自动解闭锁对传动装置平顺性和可靠性的影响及其规律控制参数分析

传动装置的自动解闭锁本质上属于换挡性能的一种，自动解闭锁性能影响车辆的平顺性及传动装置闭锁离合器摩擦片和内部轴系的可靠性，是传动装置评价指标体系中操控性评价指标之一。

自动解闭锁功能主要用以控制液力变矩器。液力变矩器是通过工作轮叶片和工作液体的相互作用，使机械能与液体动能相互转换来传递动力，具有无级连续改变转速和转矩的能力，对外负载具有良好的自适应性。液力变矩器简化了车辆的操纵，使其起步平稳、加速迅速，并且降低了传动系统的动载荷和振动，延长了动力传动系统的使用寿命。液力变矩器本质是液力传动，效率较低，需要在液力变矩器内部增加一套机械离合器，从而综合液力传动和机械传动的优点。

当变矩器满足闭锁条件时，传动装置电控单元TCU向闭锁电磁阀发出PWM电信号，打开电磁阀，主油路液压油进入闭锁离合器活塞，使变矩器泵轮和涡轮闭锁在一起，形成机械传动。随着闭锁离合器的接合，变矩器的泵轮、涡轮及涡轮轴都与发动机同速旋转。由机械传动取代了液力传动从而提高了传动效率。当变矩器满足解锁条件时，闭锁电磁阀断电，液压腔放油，变矩器则处于解锁状态，恢复液力传动。液力变矩器闭锁离合器控制油路如图3-56所示。

图3-56　液力变矩器闭锁离合器控制油路

自动解闭锁特性试验的主要目的是测试传动装置在解锁和闭锁两种工况下，在不同解锁点和闭锁点、不同油压特性曲线的条件下，得到传动输出加速度变化率、换挡冲击扭矩和操纵件的滑摩功。

自动解闭锁特性试验的条件是有动力源，可以是发动机或者电机，如果是电机，需要模拟发动机的动态扭矩。动力源和综合传动之间需要布置转速转矩传感器，传动和加载单元之间也需要布置转速转矩传感器。

（一）影响因素分析

1.自动解闭锁规律控制参数

实现液力变矩器闭锁控制的参数有单参数和双参数，共有以下7种方案。

（1）涡轮转速控制。

当涡轮转速达到一定值时，变矩器进行闭锁，这种控制方法只能在少部分油门开度下保证有合理的换挡规律。

（2）车速或变速器输出轴转速控制。

只有当车速或变速器输出轴转速达到一定值时才闭锁。在某些用途中，可以避免低挡范围内频繁闭锁，减少由此引起的冲击和磨损。

（3）变矩器转速比控制。

当变矩器的泵轮与涡轮转速比达到一定值（如耦合点传动比iM或最高效率速比i）时闭锁。这种方案从保证变矩器高效区考虑，比较合理，在各种油门开度下都能得到合理的效率和动力性能。

（4）涡轮转速-油门控制。

这种方案的依据是在一定油门开度下，变矩器闭锁的涡轮转速不同。油门大时涡轮转速高（晚闭锁），油门小时涡轮转速低（早闭锁）。可在不同的油门下获得比较理想的闭锁点，适用于车辆负荷经常变化的情况。

（5）车速-油门控制。

这种方案的条件是在一定油门开度下，只有当车速达到一定值时才闭锁，此方案类似涡轮转速-油门控制。(www.xing528.com)

（6）按排挡范围进行闭锁控制。

只有在某些排挡范围内才能实现闭锁，如前进挡或高挡范围内才能闭锁，而在其他排挡工作时，不论其转速多高，都只能在液力工况下工作。

（7）发动机转速和涡轮转速双参数控制。

发动机转速处于一定转速范围，并且涡速/发动机转速≥i，实现的功能为输出闭锁信号；接收到的发动机转速≤a r/min时，实现的功能为输出解锁信号；接收到的发动机转速≥b r/min时，实现的功能为输出解锁信号。

2.自动解闭锁控制策略

闭锁过程的控制常采用4段式的控制策略：

（1）快速充油阶段。图3-57中所标的容积率，这个阶段电磁阀处于完全打开的稳定状态，油压迅速增长，闭锁离合器达到初始接合状态。

（2）开环控制阶段。快速充油之后进入开环控制阶段，直到监测到发动机转速下降。

（3）闭环控制阶段。从发动机转速下降一直到监测到涡轮转速和泵轮转速同步。

（4）完全接合时间。当监测到涡轮转速和泵轮转速同步时，TCU发出电磁阀全开指令，闭锁离合器完全接合，完成闭锁。

图3-57　闭锁离合器闭锁过程分阶段控制策略

闭锁离合器快充油时间受油温、发动机转速以及闭锁离合器磨损等因素的影响，设定的初始值不能完全适应不同条件下的闭锁要求，需要采用自适应的控制策略根据前次的闭锁参数来自动修正初始参数。图3-58为闭锁离合器快充油过程自适应控制原理。系统检测闭锁前后发动机转速变化量，并与参考模型给定的标准值相比较，对快充油时间进行修正。开环控制阶段采用等斜率占空比控制，这段控制的初始占空比的大小及增长的斜率通过试验来确定。初始占空比的大小应随温度的变化而变化，因为相同占空比、不同温度时闭锁油压是不同的，需要通过试验来标定。闭环控制阶段以泵轮和涡轮滑差的变化为控制目标进行闭环控制，这个过程具有非线性、时变性的特性，可以采用PID迭代学习控制算法。

图3-58　闭锁离合器快充油过程自适应控制原理

（二）试验设计

对于自动解闭锁特性试验，传动输出配置整车惯量，分为解锁和闭锁两种情况，挡位覆盖3挡到最高挡，传动两侧输出按照水泥路面阻力进行加载，操纵件的油压特性分为特性1、特性2等，针对任意解闭锁策略工况条件下，得到不同的解闭锁品质，包含滑摩功、冲击度、换挡冲击等值。

（三）试验数据分析

传动装置整机台架自动闭锁性能试验需要记录的原始数据主要包括输入转速 （n1）、左输出转速 （nL）、右输出转速 （nR）、涡轮转速 （nT）、变速一排框架转速（nB）、车速（nV）、输入扭矩（M1）、左侧输出扭矩（ML）、右侧输出扭矩（MR） 等。

由于解闭锁过程中，各种参量都在动态变化，需要记录各参量随时间变化的曲线。某变矩器闭锁过程曲线如图3-59所示。通过对车速信号进行两次求导数，可得到系统的冲击度。通过传动输入转速和涡速的变化可以换算得到闭锁离合器摩擦元件主被动段转速变化情况，通过记录油压特性随时间的变化曲线，可以换算得到系统的滑摩功。通过记录传动输出的扭矩变化峰值，可以得到闭锁冲击峰值。