史雪純，李小堅(jiān)，業(yè)德明

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基于CRUISE的CVT車型離合器模塊建模研究

史雪純，李小堅(jiān)，業(yè)德明

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

乘用車CVT變速箱大多采用多片濕式離合器與液力變矩器作為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)元件。在基于AVL Cruise仿真軟件的實(shí)際仿真應(yīng)用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)其自帶的離合器模型無(wú)法完全模擬實(shí)車狀態(tài)下的離合器動(dòng)作，文章通過(guò)對(duì)CVT仿真模型的研究，總結(jié)出了一系列的建模方法，在實(shí)際工程應(yīng)用中起到了一定的作用。

CVT變速箱；建模；離合器

1 前言

目前，家用乘用車自動(dòng)擋車型所占比例越來(lái)越大，客戶在選擇車輛時(shí)也更加青睞自動(dòng)擋車型。CVT車型作為自動(dòng)擋車型的重要成員，提升CVT車型的研發(fā)能力刻不容緩。文中講述了如何通過(guò)CRUISE進(jìn)行CVT車型離合器模塊模型搭建。

2 建模過(guò)程說(shuō)明

2.1 離合器模塊建模要求

離合器模塊模型搭建主要與起步控制和離合器控制強(qiáng)相關(guān)，基于CRUISE的CVT車型離合器模塊建模研究也是將起步控制和離合器控制作為建模的核心。

2.2 起步控制模型建立

起步控制主要模擬發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速上升，但車速上升緩慢現(xiàn)象，同時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升過(guò)程中與試驗(yàn)數(shù)據(jù)保持基本一致。文中提供了兩種起步控制模型建立方法，干式離合器模擬和液力變矩器模擬。

（1）干式離合器建模

Clutch Ctlr –Performance模塊：實(shí)現(xiàn)不同的離合器開(kāi)度，及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與試驗(yàn)的一致性；Friction Clutch模塊：在100%離合器釋放開(kāi)度下提供很小的壓緊力實(shí)現(xiàn)車速緩慢上升現(xiàn)象。

在Clutch Ctlr-Performance模塊中主要對(duì)各扭矩下2000- 2500rpm對(duì)應(yīng)的clutch Release進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)（上升或者下降）。

在Friction Clutch模塊中調(diào)整100%開(kāi)度下對(duì)應(yīng)的壓緊力，在很小的壓緊力（如20N）狀態(tài)下可使車速在0.22s之前基本為0km/h，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，但車速上升緩慢的功能。

圖1 起步控制建模方法一（干式離合器方案）

（2）液力變矩器建模

Launch clucth control模塊：給As Wet Clutch輸入離合器釋放開(kāi)度（Desired Clutch Release）；As Wet Clutch模塊：降低CVT輸入端的轉(zhuǎn)速，使之與實(shí)測(cè)的 Primary Pulley Speed（主動(dòng)錐輪轉(zhuǎn)速）接近。

圖2 起步控制建模方法二（液力變矩器方案）

2.3 離合器控制模型建立

文中提供了一種簡(jiǎn)單化的基于離合器控制模型MAP，實(shí)現(xiàn)了三種控制方式，離合器狀態(tài)分別由Function-clutch control函數(shù)根據(jù)車輛狀態(tài)分別調(diào)用起步、行駛、減速三種離合器控制MAP。

（1）啟動(dòng)特性：含兩種過(guò)程階段（啟動(dòng)加速過(guò)程至發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與離合器輸出轉(zhuǎn)速一致；車速小于1km/h），離合器開(kāi)度的變化主要體現(xiàn)在這個(gè)階段。

（2）穩(wěn)態(tài)及減速特性：含兩種過(guò)程階段（離合器完全接合穩(wěn)態(tài)行駛，至離合器輸出轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速差大于1階段；減速過(guò)程中車速降低至1km/h階段）。

（3）怠速或靜止特性：車速小于0.001km/h時(shí)判定為靜止。

圖3 離合器建模示意圖

2.4 離合器模塊模型編程說(shuō)明

離合器控制主要由Clutch Control通過(guò)編程函數(shù)予以控制，對(duì)該模塊的控制函數(shù)解釋如下所示。

Clutch Control編程函數(shù)說(shuō)明：

if (realTime <=0.0)

FlagLaunch=1；’車輛未啟動(dòng)之前，離合器狀態(tài)為1，開(kāi)度為0.9。

if (FlagLaunch==1)

{

y[0]= LaunchClutchRelease；

if (fabs(EngineSpeed-ClutchSpeedOut) < 1.0)

{

FlagLaunch =0.0；’當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與離合器輸出轉(zhuǎn)速一致時(shí)，判讀離合器完全接合，狀態(tài)為0，開(kāi)度為0。}

}

if (FlagLaunch==0.0)

{

y[0]= ClutchRelease；

if (VehicleVelocity<1.0)

{

FlagLaunch=1；

y[0]= LaunchClutchRelease；’車速小于1km/h，離合器狀態(tài)與前一階段相同，開(kāi)度按照減速特性定義。

}

}

if (VehicleVelocity<0.001)‘靜止?fàn)顟B(tài)下按照怠速特性定義。

{

y[0]= ClutchAtStandStill；

}

y[1]= FlagLaunch；

以NEDC冷態(tài)城市循環(huán)第一個(gè)加減速階段進(jìn)行分析，運(yùn)行示意圖如圖6所示，共分為六個(gè)階段，之后重復(fù)該工況。

圖6 離合器控制示意圖（UDC循環(huán)）

Clutch Control編程函數(shù)詳細(xì)過(guò)程解釋：

①怠速階段：車速為0，強(qiáng)制定義為穩(wěn)定模式（Clutch control at Stand still），該階段根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)clutch Release進(jìn)行定義，冷機(jī)狀態(tài)起步大于1000rpm，clutch Release為0.9；因離合器未完全接合前，Clutch status一直定義為1，故Clutch status為1；

②起步加速階段：該狀態(tài)下因離合器未完全接合，不能觸發(fā)Clutch status狀態(tài)信號(hào)變化，故Clutch status為1；同時(shí)車速開(kāi)始上升，強(qiáng)制定義模式失效，clutch Release與起步狀態(tài)（Launch Clutch Ctlr -JAC‘s data ）相同；此狀態(tài)下1400rpm左右，踏板開(kāi)度不超過(guò)6%，按照定義clutch Release約為75%左右；

③離合器完全接合至完全斷開(kāi)階段：clutch Release參考（Clutch Ctlr Drive & Deceleration）定義為0，Clutch status切換成0；

④離合器完全斷開(kāi)至車速降低為1km/h階段：此狀態(tài)下未重新定義Clutch status，故參考前一階段（ Clutch Ctlr Drive & Deceleration），仍為0；clutch Release參考（Clutch Ctlr Drive & Deceleration ）定義；

⑤車速?gòu)?km/h降低至0階段：Clutch status按照定義切換成1，clutch Release與起步狀態(tài)（Launch Clutch Ctlr -JAC‘s data）保持一致；

⑥車速完全降低為0后階段：與①階段相同，Clutch status一直定義為1，clutch Release按照穩(wěn)定模式（Clutch control at Stand still）進(jìn)行定義。

3 總結(jié)

（1）本文通過(guò)對(duì)CVT變速箱離合器模塊的執(zhí)行動(dòng)作分解，建立了更加貼近實(shí)際使用情況的CVT變速箱模型，有利于工程實(shí)際應(yīng)用；

（2）仿真分析對(duì)設(shè)計(jì)起到正向指導(dǎo)作用，在進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)要關(guān)注輸入?yún)?shù)與試驗(yàn)參數(shù)符合時(shí)，仿真模擬精確度可達(dá)到95％；

（3）仿真分析與試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差時(shí)，需要關(guān)注試驗(yàn)車輛是否達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，如：發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定情況、車機(jī)匹配邊界等。

[1] 余志生.汽車?yán)碚揫M].5版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

[2] 劉小永.CVT起步離合器的特性研究 [D].《湖南大學(xué)》2012年碩士論文,2012.

[3] 陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].3版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

Research on Clutch Model of CVT Model Based on CRUISE

Shi Xuechun, Li Xiaojian, Ye Deming

( AnHui JiangHuai Automobile group Co., LTD. Technoligy Centre, Anhui Hefei 230601 )

Most passenger car CVT gearboxes use multiple wet clutches and hydraulic torque converters as speed adjustment components. In the actual simulation application process based on AVL Cruise simulation software, it is found that the self-contained high clutch model can not fully simulate the clutch action under real vehicle state. This paper summarizes a series of modeling through the research of CVT simulation model. The method has played a certain role in practical engineering applications.

CVT gearbox; modeling; clutch

A

1671-7988(2018)22-61-03

U462

A

1671-7988(2018)22-61-03

U462

史雪純，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.021