较大波动，甚至造成发动机熄火或抖动； 反之，离合器的接合速度过慢，发动机转速会迅速升 高，滑摩功大大增加。离合器油温迅速上升，降低离 合器使用寿命，无法满足起步的快捷性要求．
程中离合器压力值超过ｐ一，会造成发动机转速过 快下降，甚至导致发动机熄火，起步舒适性下降【６】．
ｐ一与节气门开度和发动机转速的关系如图２所示 （油温为６０—１００℃）．
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标值靠近，根据实际压力值与目标压力的差值及其 变化率调整ＰＩＤ的控制参数Ｋ，Ｋ，Ｋ，完成对目标 压力实时随动控制．程序控制流程如图３所示，Ｋ。， Ｋ；，毛模糊规则如表ｌ一３所示，文中的非模糊化方 法采用ＭＩＮ·ＭＡＸ一重心法．
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１—７７７５．２０１０．０２．００５
湿式双离合器自动变速器的起步控制
程秀生，冯 巍，陆中华，刘 玺，顾 强
（吉林大学汽车工程学院，吉林长春１３００２５）
摘要：针对湿式双离合器自动变速器起步平稳性差、滑摩功大的问题，根据双离合器自动变速器的 自身结构特点，提出两个挡同时参与起步过程的控制策略，并给出程序流程图．采用基于模糊ＰＩＤ 控制的离合器压力控制方法。实现了离合器压力的精确控制．通过３种不同节气门开度的起步试验 和短时间连续起步停车试验，以验证该控制策略的有效性．试验结果表明，离合器压力控制算法适 应性强，起步控制策略能够适应各种不同工况的起步要求． 关键词：湿式离合器；双离合器自动变速器；起步控制；模糊ＰＩＤ控制；离合器压力 中图分类号：Ｕ４６３．２１２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—７７７５（２０１０）０２—０１４５—０５
起步过程的另一个关键问题是离合器油温控制， 起步过程的平稳舒适性要求与离合器油温控制是两 个相互矛盾的指标，在选择卸时一定要保证两者的 平衡，在不导致离合器油温过高的情况下，选择较小 的△：Ｐ，以保证起步舒适性，若离合器油温过高，却也 要增加．卸与节气门开度和离合器主从动盘转速差 的关系如图１所示．文中的离合器压力值是指双离合 器压力传感器输出电压值，单位是ｍＶ，特在此说明．
助于延长离合器寿命；②两挡起步增加了起步过程 摩擦副的数量，使起步过程更加平顺、柔和；③两挡 起步策略可以满足在Ｄ挡和Ｒ挡的快速切换．
为排除车载电瓶电压波动对离合器压力控制的 影响，首先根据各种控制参数，得到系统的目标压 力，然后应用模糊ＰＩＤ控制算法，控制离合器压力向 目标压力值靠近．因目标压力不会随电瓶电压改变， 即使电瓶电压发生变化，ＴＣＵ可以根据目标压力实 现离合器压力的精确控制．
节气门开度大表明驾驶者要快速起步，这时要 选择相对较大的压力增量△ｐ，同时离合器主从动盘 转速差觚是一个修正量，因文中采用两个挡同时参 与起步，ｌ，２挡离合器的主从动盘转速差不同，选择 １挡离合器主从动盘转速差为Ａｎ．当Ａｎ较大时要增 加△ｐ；当△ｎ减小到一定范围时，表明车辆已经开始 运动，要减少△ｐ，通过离合器的滑摩使车辆平稳起 步；当Ａｎ小于某一值Ａ时，表明ｌ挡离合器将要接 合完毕，这时要逐渐分离２挡离合器，快速接合ｌ挡 离合器，迅速完成起步过程．起步过程中若驾驶者踩 下制动踏板，当ｌ挡离合器没有接合时，表明这时车 速较低，要迅速分离两个离合器，防止发动机转速降 到怠速以下，影响舒适性；当１挡已经接合完毕，表 明车速较高，则通过发动机转速来判断是否分离离 合器．在整个起步过程中都要判断发动机转速是否 过低，当发动机转速降到怠速转速以下时，要迅速分 离两个离合器，防止发动机熄火．
由式（Ｉ）得冲击度』与离合器摩擦力矩的变化
率警相关，而警与离合器接合速度直接相关，因
Ｕ‘
Ｕ‘
此＿『的控制就是离合器压力变化率的控制；由式（２） 得滑摩功￡与离合器主从动盘转速差、离合器摩擦 力矩ｔ和滑摩时间相关，在湿式离合器中，离合器 油温与滑摩功有着密切关系，当滑摩功过大时，离合 器油温会快速升高，因此文中用离合器油温来体现 滑摩功．
ｔｈｅ ｃｌｕｔｃｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｓｔｒｏｎｇ ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｃａｎ ａｄａｐｔ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗｅｔ ｃｌｕｔｃｈ；ｄｕａｌ ｃｌｕｔｃｈ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；ｓｔａｒｔｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｆｕｚｚｙ ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｃｌｕｔｃｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ
要减少．『，必然要通过离合器滑摩来实现，在存 在转速差条件下，若离合器滑摩时间相对输入扭矩 过长，就会产生大量滑摩功，造成离合器油温快速升 高，导致湿式离合器的扭矩传递特性急剧下降’３圳， 甚至烧毁离合器片，起步舒适性无法保证．因此在湿 式离合器的起步控制过程中，如何平衡冲击度，和 离合器油温这两个相互矛盾的指标”ｊ，是起步控制 策略要解决的关键问题．
ＰＢ
ＰＭ
ＰＳ
ＰＢ
ＰＭ
ＰＳ
ＰＭ
ＰＭ
ＰＳ
ＰＭ
ＰＭ
ＰＳ
Ｅ一册一阼邝趵耶豫肌
ＰＭ
ＰＭ
ＰＳ
３试验结果分析
试验的硬件环境如下．试验车的控制器采用 ＩＮＦＩＮＥＯＮ的ＸＣｌ６４ＣＳ十六位微处理器为主控芯 片，模拟信号采用无源ＲＣ滤波电路进行信号滤波， 脉冲信号使用光电隔离芯片进行隔离处理，需要分
文虫采用两挡同时起步的策略，两个离合器各
自有一个压力的极值，分别为Ｐ。。和Ｐ：一，因２挡主 从动盘转速差要比Ｉ挡大，为使两个离合器滑摩功
接近，ｐ：。应相对较小，两者与ｐ。的关系为
Ｐｌ。。一Ｐｏ＋Ｐ２～＝Ｐｍ＝，
（５）
（ｐｌ一一Ｐｏ）ｉ西一（ｐ２一一Ｐｏ）ｉｇｌ＝０，（６） 式中Ｐ。为克服离合器回位弹簧和各种摩擦阻力的
２ 两挡起步策略
两个前进挡同时参与起步过程，与一挡起步相 比，两个挡起步有如下几个优点：①在城市工况下， 起步停车非常频繁，若只用ｌ挡起步，会造成ｌ挡离 合器片磨损加剧，而２挡参与起步过程，两组离合器 片分担了磨损量，使两组离合器片磨损更加均匀，有
Ｆｉｇ．１
图１ 离合器压力增量图
Ｃｌｕｔｃｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ｇｒａｐｈ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｐｏｏｒ ｓｍｏｏｔｈｎｅｓｓ ａｎｄ ｂｉｇ ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌ ｗｏｒｋ ｉｎ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｄｕａｌ ｃｌｕｔｃｈ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｑｕｉｐｐｅｄ ｗｉｔｈ ｗｅｔ ｃｌｕｔｃｈ，ａｎｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＤＣＴ，ｔｈｅ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｏｆ ｔｗｏ ｇｅａｒｓ ｗｏｒｋｉｎｇ ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｉｎ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｅｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ
Ｋｐ模糊规则表
Ｋｐ ｆｕｚｚｙ ｒｕｌｅ ｌｉｓｔ
表３蜀模糊规则表
Ｔａｂ．３ Ｋｄ ｆｕｚｚｙ ｒｕｌｅ ｌｉｓｔ
ＮＢ ＮＭ ＮＳ ＺＯ Ｐｓ
ＰＭ ＰＢ
ＮＢ ＰＳ ＰＳ Ｐｓ ＰＳ ＰＳ ＰＭ ＰＭ
ＮＭ
ＮＳ
ＰＭ
ＰＭ
ＰＭ
ＰＭ
ＰＭ
ＰＭ
ＰＭ
ＰＢ
ＰＭ
ＰＢ
ＰＭ
ＰＢ
ＰＭ
ＰＢ
ＰＳ
ＰＭ
ＰＢ
ＰＢ
ＰＭ
ＰＭ
ＰＢ
ＰＭ
ＰＭ
Ｓｔａｒｔｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｗｅｔ ｄｏｕｂｌｅ ｃｌｕｔｃｈ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
Ｃｈｅｎｇ Ｘｉｕｓｈｅｎｇ，凡ｎｇ Ｗｅｉ，Ｌｕ Ｚｈｏｎｇｈｕａ，Ｌｉｕ Ｘｉ，Ｇｕ Ｑｉａｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｊｉｌｉｎ １３００２５，Ｃｈｉｎａ）
起步开始
设簧两个离合器目标压力初值和
姜 一一一一一一 离合器压力控制阀占空比初值 划
纠
通过查表算法确定目标压力增量 计算两个离合器的目标压力
莒目暮标压瞿力ｊ；的磊误翕差萋及袤其变鬓化萎率在厂荤］Ｈ完！ｌ全！接１５合磬
≮通过模糊控制器确定Ｋ，Ｋ，蚝 计算离合器压力控制阀占空比增量
图２离合器压力极值图
Ｆｉｇ．２ Ｃｌｕｔｃｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｅｘｔｒｃｍｕｍ ｇｒａｐｈ
万方数据
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起步过程的评价指标
车辆起步的离合器控制是根据路况和驾驶者的
意图，合理地控制离合器的接合过程，使车辆按驾驶
者意图起步．离合器控制应满足：①避免发动机熄
火；②避免产生使乘员感到不舒适的抖动、冲击；③
避免传动系统中产生过大的动载荷；④有利于延长
ｌ一～≈… 离合器的使用寿命；⑤充分体现驾驶者的意图．
起步过程理论上的评价指标主要有冲击度
ｉ一鱼。一１逊竖
， ， １＿ 、－
、‘７
。ｄｔ２
Ｂｍ ｒｄ ｄ￡’
离合器的滑摩功¨１
一ｌ
Ｌ＝Ｊ疋（∞。一∞。）ｄｔ，
（２）
ＪｔＯ
式中秽为车速；艿为汽车旋转质量换算系数；ｍ为整
车质量；ｉ。为起步挡位速比；ｉ。为主减速比；叼。为变速 器传动效率；“为车轮滚动半径；疋为离合器摩擦力 矩；∞。为发动机转速；甜。为离合器从动片转速．
ｐ一还与离合器油温有密切关系．当离合器油
温升高时，离合器传递扭矩能力下降．ｐ一随离合器 油温ｒ的变化关系为
ｒｐ～ ６０℃＜ｔ＜１００℃
ｐ一＝｛ｐ一一Ｋｌｔ
Ｌｐ。。＋Ｋｈｔ
ｔ≤６０ ｏＣ，（４）
ｔ≥１００ ｏＣ
式中Ｋ为低温修正系数；蚝为高温修正系数；ｐ。一 为油温ｔ在６０～１００ ｏＣ时的离合器压力极值．
目前，车辆的起步控制是一个前进挡参与起步 过程，但对双离合器自动变速器（ｄｕａｌ ｃｌｕｔｃｈ ｔｒａｎｓ． ｍｉｓｓｉｏｎ，简称ＤＣＴ）却并不适用，这种起步策略会导 致ＤＣＴ的两个离合器磨损不均匀，降低离合器的使 用寿命．文中针对ＤＣＴ的结构特点，为同时满足平 稳性和滑摩功这两个矛盾的指标，提出两个前进挡 参与起步过程的控制策略，应用模糊ＰＩＤ控制，控制 离合器实际压力，并进行试验，以验证该控制策略的 合理性．
初始压力；ｉ。。为１挡速比；ｉ。：为２挡速比 根据以上控制策略，分别得到两个离合器的目
标压力值，然后采用模糊ＰＩＤ控制方法。卜１０ｊ，调整离 合压力控制阀的占空比，使实际离合器压力值向目
万方数据
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图３控制程序流程图 Ｆｉｇ．３ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｌｏｗ ｄｉａ蓼ａ／ｌｌ
表１ Ｔａｂ·１
收稿日期：２００９—０９—１２
基金项目：国家“８６３”计划项目（２００６ＡＡｌｌ０１０９）
作者简介：程秀生（１９５０一），男，吉林长春人，教授，博士生导师（ｘｉｕｓｈｅｎｇ．＿ｃｈｅｎｇ＠ｙａｈｏｏ．咖．ｃｎ），主要从事汽车自动变速理论与控制技术
研究． 冯巍（１９８ｌ一），男，吉林长春人，博士研究生（ｆｅｎｇｗｅｉ６４９＠１６３．ｏｏｍ），主要从事汽车自动变速理论与控制技术研究．
ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ＤＣＴ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｗａｓ ｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｃｌｕｔｃｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｃｌｕｔｃｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂａｓｅｄ Ｏｆｆ ｆｕｚｚｙ ＰＩＤ ｃｏｎｔｒ０１．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｗｅｒｅ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｔｅｓｔ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｈｒｏｔｔｌｅｓ ａｎｄ ｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅ ｓｔａｒｔ—ｓｔｏｐ ｉｎ ａ ｓｈｏｒｔ ｔｉｍｅ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ