电控机械类自动变速机(amt)换挡规律研究与仿真

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1、电控机械类自动变速机(AMT)换挡规律研究与仿真1绪论1.1汽车自动变速器的概述汽车自动变速器己经发展了70多年，目前世界上使用最多的汽车自动变速器大体分为三类：液力自动变速器（AT）、无级自动变速器（CVT）和电控机械式自动变速器（AMT）[1]。AT是目前变速器领域里发展最为成熟、应用最为广泛的一类自动变速器，最大特点是换档过程不中断动力，但是，工作效率低、结构复杂、制造相对困难、成本高也是AT缺点。CVT技术即无级变速技术，是真正无级化了，它的优点是重量轻，体积小，零件少，与AT比较具有较高的运行效率

2、，油耗较低，但其缺点也明显，即传动带很容易损坏，不能承受较大的载荷，只能限用于低功率和低扭矩汽车。AMT是在传统的干式离合器和固定轴式变速器的基础之上，应用控制理论和微电子技术，用电子控制器作为核心，通过气动、液压或者电动执行机构对油门踏板、选换挡机构以及离合器进行操作，从而实现车辆起步和换挡自动操作，其为有级变速器的一种。1.2汽车AMT换挡规律概况1.2.1换挡规律的分类当车速达到规定车速时就进行换挡操作，而且每个挡位规定的车速都是固定不变的。单参数换挡规律虽然简单，但无法实现驾驶员的干预换挡，并且其换

3、挡点的选取一般在发动机的最高转速，这样势必造成汽车在中小油门行驶换挡时，发动机转速高，噪音增大，对发动机件产生急剧的磨损，使用寿命降低，同时油耗增加，燃油经济性降低。双参数换挡规律是在单参数换挡规律的基础之上发展起来，它实现了驾驶员的干预换挡。其控制参数的选择主要包括：车速与油门开度、液力变矩器泵轮转速与涡轮转速、车速与发动机转矩，其中采用车速与油门开度作为控制参数又可分为等延迟型、发散型、收敛型与组合型等四种。双参数换挡规律是针对汽车在稳定行驶的情况之下，但对于汽车行驶的路况来讲，要复杂的许多，稳定行驶只

4、是其中的一部分而已，双参数换挡规律未考虑其影响，有可能导致频繁换挡和意外换挡的出现。针对以上问题，显然双参数换挡规律无法充分的发挥出汽车的优越性能，为此，葛安林教授提出了动态三参数换挡规律，它将反映车辆运行动态的过程三个参数（车速、油门开度、加速度）作为换挡控制的参数。研究结果表明，三参数换挡规律能显著改善汽车的加速性、燃油经济性、乘坐舒适性，并有效延长零部件寿命[13]。2最佳动力性换挡规律的研究2.1汽车的动力性指标主要包括汽车的最高车速、汽车的加速时间和汽车的最大爬坡度三个指标。汽车的最高车速，顾名思

5、义，是指汽车在水平良好路面上（混凝土或沥青路面）所能达到的最高行驶速度。汽车的加速时间，其指汽车超车的加速时间和原地的起步加速时间。前者是指汽车用最高档或者次高档由某一车速开始全力加速行驶至某一车速所需要的时间；后者是指汽车由第一档起步行驶，并且以最大的加速度依次换至最高档后，到达某一预定速度或距离所需时间。汽车的加速时间是用来表征车辆的加速能力。汽车的最大爬坡度，是指汽车满载时在良好的路面上一档的最大爬坡度，它表征汽车的爬坡能力。对于载货汽车，尤其是越野汽车，汽车的最大爬坡度是一个很重要的指标[16]。上

6、述汽车的动力性指标，对不同类型、不同用途以及使用条件受限的车辆来讲，各项指标的具体数值得要求也是不尽相同的。举例来讲，对于经常在公路上行驶的汽车来说，此时汽车的最高车速起到主要作用，而类似于跑车的高级轿车，其加速时间的要求就相对更高。2.2汽车动力方程的建立在研究换档规律的过程中，需要得到发动机转速和发动机负荷(油门开度)、转矩之间的关系。但是由于发动机的转速和负荷、转矩之间的相互关系很复杂，只能通过试验的方法得到发动机转速、负荷及转矩的数据，再对试验数据分析处理，进行曲线拟合得到三者之间的关系[19]。本

7、论文研究所需的试验数据如表2.2所示，在一定的油门开度下，发动机输出转矩曲线可以由试验数据利用高次多项式拟合而成，本论文在满足精度的需求的条件下，利用MATLAB软件对其进行二次多项式的拟合，得到的不同油门开度下发动机输出转矩曲线，不同曲线之间运用样条插值法进行曲面的拟合，如果不同油门开度的曲线越多，那么插值拟合的曲线就越精确。这样就可以根据有限的数据建立起发动机的数值模型。图2.4即为本研究所得到的发动机转矩特性曲线图。3最佳燃油经济性换挡规律的研究.........213.1汽车燃油经济性评价指标及其计

8、算....213.1.1汽车燃油经济性评价指标.......213.1.2汽车各个工况下的油耗计算.........223.2汽车燃油消耗方程式的建立....243.3发动机负荷特性......243.4解析法制定最佳燃油经济性换挡规律的研究......263.5本章小结......284最佳换挡规律的改进研究.........294.1改进研究换挡规律的意义........294.2改进型最佳动力性换挡规律的研