雷雨田，高瑞娟（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710119）

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試驗(yàn)用某型混動變速器換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計

雷雨田，高瑞娟
（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710119）

摘要：基于某型混動變速器換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，采用TPC16-16控制器，設(shè)計并搭建對應(yīng)的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過控制5組電磁閥工作來控制氣路通斷，從而驅(qū)動選擋氣缸和換擋氣缸動作，完成擋位切換。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確完成擋位切換，滿足項(xiàng)目需求，符合作者的設(shè)計初衷。

關(guān)鍵詞：換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)；換擋控制系統(tǒng)；TPC16-16控制器

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.05.004

高瑞娟，就職于陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司。

CLC NO.: U462.1Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)05-29-03

引言

現(xiàn)階段，純電動汽車前景被廣泛看好，具有無污染節(jié)能等優(yōu)勢。但存在續(xù)駛里程短，電池價格高、壽命短，充電時間長等嚴(yán)重缺點(diǎn)[1-2]。混合動力采用兩種或兩種以上能量作為動力源，自身能夠充電，降低了對蓄電池的要求，正在成為全球很多國家軌道新技術(shù)的發(fā)展方向[3-4]。與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)車相比，混合動力內(nèi)燃機(jī)也有許多優(yōu)勢，如將發(fā)動機(jī)控制在高效運(yùn)行區(qū)、減少了怠速、降低了噪聲，明顯降低了油耗量及排放[5]。針對混合動力汽車所具有的優(yōu)勢，本文依據(jù)某混動試驗(yàn)項(xiàng)目要求，基于混動變速器換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，采用TPC16-16控制器，設(shè)計并搭建對應(yīng)的控制系統(tǒng)。

1、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理

混合動力變速器的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，除了要保證換擋過程平順、反應(yīng)靈敏、無沖擊、還要保證換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)有足夠的設(shè)計精度、可靠性和操縱特性以滿足換擋過程控制的需要。此外，換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體積還應(yīng)盡可能的小，以便于在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間有限的混合動力客車中使用[6]。

某型混動變速器換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用氣動模式，通過電磁閥控制氣路通斷，驅(qū)動選擋氣缸和換擋氣缸動作，從而完成擋位切換。氣缸上預(yù)置了磁缸和磁感應(yīng)開關(guān)，依據(jù)磁感應(yīng)開關(guān)的工作情況判斷擋位是否切換完成。

擋位切換方式為：空擋—X擋—空擋。擋位切換方式如下表1所示：

表1　擋位切換表

2、控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1控制系統(tǒng)工作原理

依據(jù)上述換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理，試驗(yàn)用控制系統(tǒng)需對5組電磁閥以及6組磁感應(yīng)開關(guān)進(jìn)行控制，從而完成擋位切換和判斷?？刂葡到y(tǒng)基于TPC16-16控制器搭建，TPC16-16控制器采用表格設(shè)置漢字顯示的方式代替繁瑣的編程工作，操作便捷、簡單實(shí)用、功能強(qiáng)，可以顯著降低應(yīng)用過程的難度和開發(fā)周期。

本文所述的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制單元，使用了8路手動開關(guān)量輸入信號，6路磁感應(yīng)開關(guān)輸入信號，5路電磁閥輸出信號，7路指示燈輸出信號。輸入輸出端口定義為圖1，控制電路為下圖2所示：

圖1　輸入輸出端口定義

圖2　控制電路圖

2.2控制系統(tǒng)程序設(shè)計

換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制單元控制程序如下：

第1行：輸入端X1（N）有效時，輸出端Y3（EV3）定時工作1秒鐘500毫秒后結(jié)束；

第2行：輸入端X1（N）有效時，延時500毫秒；輸出端Y1（EV1）定時工作500毫秒后結(jié)束；

第3行：輸入端X11（Ⅲ）與輸入端X12（Ⅳ）同時有效時，輸出端Y9（燈N）定時工作10小時后結(jié)束；本行由X8（復(fù)位N）停止；

第4行：輸入端X2（R）有效時，輸出端Y5（EV5）定時工作1秒鐘后結(jié)束；

第5行：輸入端X2（R）有效時，延時500毫秒；輸出端Y2（EV2）定時工作500毫秒后結(jié)束；

第6行：輸入端X9（Ⅰ）與輸入端X14（Ⅵ）同時有效時，輸出端Y10（燈R）定時工作10小時后結(jié)束；本行由X12（Ⅳ）停止；

第7行：輸入端X3（1）有效時，輸出端Y5（EV5）定時工作1秒鐘后結(jié)束；

第8行：輸入端X3（1）有效時，延時500毫秒；輸出端Y1（EV1）定時工作500毫秒后結(jié)束；

第9行：輸入端X9（Ⅰ）與輸入端X13（Ⅴ）同時有效時，輸出端Y11（燈1）定時工作10小時后結(jié)束；本行由X12（Ⅳ）停止；

第10行：輸入端X4（2）有效時，輸出端Y2（EV2）定時工作500毫秒后結(jié)束；

第11行：輸入端X11（Ⅲ）與輸入端X14（Ⅵ）同時有效時，輸出端Y12（燈2）定時工作10小時后結(jié)束；本行由X12（Ⅳ）停止；

第12行：輸入端X5（3）有效時，輸出端Y1（EV1）定時工作500毫秒后結(jié)束；

第13行：輸入端X11（Ⅲ）與輸入端X13（Ⅴ）同時有效時，輸出端Y13（燈3）定時工作10小時后結(jié)束；本行由X12（Ⅳ）停止；

第14行：輸入端X6（4）有效時，輸出端Y4（EV4）定時工作1秒鐘后結(jié)束；

第15行：輸入端X6（4）有效時，延時500毫秒；輸出端Y1（EV1）定時工作500毫秒后結(jié)束；

第16行：輸入端X10（Ⅱ）與輸入端X13（Ⅴ）同時有效時，輸出端Y14（燈4）定時工作10小時后結(jié)束；本行由X12（Ⅳ）停止；

第17行：輸入端X7（5）有效時，輸出端Y4（EV4）定時工作1秒鐘后結(jié)束；

第18行：輸入端X7（5）有效時，延時500毫秒；輸出端Y2（EV2）定時工作500毫秒后結(jié)束；

第19行：輸入端X10（Ⅱ）與輸入端X14（Ⅵ）同時有效時，輸出端Y15（燈5）定時工作10小時后結(jié)束；本行由X12（Ⅳ）停止。

3、控制系統(tǒng)操作說明及實(shí)物圖

3.1操作面板

操作面板如圖3所示：

圖3　操作面板

3.2換擋控制

3.2.1前進(jìn)擋換擋控制

該混動變速器有5個前進(jìn)擋，K1—K5分別為1—5前進(jìn)擋的換擋控制開關(guān)，開關(guān)動作，便進(jìn)行相應(yīng)前進(jìn)擋的掛擋操作，若掛擋到位相應(yīng)的前進(jìn)擋擋位指示燈點(diǎn)亮。

3.2.2掛倒擋控制

KR開關(guān)動作，混動變速器便進(jìn)行掛倒擋操作，倒擋到位指示燈LR點(diǎn)亮。

3.2.3掛空擋控制

空擋開關(guān)KN動作，混動變速器便進(jìn)行掛空擋操作，空擋到位便點(diǎn)亮空擋指示燈LN。

注：若相應(yīng)的擋位指示燈不亮，表示擋位沒有完全切換到位，重復(fù)操作換擋控制開關(guān)即可。

3.3指示燈控制

3.3.1前進(jìn)擋以及倒擋指示燈

前進(jìn)擋K1—K5和倒擋KR指示燈由換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)對應(yīng)擋位的的磁感應(yīng)開關(guān)觸發(fā)點(diǎn)亮，由空擋位置的磁感應(yīng)開關(guān)熄滅。

3.3.2空擋指示燈

空擋指示燈由空擋位置的磁感應(yīng)開關(guān)觸發(fā)，當(dāng)前進(jìn)擋或倒擋指示燈點(diǎn)亮后，通過KN復(fù)位開關(guān)熄滅。

3.4實(shí)物圖

圖4為控制系統(tǒng)實(shí)物圖。

圖4　控制系統(tǒng)實(shí)物

4、結(jié)論

本文依據(jù)某型混動試驗(yàn)項(xiàng)目要求，設(shè)計并搭建混動變速器換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)試驗(yàn)用控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)通過手動開關(guān)切換擋位，用指示燈提示擋位是否切換完成。

搭建的控制系統(tǒng)，在混合動力變速器《密封試驗(yàn)》、《溫升試驗(yàn)》、《疲勞壽命試驗(yàn)》、《噪聲試驗(yàn)》中能夠快速準(zhǔn)確的完成變速器擋位切換，滿足項(xiàng)目需求，符合作者的設(shè)計初衷。

參考文獻(xiàn)

[1]盧嘉偉,對液力機(jī)械變速箱的新型混合動力汽車動力總成的研究[J].黑龍江科技信息,2015(26):93.

[2]倪金鵬,韓兵.混合動力變速箱液壓系統(tǒng)設(shè)計與動態(tài)仿真[J].機(jī)械設(shè)計與制造,2011(8)：116~118.

[3]雷君.混合動力公交車機(jī)械式自動變速箱研究[D].同濟(jì)大學(xué),2006.

[4]張昕,田毅,張欣.混合動力機(jī)車動力系統(tǒng)建模及能量管理研究[J].鐵道學(xué)報.2012(5):20~24.

[5]朱浩,謝煜冰,何建輝.混合動力客車并行式再生制動策略優(yōu)化及仿真[J].中南大學(xué)學(xué)報.2013(1):122~127.

[6]周彬,張鐵柱,霍煒.混合動力客車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配與仿真優(yōu)化[J].青島大學(xué)學(xué)報.2014(3)：64~67.

The desigen of a certain type of hybrid transmission shift actuators control system used to test

Lei Yutian, Gao Ruijuan
（Shaanxi Fast Gear Co. Ltd., Shaanxi Xi’An 710119）

Abstract:Based on a certain type of hybrid transmission shift actuator, used the TPC16-16 as a controller, we designed and build the corresponding control system. The system controlls the gas road open or not through 5 solenoid valves, and thus drives cylinder block and shift cylinder switch to complete the test. After the test, the system can finish switch gear accurately, and meet the project requirement totally, conforming to the author’s original.

Keywords:Shift Actuator; Shift Control System; TPC16-16 Controller

中圖分類號：U462.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-7988（2016）05-29-03

作者簡介：雷雨田，就職于陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司。