杜棟+陳文

摘 要：商用車速度的變化與車輛的行駛安全息息相關(guān)，不合理的速度控制可能會對離合器的使用壽命、車輛的行駛穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響。機械式自動變速器的應(yīng)用可以有效解決上述問題，本文從機械式自動變速器的結(jié)構(gòu)入手，對商用車機械式自動變速器進行分析和研究。

關(guān)鍵詞：商用車；機械式；自動變速器

前言：隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，商用車的數(shù)量變得越來越多，然而，車輛事故的發(fā)生昭示著商用車的行駛過程存在著一定的安全隱患。商用車速度控制（發(fā)動機轉(zhuǎn)速、檔位車速）是引發(fā)事故的主要原因，因此，可以利用在速度決策方面具有顯著優(yōu)勢的機械式自動變速器，對商用車的速度變化進行安全合理的自動控制。

一、機械式自動變速器的結(jié)構(gòu)

機械式自動變速器的結(jié)構(gòu)主要由以下幾部分構(gòu)成：

（一）電控單元部分

電控單元是機械式自動變速器發(fā)揮變速功能的核心。其組成成分主要包含I/O接口、CPU等[1]。

（二）執(zhí)行機構(gòu)部分

機械式自動變速器的執(zhí)行機構(gòu)主要由油缸、電磁閥等組成。在實際應(yīng)用過程中，該部分負(fù)責(zé)實現(xiàn)相關(guān)控制指令。

（三）被控對象部分

機械式自動變速器的控制對象包含變速器、發(fā)動機以及離合器三種[2]。

（四）傳感器部分

機械式自動變速器中主要包含離合器位置傳感器、發(fā)動機及車速傳感器、檔位傳感器等。在實際應(yīng)用過程中，機械式自動變速器可以利用這些傳感器收集車輛的實際運行信息，以此改善車輛行駛速度調(diào)節(jié)質(zhì)量。

二、商用車機械式自動變速器

這里主要從以下幾方面入手，對商用車機械式自動變速器進行分析和研究：

（一）啟動方面

當(dāng)商用車處于靜止?fàn)顟B(tài)時，車輛的離合器從動盤轉(zhuǎn)速為0，商用車剛剛開始啟動接合時，離合器從動盤轉(zhuǎn)速參數(shù)與主動盤轉(zhuǎn)速參數(shù)之間的差值最大，在啟動過程中，摩擦阻力會對商用車的啟動形成一定影響，因此，商用車的車速從0開始逐漸增加，隨著車速的不斷增加，商用車離合器從動盤轉(zhuǎn)速與主動盤轉(zhuǎn)速之間的差值變得越來越小，當(dāng)差值為0時，這兩種參數(shù)將保持同步狀態(tài)，不再產(chǎn)生差值[3]。根據(jù)商用車啟動過程在不同時間段的特點，可以將啟動階段分成克服阻力階段、轉(zhuǎn)速同步階段、同步接合階段以及完全接合階段。其中，轉(zhuǎn)速同步階段對商用車啟動環(huán)節(jié)的影響最為明顯。從商用車的實際使用要求來看，在啟動階段中，機械式自動變速器應(yīng)該可以保證起步在較短時間內(nèi)完成，防止離合器長時間磨合影響離合器的壽命；保證商用車的起步具有良好的平穩(wěn)性特點，為乘客帶來舒適、安全的乘坐體驗。

根據(jù)上述要求，機械式自動變速器對商用車起步階段發(fā)動機轉(zhuǎn)速的控制應(yīng)該遵循如下原則：

第一，預(yù)先設(shè)定控制原則。以商用車發(fā)動機油門開度參數(shù)為參照依據(jù)，分別設(shè)定多種合理的轉(zhuǎn)速判斷閾值。在商用車發(fā)動過程中，如果發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速參數(shù)大于對應(yīng)閾值參數(shù)，離合器開始進行接合動作；如果發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速參數(shù)小于對應(yīng)轉(zhuǎn)速閾值參數(shù)，則無法引發(fā)離合器的動作。

第二，恒定控制原則。這種控制原則是指，以怠速參數(shù)為參照依據(jù)，事先完成商用車發(fā)動機轉(zhuǎn)速判斷閾值的設(shè)定。在商用車的啟動過程中，機械式自動變速器將會根據(jù)實際啟動狀況對發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速參數(shù)進行合理控制[4]。為了保證機械自動變速器變速功能的實效性，可以將發(fā)動機恒定控制模式的最高目標(biāo)轉(zhuǎn)速參數(shù)設(shè)定為所有油門開度下發(fā)動機轉(zhuǎn)矩最大值時的轉(zhuǎn)速參數(shù)。這種設(shè)置方式的應(yīng)用優(yōu)勢在于：商用車啟動過程的發(fā)動機轉(zhuǎn)速參數(shù)較低（達到最高目標(biāo)的概率相對較低）。在恒定速度模式下，離合器受到的摩擦阻力干擾相對較小，且整個啟動過程對自然環(huán)境產(chǎn)生的影響相對較小。

（二）降檔方面

駕駛員在高檔駕駛過程中，常常會遇到緊急制動降檔的問題。結(jié)合商用車的以往應(yīng)用經(jīng)驗可知，駕駛員實施降檔操作所需的時間相對較長，在整個降檔過程中，稍有不慎便有可能引發(fā)交通事故。此外，即使駕駛員在安全狀態(tài)下順利完成制動降檔，當(dāng)引發(fā)降檔需求的因素消失后，制動的解除可能會導(dǎo)致商用車動力不足問題。

為了避免出現(xiàn)上述狀況，可以將機械式自動變速器的控制流程設(shè)計為：當(dāng)商用車發(fā)動機轉(zhuǎn)速不足750r/min，且駕駛員踩下制動踏板（實施制動降檔操作）時[5]，需要根據(jù)機械自動變速器的實際檔位為常用車控制降檔提供不同的解決策略。如果機械式自動變速器的檔位大于一檔（商用車處于高檔運行模式），則商用車的離合器開始從接合狀態(tài)轉(zhuǎn)入分離狀態(tài)。此時機械式自動變速器將參照商用車設(shè)計車速完成目標(biāo)檔位的計算。駕駛員成功將商用車的制動解除之后，機械自動變速器將自動更換為目標(biāo)檔位。此時，離合器由分離狀態(tài)轉(zhuǎn)入結(jié)合狀態(tài)，滿足商用車的安全、正常行駛要求；如果機械式自動變速器處于一檔位置，則離合器會在變速器的作用下直接轉(zhuǎn)入分離狀態(tài)。當(dāng)商用車完全停止運行之后，由駕駛員手動操作，再次重新啟動?；跈C械式自動變速器降檔控制的優(yōu)勢在于：其可以有效防止商用車駕駛員的制動降檔操作干擾車輛的運行安全。從這個角度來講，機械式自動變速器的應(yīng)用，顯著改善了商用車的運行安全情況。

（三）換擋方面

1.機械式自動變速器的換擋功能要求

商用車安全、正常形式對機械式自動變速器換擋功能的要求主要包含以下幾種：第一，要求變速器的換擋過程應(yīng)降低摩擦阻力對離合器產(chǎn)生的干擾，同時保證離合器由分離狀態(tài)轉(zhuǎn)入接合狀態(tài)過程的平穩(wěn)水平。第二，要求變速器的換擋過程降低檔位變化對發(fā)動機轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的影響，保障發(fā)動機處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。

2.機械式自動變速器的升檔流程分析

這里以商用車的升檔操作為例，對機械自動變速器的作用流程進行分析。整個升檔流程主要包含以下幾個階段：

第一，轉(zhuǎn)矩階段。在轉(zhuǎn)矩階段中，商用車的離合器始終處于閉合階段。商用車在以原檔位運行的過程中，離合器作為中間媒介，負(fù)責(zé)為發(fā)動機的扭矩提供傳遞功能，實現(xiàn)發(fā)動機扭矩向商用車變速器一軸的轉(zhuǎn)化。在這個階段中，商用車發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的合理控制需要利用ECU完成。

第二，檔位計算階段。在這個過程中，商用車TCU參照車輛本身的換擋規(guī)律，將適宜的換擋車速計算出來。在商用車即將達到換擋時刻之前，機械式自動變速器會向駕駛員發(fā)出換擋信號。在信號發(fā)出的同一時間，離合器接受分離指令，并響應(yīng)分離動作[6]。在這一作用下，商用車發(fā)動機的負(fù)荷將會出現(xiàn)顯著的下降變化。為了防止商用車出現(xiàn)發(fā)動機轟鳴、轉(zhuǎn)速超速等問題，應(yīng)該利用機械式自動變速器合理降低油門開度參數(shù)，并根據(jù)商用車的實際行駛要求合理調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩參數(shù)、轉(zhuǎn)速參數(shù)。由于油門開度控制工作的時間直接影響發(fā)動機轉(zhuǎn)速，為了提升油門開度參數(shù)控制時間的合理性，應(yīng)該在TCU與ECU之間建立良好的連接，以此實現(xiàn)信息的實時傳輸。

結(jié)論：機械式自動變速器的應(yīng)用可以有效改善商用車的行駛安全狀態(tài)，對于駕駛員而言，無論是車輛的啟動環(huán)節(jié)、換擋環(huán)節(jié)，還是降檔環(huán)節(jié)，機械式自動變速器都可以有效發(fā)揮速度調(diào)節(jié)功能。

參考文獻：

[1]萬利. 重型商用車機械式自動變速器道路試驗方法研究[D].吉林大學(xué)，2014.

[2]劉文營. 重型商用車電控機械式自動變速器換擋規(guī)律的研究[D].吉林大學(xué)，2009.

[3]伍國強. 重型商用車機械自動變速器控制軟件開發(fā)及試驗研究[D].重慶大學(xué)，2009.

[4]王建忠. 商用車機械式自動變速器控制策略關(guān)鍵技術(shù)研究[D].吉林大學(xué)，2014.

[5]趙立軍，張艷芬，劉清河. 純電動商用車機械式自動變速器綜合換擋策略[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報，2015，06：46-52.

[6]王祺波. 重型商用車機械自動變速器控制軟件開發(fā)及試驗研究[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2016，04：250-252.