汽车无级变速传动系统起步控制分析与仿真

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1、重庆大学硕士学位论文1983年。日本五十铃公司率先研究成功NAVl5型电控机械式自动变速器，并装于ASKA轿车投放市场获得成功。美国伊顿公司也成功地实现重型货车手动变速器的自动化。1985年，日野公司推出EE．DRIVE型自动变速器，并进行了百万公里的试验。1998年，大众公司在欧洲推出的3升Loup车，更显示出机械自动变速器的杰出性能。电控机械式自动变速器的主要问题是起步和换档时离合器的结合过程对车辆动态性能的影响，其问题关键集中在控制系统对外界和车辆状态的辩识以及离合器磨损的检测和补偿控制方面【3-51。液力机械自动变速器(简称AT)，具有分级连续变速和变矩的能力，对外部负载有良好的自

2、动调节和适应能力，这为简化驾驶操纵，实现车辆平稳起步和加速迅速提供了保证，同时利用液力传动本身特有的减振、降噪性能，可降低传动系统的尖峰载荷和扭转振动，延长传动系的使用寿命，提高了乘坐舒适性。世界第一台液力机械自动变速器诞生于1939年，自70年代后，随着计算机和电子技术的应用，液力机械变速器的性能得到大幅度改善。据1999年统计，美国和日本的轿车分别有80％和75％装备了液力机械自动变速器。为了进一步提高液力机械自动变速汽车的动力性、经济性和换档平顺性，有关学者对变速器的换档点控制、变矩器锁止控制、换档期间发动机转矩控制、油压控制和系统故障安全与自诊断等方面开展了进一步的研究工作。但与有

3、级机械自动变速器相比，液力机械自动变速器结构复杂，零件加工难度大，生产成本较高，而且传动效率还不够高【6母】。机械无级自动变速器(简称CVT)，具有传动比变化连续、传递动力平稳、操纵方便等特点，是真正意义上的无级变速传动，在其速比变化范围内，消除了电控机械式自动变速传动和液力机械变速传动中档位的概念。电控机械式自动变速器是切断动力换档，换档时离合器必须分离，油门随之减小，挂新档后离合器再结合，油门再相应加大。这样，不仅损失了很多加速能力，而且扩大了发动机转速剧烈变化的范围，加深了非稳定工作程度，从而使发动机的动力性和经济性指标恶化、换档平顺性下降以及乘坐舒适性变差；而无级变速则完全不同，它

4、可保持发动机油门与转速不变，通过调节CVT的传动比改变车速，以达到道路负荷与发动机功率新的平衡。变换传动比时，相应的工作点在发动机特性图上无任何换档跳跃或功率损失，它使汽车具有一个没有“漏洞”的牵引性能。无级自动变速传动具有速比连续变化特性，并结合电子控制技术，可以控制发动机在最佳燃油经济线或最佳动力线上运行，从而可以更有效地提高车辆的动力性和燃油经济性，减少排放污染。早期的机械无级变速传动是通过两个锥体改变接触半径而实现传动比连续变化，但由于接触部分挤压应力太高，难以进入实用化。1955年，荷兰DAF公司在汽车上试装采用‘V’形橡胶带的CVT，但因该传动机构体积过大，传动比太小，又受皮带

5、寿命的影响，无法满足汽车行驶的要求。德国PW公司从1956年起，开始21绪论研究链传动的CⅥ，德国大众汽车公司等公司也曾在轿车上装用过这种变速器。到80年代，机械无级变速传动出现了技术上的突破，橡胶皮带被由许多薄钢片穿成的金属带代替，使其与两个锥轮的槽在连续可变的半径上接触来改变传动比。变速器的主、从动工作带轮均由可动部分和不可动部分组成，带轮的可动部分和不可动部分形成的v型槽与v型金属带啮合。在工作中，通过控制主、从动工作带轮的可动部分的轴向移动，改变了金属传动带的工作半径，从而改变传动比。目前机械无级变速器商品化最成功的产品是金属带式无级自动变速器，它是70年代由荷兰VDT(vanDo

6、ome'sTransmissieB．v)公司开发并生产的。1987年，日本富士重工与欧洲的Ford和Fiat几乎同时将金属带式无级自动变速器装车投放市场并获得成功。至今，装备金属带式无级变速器的汽车排量己达到2升，装车数量已超过百万辆。日本富士重工、德国ZF等公司都进行了不同变速器的对比试验，试验结果表明，装备金属带式无级变速器的汽车与装备四档液力机械自动变速器的同类汽车相比，燃油经济性提高大约8％～12％，加速性能(O～100km／h)提高约7．5％～11．5％，有害排放物减少10％左右。因此，越来越多的国家逐渐采用无级传动装置，同时各国学者也投入大量的物力及财力去研究开发这种新型的传动

7、装置，可以说机械无级变速器是最具有发展前途的自动变速器之一【l“”】。1．3金属带式无级变速器的起步装置cVT通过连续改变速比，使汽车的燃油经济性、动力性和操作方便性达到最佳状态，但它与机械变速器相比，也有不足之处，就是不能通过改变速比使变速器实现真正意义下的空档。所以当汽车起步和由前进改为倒退行驶时，必须通过离合器切断发动机的动力来实现。目前金属带式无级变速器的起步装置主要有三大类：湿式多片离合器、电磁离合器及液力变矩