CN114017498B - 一种离合器结合平顺性的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于变速器的离合器控制领域，具体涉及一种离合器结合平顺性的控制方法，包括：获取发动机转速；获取变速箱挡位；确定离合器比例电磁阀的起步占空比；调节所述离合器比例电磁阀至所述起步占空比；在第一预设时间内，将离合器比例电磁阀的占空比由所述起步占空比均匀增加至100％。本发明通过调节双流传动系统中的变量泵使得发动机转速不变的情况下快速使离合器主动盘的转速降到最低，让主从动盘之间的转速差达到最小值，因此让后续比例流量阀调节离合器主从动盘滑摩的转速差区间大大减小，提高了离合器使用寿命，同时便于挡位实现快速结合。

Description

一种离合器结合平顺性的控制方法

技术领域

本发明属于变速器的离合器控制领域，具体涉及一种离合器结合平顺性的控制方法。

背景技术

车辆从起步到正常行驶的整个过程中，驾驶员可根据需要操纵离合器，使发动机和传动系暂时分离或逐渐接合，以切断或传递发动机向传动系输出的动力。它的作用是使发动机与变速器之间能逐渐接合，从而保证汽车平稳起步；暂时切断发动机与变速器之间的联系，以便于换档和减少换档时的冲击；当汽车紧急制动时能起分离作用，防止变速器等传动系统过载，从而起到一定的保护作用。离合器类似于开关，接合或断离动力传递作用，离合器机构其主动部分与从动部分可以暂时分离，又可以逐渐接合，并且在传动过程中还要有可能相对转动。离合器的主动件与从动件之间不可采用刚性联系。任何形式的汽车都有离合装置，只是形式不同而已。但是离合器需要尽量做到接合平稳，否则会出现相对明显的换挡顿挫。本次水田式拖拉机采用的是湿式离合器，湿式离合器主要依靠液压工作，由液压缸驱动活塞推动离合器摩擦片结合。

同时结合目前拖拉机普遍使用的双流传动技术，双流传动系统比功率大、调速范围宽以及能实现无级调速。虽然这种传动系统在使用HST模式时能够实现平顺起步，但是在负载增大或是在阻力偏大的工况下因为HST模式提供不了足够的功率因而必须使用HMT模式起步。这种传动系统所使用的湿式离合器在使用HMT模式起步结合控制时，控制过程无法达到理想效果，究其原因，是因为电磁阀开度对于离合器无法实现准确，平顺的结合动作，导致换挡时会出现明显的换挡顿错感觉，影响驾驶员的操作与乘坐舒适体验。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能提高起步平顺性的离合器结合平顺性的控制方法，以避免在离合器结合过程中出现换挡冲击的现象，提升换挡品质。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种离合器结合平顺性的控制方法，包括：

获取发动机转速；

获取变速箱挡位；

根据所述发动机转速和所述变速箱挡位，确定离合器比例电磁阀的起步占空比；

调节所述离合器比例电磁阀至所述起步占空比；

在第一预设时间内，将离合器比例电磁阀的占空比由所述起步占空比均匀增加至100％；

所述起步占空比从预设的转速-占空比配置规则中获取，所述转速-占空比配置规则中包含不同档位、不同发动机转速对应的起步占空比，所述起步占空比是离合器结合过程中能够使车辆产生运动的离合器比例电磁阀的最小占空比。

在本发明的一可选实施例中，所述变速箱为液压机械无级变速箱；所述离合器结合平顺性的控制方法还包括：在调节所述离合器比例电磁阀至所述起步占空比之前，将变速箱液压传动系统的传动比调节至预设值。

在本发明的一可选实施例中，所述预设值为所述液压传动系统的最小传动比。

在本发明的一可选实施例中，所述转速-占空比配置规则采用如下方法获得：

设定实验档位；

在发动机转速区间内选定多个发动机实验转速；

在每个发动机实验转速下分别调节离合器比例电磁阀的占空比，使占空比由0逐步增大；

当车速开始发生变化时，记录下离合器比例电磁阀的占空比，该占空比即为所述起步占空比，重复本步骤，获得每一个发动机实验转速下，离合器比例电磁阀的起步占空比；

切换实验档位，并重复上述步骤，获得每个实验档位下，不同发动机实验转速对应的起步占空比。

在本发明的一可选实施例中，所述发动机转速区间由发动机万有特性曲线得出。

在本发明的一可选实施例中，所述在每个发动机实验转速下分别调节离合器比例电磁阀的占空比，使占空比由0逐步增大，包括：

调节离合器比例电磁阀的占空比，使占空比由0线性递增。

在本发明的一可选实施例中，所述在每个发动机实验转速下分别调节离合器比例电磁阀的占空比，使占空比由0逐步增大，包括：

调节离合器比例电磁阀的占空比，使占空比由0按照预设步距离散式递增。

在本发明的一可选实施例中，所述转速-占空比配置规则为转速-占空比图，所述转速-占空比图采用如下方法获得：

步骤a、设定挡位数为x₁，因为每个挡位的操作方法一致，因此以一挡为例；设定发动机正常转速区间为n₁～n_y，将发动机转速区间均匀分为y-1段共y个点，分别为n₁,n₂,n₃...n_y-2,n_y-1,n_y；占空比的值为b％，调节占空比的单位变化差值为0.5％，第m₁次确定的占空比的实验值为(b+0.5m₁)％；每个挡位的占空比确定实验测试次数为y×m₁；

占空比实验开始时，初始化b％＝0；

步骤b、将发动机的转速调至n₁，赋值占空比的值为b％，将挡位挂至一挡，观察车速传感器是否有车速的变化，如果没有变化，则令(b+1)赋值给b，并且重复步骤b；

若实验车速传感器观察到车速的变化，则确定一挡，发动机转速为n₁的条件下让离合器进入滑摩状态且使车辆产生运动的最小占空比为当前的值b₁％；

步骤c、保持挡位不变，分别调节发动机转速为n₂,n₃...n_y-2,n_y-1,n_y并重复步骤b，得到一挡挡位下发动机转速为n₂,n₃...n_y-2,n_y-1,n_y时对应的让离合器进入滑摩状态且使车辆产生运动的最小占空比分别为b₂％,b₃％...b_y-2％,b_y-1％,b_y％；

步骤d、得到一挡挡位下y个不同的发动机转速分别对应的让离合器进入滑摩状态且使车辆产生运动的最小占空比之后，用(b₁,n₁(，(b₂,n₂)；(b₂,n₂)，(b₃,n₃)...(b_y-2,n_y-2)，(b_y-1,n_y-1)；(b_y-1,n_y-1)，(b_y,n_y)这y-1组数据确定y条直线段，将y条直线段相连得到挡位为一挡时发动机转速-占空比图；

步骤e、更换挡位，重复上述步骤a，b，c，d得到剩余挡位发动机转速-占空比图。

在本发明的一可选实施例中，所述第一预设时间为0.8-1.5s。

在本发明的一可选实施例中，所述第一预设时间为1s。

本发明的技术效果在于：。

本发明通过调节双流传动系统中的变量泵使得发动机转速不变的情况下快速使离合器主动盘的转速降到最低，让主从动盘之间的转速差达到最小值，因此让后续比例流量阀调节离合器主从动盘滑摩的转速差区间大大减小，提高了离合器使用寿命，同时便于挡位实现快速结合。

本发明通过对离合器结合过程中的充油阶段和滑摩转矩交接阶段控制来实现离合器的平顺结合，且同时可以有效的缩短离合器结合的反应时间，做到响应迅速结合平顺。

本发明通过控制器对比例流量阀进行控制来调节流量，比例流量阀的流量可以通过程序占空比施行调节，试验及测试过程可操作性强。

附图说明

图1是本发明的实施例所提供的离合器结合平顺性的控制方法的流程图；

图2是本发明的实施例所提供的预设转速-占空比配置规则的流程图；

图3是本发明的实施例所提供的转速占空比图；

图4是本发明的实施例所提供的双流传动离合系统的原理图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

以下结合本发明在一种新型双流传动系统中的应用，对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，所述新型双流传动系统包括机械传动系统10和液压传动系统20，其中机械传动系统10包括输入轴11、第一传动轴12、第二传动轴13、行星变速器14、输出轴15、第一离合器16和第二离合器17；液压传动系统20包括变量泵21和液压马达22。

所述输入轴11与第一转动轴传动配合，所述第一传动轴12与变量泵21传动配合，所述第一离合器16的主动盘安装在第一传动轴12上，第一离合器16的从动盘与第二离合器17的从动盘传动配合，第二离合器17的从动盘与行星变速器14的输入端连接，第二离合器17的主动盘与安装在第二传动轴13上，第二传动轴13与液压马达22传动配合，行星变速器14的输出端与输出轴15传动配合。

所述新型双流传动系统有以下两种工作模式：

机械传动模式(HST)，该模式下，第一离合器16的主动盘和从动盘结合，第二离合器17的主动盘和从动盘分离，此时液压传动系统20的动力无法传递至行星变速器14；动力仅通过机械传动系统10进行传递。

液压机械双流传动模式(HMT)，该模式下，第一离合器16的主动盘和从动盘分离，第二离合器17的主动盘和从动盘结合，此时第一转动轴的动力无法通过机械传动结构直接传递到行星变速器14，而是先将动力传递至液压传动系统20，液压传动系统20再通过第二传动轴13和第二离合器17将动力传递给行星变速器14，所述变量泵21的传递流量可以线性变化，进而实现整个传动系统的无级变速。

如图1所示，基于上述新型双流传动系统，本发明的离合器结合平顺性的控制方法具体为：

S100：获取发动机转速，将发动机转速信号传感器采集到的实时发动机转速进行处理后输出给控制器。

S200：获取变速箱挡位，驾驶员通过换挡手柄输入具体的换挡挡位指令。

S300：根据所述发动机转速和所述变速箱挡位，确定离合器比例电磁阀30的起步占空比，所述起步占空比从预设的转速-占空比配置规则中获取，所述转速-占空比配置规则中包含不同档位、不同发动机转速对应的起步占空比，所述起步占空比是离合器结合过程中能够使车辆产生运动的离合器比例电磁阀30的最小占空比；因此，在此步骤之前，还需要执行以下步骤：

S300’预设转速-占空比配置规则，如图2所示，包括：

S310：设定实验档位，例如设定挡位数为x₁；

S320：在发动机转速区间内选定多个发动机实验转速，例如，设定发动机正常转速区间为n₁～n_y，将发动机转速区间均匀分为y-1段共y个点，分别为n₁,n₂,n₃...n_y-2,n_y-1,n_y；发动机转速区间可由发动机万有特性曲线得出，而发动机区间分段点y根据具体实验所要求的精度确定，实验要求精度越高y的取值越大；

S330：在每个发动机实验转速下分别调节离合器比例电磁阀30的占空比，使占空比由0逐步增大，例如，占空比的值为b％，调节占空比的单位变化差值为0.5％，第m₁次确定的占空比的实验值为(b+0.5m₁)％；每个挡位的占空比确定实验测试次数为y×m₁；占空比实验开始时，初始化b％＝0；

S340：当车速开始发生变化时，记录下离合器比例电磁阀30的占空比，该占空比即为所述起步占空比，重复本步骤，获得每一个发动机实验转速下，离合器比例电磁阀30的起步占空比，例如，将发动机的转速调至n₁，赋值占空比的值为b％，将挡位挂至一挡，观察车速传感器是否有车速的变化，如果没有变化，则令(b+1)赋值给b，并且重复上述步骤；若实验车速传感器观察到车速的变化，则确定一挡，发动机转速为n₁的条件下让离合器进入滑摩状态且使车辆产生运动的最小占空比为当前的值b₁％；保持挡位不变，通过拖拉机手油门分别调节发动机转速为n₂,n₃...n_y-2,n_y-1,n_y并重复上述步骤，得到一挡挡位下发动机转速为n₂,n₃...n_y-2,n_y-1,n_y时对应的让离合器进入滑摩状态且使车辆产生运动的最小占空比分别为b₂％,b₃％...b_y-2％,b_y-1％,b_y％；得到一挡挡位下y个不同的发动机转速分别对应的让离合器进入滑摩状态且使车辆产生运动的最小占空比之后，用(b₁,n₁)，(b₂,n₂)；(b₂,n₂)，(b₃,n₃)...(b_y-2,n_y-2)，(b_y-1,n_y-1)；(b_y-1,n_y-1)，(b_y,n_y)这y-1组数据确定y条直线段，将y条直线段相连得到挡位为一挡时发动机转速-占空比曲线，如图3所示；

S350：切换实验档位，并重复上述步骤，获得每个实验档位下，不同发动机实验转速对应的起步占空比，得到每个档位的发动机转速-占空比曲线。

需要说明的是，以上仅为本发明的一个优选实施例，可以理解的是，除上述实施例外，本领域技术人员应当能够在本发明的启示下对上述方法进行适应性调整，例如在调节占空比时，可以直接采用线性调节的方式来获得更加准确的起步占空比。

S400：调节所述离合器比例电磁阀30至所述起步占空比，需要说明的是，离合器初始状态下，其换挡液压缸处于未充液状态，因此在执行本步骤之前需要先将离合器比例电磁阀30开度调至最大，对换挡液压缸进行充液，充液时间为t₁，

其中V表示离合器换挡液压缸容积；q表示比例电磁阀开度最大时的流量；离合器换挡液压缸容积可由具体的液压缸产品参数得到；所述的比例电磁阀开度最大时的流量可以由具体型号的比例电磁阀产品参数得到。

S500：在第一预设时间内，将离合器比例电磁阀30的占空比由所述起步占空比均匀增加至100％；保持电磁阀开度为100％，使离合器片压实；具体的第一预设时间是根据实际对车辆换挡的需求来确定，滑摩时间不宜过长，过长会有大量滑摩功损失且离合器使用寿命下降；时间过短则会因为瞬时比例阀流量改变使离合器结合油压突变，无法有效控制结合平顺性。因此一般取值0.8-1.5s，优选1s。

另外，由于本实施例应用于液压机械双流传动系统，当系统处于液压机械双流传动模式液压系统的传动比也会对起步占空比造成影响，原因在于，影响起步占空比的主要因素是离合器主动盘与从动盘的转速差，而液压系统的传动比会直接决定离合器主动盘的转速；为此本发明在确定起步占空比时需要将液压系统的传动比调至一固定值，而转速-占空比的配置规则也应当是在该固定值下做出的。

具体的，在调节所述离合器比例电磁阀30至所述起步占空比之前，将变速箱液压传动系统20的传动比调节至预设值，所述预设值为所述液压传动系统20的最小传动比，以使离合器主动盘以能够以最小的转速与从动盘结合，进一步保证其平顺性。

在一具体示例中，所用比例电磁阀的参数如下：额定工作电压为12V，线圈匝数为300匝，动衔铁直径为8mm，阀芯最大位移为1.5mm，运动质量为0.0042kg，线圈电阻为5，弹簧预压缩量为2.3mm，弹簧刚度为730N·m-1，黏性阻尼系数为2.3N·m·s-1，液动力系数为0.006×2E6 N·m-1，最大流量15L/min。离合器换挡液压缸容积为250ml。

本示例应用于水田拖拉机，水田拖拉机共有4个挡位，发动机转速区间为1000-2400n/min；选择发动机区间分段点为8。

假设装备有该双流传动系统的轮式拖拉机正在以HMT模式准备起步进行开沟的工作，驾驶员调节挡位至一挡，因为开沟阻力比较大，需要将发动机转速提高。驾驶员手动将手油门调大，此时发动机转速为1850转。同时控制器控制电磁阀以最大流量通油时间为t＝250ml/15L/min＝1s。本实验发动机转速-占空比图如图3所示。控制器通过程序里写入的发动机转速-占空比图曲线得到一挡发动机转速为1850转时让离合器进入滑摩状态且使车辆产生运动的最小占空比为26％；调节电磁阀占空比为26％，此时车辆已经开始有了运动并通过控制器控制占空比在1s内由,26％变为100％，车辆平顺的起步；最后再让电磁阀保持100％，保证离合器压实。在车辆由静止至完全起步的整个过程中，车速传感器检测到车辆起步速度的变化比较均匀，并未发生突变的情况，且驾驶员反馈也并无换挡冲击现象。

综上所述，本发明通过调节双流传动系统中的变量泵21使得发动机转速不变的情况下快速使离合器主动盘的转速降到最低，让主从动盘之间的转速差达到最小值，因此让后续比例流量阀调节离合器主从动盘滑摩的转速差区间大大减小，提高了离合器使用寿命，同时便于挡位实现快速结合。本发明通过对离合器结合过程中的充油阶段和滑摩转矩交接阶段控制来实现离合器的平顺结合，且同时可以有效的缩短离合器结合的反应时间，做到响应迅速结合平顺。本发明通过控制器对比例流量阀进行控制来调节流量，比例流量阀的流量可以通过程序占空比施行调节，试验及测试过程可操作性强。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。

在整篇说明书中提到“一个实施例”、“实施例”或“具体实施例”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”或“在具体实施例中”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的发明实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本发明精神和范围的一部分。

还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。

另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。

如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个”、和“该”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在…中”的意思包括“在…中”和“在…上”。

本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。

本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。

因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换亦在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。

Claims (5)

1.一种离合器结合平顺性的控制方法，其特征在于，包括：

获取发动机转速；

获取变速箱挡位；

根据所述发动机转速和所述变速箱挡位，确定离合器比例电磁阀的起步占空比；

调节所述离合器比例电磁阀至所述起步占空比；

在第一预设时间内，将离合器比例电磁阀的占空比由所述起步占空比均匀增加至100％；

所述起步占空比从预设的转速-占空比配置规则中获取，所述转速-占空比配置规则中包含不同档位、不同发动机转速对应的起步占空比，所述起步占空比是离合器结合过程中能够使车辆产生运动的离合器比例电磁阀的最小占空比；

所述转速-占空比配置规则为转速-占空比图，所述转速-占空比图采用如下方法获得：

步骤a、设定挡位数为x₁；设定发动机正常转速区间为n₁～n_y，将发动机转速区间均匀分为y-1段共y个点，分别为n₁,n₂,n₃...n_y-2,n_y-1,n_y；占空比的值为b％，调节占空比的单位变化差值为0.5％，第m₁次确定的占空比的实验值为(b+0.5m₁)％；每个挡位的占空比确定实验测试次数为y×m₁；占空比实验开始时，初始化b％＝0；

步骤b、将发动机的转速调至n₁，赋值占空比的值为b％，将挡位挂至x₁挡，观察车速传感器是否有车速的变化，如果没有变化，则令(b+1)赋值给b，并且重复步骤b；若实验车速传感器观察到车速的变化，则确定x₁挡发动机转速为n₁的条件下让离合器进入滑摩状态且使车辆产生运动的最小占空比为当前的值b₁％；

步骤c、保持挡位不变，分别调节发动机转速为n₂,n₃...n_y-2,n_y-1,n_y并重复步骤b，得到x₁挡挡位下发动机转速为n₂,n₃...n_y-2,n_y-1,n_y时对应的让离合器进入滑摩状态且使车辆产生运动的最小占空比分别为b₂％,b₃％...b_y-2％,b_y-1％,b_y％；

步骤d、得到x₁挡挡位下y个不同的发动机转速分别对应的让离合器进入滑摩状态且使车辆产生运动的最小占空比之后，用(b₁,n₁)，(b₂,n₂)；(b₂,n₂)，(b₃,n₃)...(b_y-2,ny-2)，(b_y-1,ny-1)；(b_y-1,n_y-1)，(b_y,n_y)这y-1组数据确定y条直线段，将y条直线段相连得到挡位为一挡时发动机转速-占空比图；

步骤e、更换挡位，重复上述步骤a，b，c，d得到剩余挡位发动机转速-占空比图。

2.根据权利要求1所述的离合器结合平顺性的控制方法，其特征在于，所述变速箱为液压机械无级变速箱；所述离合器结合平顺性的控制方法还包括：在调节所述离合器比例电磁阀至所述起步占空比之前，将变速箱液压传动系统的传动比调节至预设值。

3.根据权利要求2所述的离合器结合平顺性的控制方法，其特征在于，所述预设值为所述液压传动系统的最小传动比。

4.根据权利要求1所述的离合器结合平顺性的控制方法，其特征在于，所述第一预设时间为0.8-1.5s。

5.根据权利要求1所述的离合器结合平顺性的控制方法，其特征在于，所述第一预设时间为1s。

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