文献综述论文5000字

汽车起步过程的离合器控制

摘要：机械式自动变速器是对使用手动齿轮变速箱和干式摩擦离合器的传统动力传动系统进行改造，实现操作自动化而形成的一种机电一体化装置。从实际应用角度出发，深入分析了汽车起步过程中离合器接合控制的主要影响因素。以降低起步冲击度和减少离合器滑磨功为原则，提出了一种离合器控制策略。

关键词：自动变速器;离合器控制;控制策略

The clutch control for automotive start-up process Abstract:The conventional driveline with manual gearbox and dry clutch can be retro-fitted to maniplate automatically, so that the electric-mechanical components or the Automated Mechanical Transmission has been obtained. The mostly influent factors of the clutch engagement during start-up process have been analysed thoroughly from the practical point of view. The strategy of clutch control has been proposed on the principle of lessening the start-up jerk and the friction work.

Key words:automatic transmission; clutch control; control strategy

引言：汽车的传统动力传动系统使用手动齿轮变速箱和干式摩擦离合器,其缺点是起步和换挡控制比较复杂,要求驾驶员具有较丰富的经验。在汽车工业特别发达的今天,城市交通极其繁忙,不熟练的非职业驾驶员越来越多,汽车保有量不断增加,燃油费用时有上涨。人们自然地提出了车辆操纵简单、容易、节省燃料、提高传动系寿命等的要求。

机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission—AMT)是对传统动力传动系统进行改造,利用电子控制装置和液压、气动或电动执行机构实现齿轮变速箱和干式摩擦离合器的操作自动化。这样的自动变速器不仅具有液力自动变速器自动换挡的优点,而且保留了手动齿轮变速箱的传动效率高、结构简单、成本低以及容易维护等优点[1]。

但是AMT因其在换挡时存在动力中断等缺点,影响汽车行驶舒适性[2-3]。双离合器自动变速器(Dual-Clutch Transmission, DCT)是在电控机械式自动变速器的基础上发展起来的,其动力通过两个离合器分别联结的两根空套同心输入轴传递,相邻各挡的被动齿轮交错与两输入轴上的对应齿轮啮合,配合两离合器的控制,能够实现在不切断动力的情况下换挡,从而大大缩短了换挡时间,有效提高了换挡品质[4-5]。

在车辆起步过程中,离合器控制问题具有非线性、时变、强耦合与难于建模的特征,给传统的控制理论和控制方法的应用带来了一定的局限性。由于车辆起步时存在驾驶员的意图、车况、路况的多变性以及对乘员舒适性、离合器磨损、发动机不能熄火等要求,因此如何控制离合器的接合过程是自动变速器的核心和难点。

1 课题研究的意义

1.1 自动变速器的主要型式

汽车自动变速器常见的有四种型式：分别是液力自动变速器（AT)、机械无级自动变速器（CVT)、电控机械自动变速器（AMT)、双离合器自动变速器（DCT ）。

目前轿车普遍使用的是AT ，AT 几乎成为自动变速器的代名词，但本课题研究的主要是AMT 以及DCT 这两种新型变速器以及它们的优缺点对比，引言已作简介，在此不再赘述。

1.2 自动变速器的意义

汽车起步性能的好坏是决定汽车动力性能品质的一个主要方面，主要有两个方面的性能要求：起步过程中成员的舒适性和起步过程的快速性，这是两个相互冲突的性能指标。这就需要对起步过程中传动系的动态进行适当的控制，尤其是离合器结合过程的控制，使起步冲击和滑磨得到综合控制，以提高乘员的舒适性和动力传动系部件的使用寿命。现在的汽车多装备自动变速器，它操作简单、驾驶舒适、安全性高，已成为车用变速器的发展主流，适合于越来越多的女性和老年用户的需求，驾驶者可以全神贯注地注视路面交通而不会被换挡搞得手忙脚乱。为此人们发展了多种形式的自动变速系统，但是到目前为止还没有一种尽善尽美的自动变速系统产生。正是由于汽车变速系统本身的复杂性和使用环境的变化多端，造成了自动变速系统研究的困难。需解决两个方面的难题，汽车起步性能和换挡性能。因此也引发了对自动变速器车辆起步控制问题研究的热潮。

2 起步性能评价指标

对车辆起步过程进行定量评价时,所提出的客观评价指标主要有离合器起步接合时间、冲击度和滑磨功[ 1, 6 ] 。

2.1 离合器起步接合时间

从控制器发出起步指令到离合器完全接合为止所耗费的时长即为离合器起步接合时间。整个起步过程耗费的时间由5部分构成(式( 1) ) , 良好的起步品质要求在起步平顺的基础上起步时间尽量的短。

S tart =t 1+t 2+t 3+t 4+t 5 (1) 式中, t 1为机械响应时间；t 2为消除离合器间隙时间；t 3为克服道路阻力时间；t 4为离合器滑磨时间；t 5为离合器完全接合时间。

2.2 冲击度

冲击度j 是车辆纵向加速度对时间的导数, 其数学表达式为:

dt dT I i r dt T T d I i r dt da j out w o w out w o =-==)( (2) 式中, Tout 为变速器输出转矩；T w 为车轮上的牵引转矩；I w 为输出轴以及汽车平移质量换算到输出轴上的惯量；r 为驱动轮滚动半径；i 0为主减速器传动比。