CN107489751B - 一种液力变矩器动力冲击控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液力变矩器动力冲击控制装置及控制方法，包括液力变矩器、液压装置及电子控制单元；液力变矩器的输入轴和输出轴上均设有转矩传感器和转速传感器，液压装置包括油箱、油泵和三位四通换向阀；油箱通过油泵与三位四通换向阀的进油口连通，三位四通换向阀的A油路和B油路分别连接一平衡阀，两平衡阀分别通过进油管道和回油管道与液力变矩器的闭锁压力油进口和闭锁压力油出口连通，进油管道和回油管道之间并联有两管道，一管道上设有第一顺序阀、第一单向阀，另一管道上设有第二单向阀、第二顺序阀；转矩传感器、转速传感器、三位四通换向阀与电子控制单元连接。本发明控制方便、精确，减少了溢流损失，延长了液力变矩器的使用寿命。

Description

一种液力变矩器动力冲击控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种液力变矩器动力冲击控制装置及控制方法。

背景技术

液力变矩器在汽车自动变速器中的应用，是汽车传动的一次重要革新。液力变矩器利用液体进行能量转换，是汽车自动变速系统最重要的组成部件之一，装备有液力变矩器的汽车具有自适应性好，低速行驶稳定性高等优势。然而，传统液力变矩器只能通过液力传动，在高转速的工况下无法将液力传动转变为机械转动，这样虽然满足了乘客的舒适度，却存在着传动效率低的缺陷。闭锁滑差控制技术可以同时提高传动效率和减少液力变矩器的尺寸，因此，大力发展闭锁滑差控制技术是提升效率与经济性的关键因素。

液力变矩器的闭锁滑差控制技术，是指安装在液力变矩器的涡轮和泵轮之间的安装可控离合器，可以使汽车行驶到设定工况时，控制离合器将涡轮与泵轮锁为一体，使得液力变矩器由液力传动变为刚体传动，闭锁控制技术的应用大大的提高了汽车的传动效率。然而，液力变矩器闭锁离合器滑差介入、终止时的动力冲击不仅影响控制效果,且会加大闭锁离合器摩擦元件的磨损，降低液力变矩器闭锁解锁性能，更会减少闭锁离合器及液力变矩器的使用寿命，同时影响驾驶体验与乘坐舒适度。而现有液力变矩器装置不能很好地解决闭锁离合器滑差介入和终止时的动力冲击问题，致使液力变矩器闭锁离合器的工作性能较差，且使用寿命短。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、控制精度高的液力变矩器动力冲击控制装置及控制方法，该液力变矩器动力冲击控制装置能使液力闭锁器迅速进入闭锁解锁工况，缩短进入闭锁解锁工况的时间，减少滑差介入、终止时的冲击力，同时还可以实现压力油循环利用，减少溢流损失，使得背压稳定。

本发明采用的技术方案是：一种液力变矩器动力冲击控制装置，其特征是：包括液力变矩器、液压装置及电子控制单元；所述的液力变矩器的输入轴和输出轴上均设有转矩传感器和转速传感器，闭锁离合器和液力变矩器壳体之间设有压力传感器；所述的液压装置包括油箱、油泵和三位四通换向阀；所述的油泵进油口与油箱连通，油泵出油口与三位四通换向阀的进油口连通，回油口连回油箱，三位四通换向阀的A油路和B油路分别连接第一平衡阀和第二平衡阀，第一平衡阀和第二平衡阀通过进油管道和回油管道分别与液力变矩器的闭锁压力油进口和闭锁压力油出口连通，进油管道和回油管道之间并联有两管道，一管道上设有第一顺序阀、第一单向阀，另一管道上设有第二单向阀、第二顺序阀；转矩传感器、转速传感器、压力传感器、三位四通换向阀分别与电子控制单元连接。

上述的液力变矩器动力冲击控制装置中，还包括溢流阀，所述的溢流阀的进油口与油泵的出油口连接，溢流阀出油口通过管道连通至油箱。

上述的液力变矩器动力冲击控制装置中,所述的油泵进油口与油箱连通的管道上设有过滤器。

一种利用上述的液力变矩器动力冲击控制装置的液力变矩器动力冲击控制方法，包括如下步骤：

液力变矩器由纯液力传动工况闭锁进入刚性机械传动工况时：

(1)设定液力变矩器的闭锁目标速比i₀和解锁目标速比i₁；

(2)电子控制单元通过转速传感器分别测量通过液力变矩器输入轴和液力变矩器输出轴处的转速，并计算实际速比式中：w₂为输出轴转速，w₁为输入轴转速；

(3)比较实际速比与闭锁目标速比，若实际速比i与闭锁目标速比i₀不一致，则重复步骤(2)，直至实际速比i与闭锁目标速比i₀一致；

(4)控制油泵的输出压力油大部分经三位四通换向阀6A油路、第二平衡阀的单向阀输入液力变矩器的闭锁压力油进口，油泵输出的小部分压力油作为控制油去控制第一平衡阀和第二顺序阀，因第二顺序阀较第一平衡阀的开启压力小，使得第二顺序阀先打开，液力变矩器的闭锁压力油出口的压力油经第二顺序阀、第一单向阀回流进液力变矩器的闭锁压力油进口，形成差动连通，实现对闭锁离合器摩擦元件上的压紧油压值的控制；

(5)电子控制单元通过液力变矩器输入轴和液力变矩器输出轴上的转矩传感器分别监测采集液力变矩器输入轴和输出轴的转矩信息，计算摩擦力矩T_F0和冲击度j₀，计算实际速比i；

摩擦力矩T_F0计算公式如下：

式中：R为摩擦片外半径；r为摩擦片内半径；q为摩擦片各点比压；ρ为摩擦片上任意一点到摩擦片中心的距离；μ为摩擦因数，其值为：式中：

式中：R_w为驱动轮半径；i_g和i_m分别为变速器和主减速器的传动比；I为液力变矩器涡轮、闭锁离合器从动盘、变速器、主减速器、轮胎以及整车惯量等效到离合器从动侧的转动惯量集成；T_F0为摩擦力矩；T₁为输入轴转矩；T₂为输出轴转矩；为角加速度的变化率、K为变矩比；

式中：w₂为输出轴转速，w₁为输入轴转速。

(6)比较实际速比i与解锁目标速比i₁，若实际速比i与解锁目标速比i₁不一致，则重复步骤(5)，直至实际速比i与解锁目标速比i₁一致；

液力变矩器由刚性机械传动工况解锁进入纯液力传动工况时：

(a)设定液力变矩器的解锁目标速比i₁和闭锁目标速比i₀。

(b)电子控制单元通过转速传感器分别测量通过液力变矩器输入轴和液力变矩器输出轴处的转速，并计算实际速比式中：w₂为输出轴转速，w₁为输入轴转速；

(c)将实际速比i与解锁目标速比i₁进行比较，若实际速比i与解锁目标速比i₁不一致，则重复步骤(b)的过程，直至实际速比i与解锁目标速比i₁一致；

(d)控制油泵输出的压力油大部分经三位四通换向阀的B油路、第一平衡阀的单向阀输入液力变矩器的闭锁压力油出口，油泵输出的小部分压力油作为控制油去控制第二平衡阀和第一顺序阀，因第一顺序阀较第二平衡阀的开启压力小，第一顺序阀先打开，液力变矩器的闭锁压力油进口的压力油经第二单向阀、第一顺序阀回到液力变矩器的闭锁压力油出口，形成差动连通，实现对闭锁离合器摩擦元件上的压紧油压值的控制；

(e)电子控制单元通过液力变矩器输入轴和液力变矩器输出轴上的转矩传感器分别监测采集液力变矩器输入轴和输出轴的转矩信息，计算摩擦力矩T_F1和冲击度j₁，计算实际速比i；

摩擦力矩T_F1的计算公式如下：

式中：R为摩擦片外半径；r为摩擦片内半径；q为摩擦片各点比压，ρ为摩擦片上任意一点到摩擦片中心的距离；μ为摩擦因数，其值为：式中：

冲击度j₁计算公式如下：

式中：R_w为驱动轮半径；i_g和i_m分别为变速器和主减速器的传动比；I为液力变矩器涡轮、闭锁离合器从动盘、变速器、主减速器、轮胎以及整车惯量等效到闭锁离合器从动侧的转动惯量集成；T_F0为摩擦力矩；T₁为输入轴转矩；T₂为输出轴转矩；为角加速度的变化率、K为变矩比；

式中：w₂为输出轴转速，w₁为输入轴转速。

(f)比较实际速比i与闭锁目标速比i₀，若实际速比i与闭锁目标速比i₀不一致，则重复步骤(e)，直至实际速比i与闭锁目标速比i₀一致。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的液力变矩器动力冲击控制装置控制方便、及时、准确，可实现压力油的循化利用，减少溢流损失，降低了生产成本；本发明的液力变矩器动力冲击控制装置设有压力传感器，可以实时监测闭锁离合器摩擦元件上的压紧油压值，避免此处压力过大，对闭锁离合器摩擦元件造成损伤；本发明的液力变矩器动力冲击控制方法判断准则简单，在遇到干扰时能够迅速判断并进行闭锁解锁控制操作，抗干扰性强；可实现液力变矩器迅速进入闭锁解锁工况，缩短进入闭锁解锁工况的时间，减少动力冲击，减少闭锁离合器滑摩耗损，延长了闭锁离合器和液力变矩器的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的液力变矩器动力冲击控制装置的结构示意图。

图2是本发明的液力变矩器动力冲击控制方法的流程图。

图中：1.油箱，2.过滤器，3.油泵，4.溢流阀，6.三位四通换向阀，8.第一阻尼孔，9.第二平衡阀，10.第二单向阀，11.第二阻尼孔，12.第一顺序阀，13.第三阻尼孔，14.第一平衡阀，15.第一单向阀，16.第二顺序阀，17.负载，18.自动变速器，19.转矩传感器，20.转速传感器，21.液力变矩器，22.转矩传感器，23.转速传感器，24.压力传感器，25.电子控制单元，26.发动机，C.闭锁压力油进口，D.闭锁压力油出口。E.导轮，F.泵轮，G.涡轮，H.锁止离合器，I.液力变矩器壳体，J.闭锁离合器，K.减振弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的液力变矩器动力冲击控制装置包括液力变矩器21、液压装置及电子控制单元25。所述的液力变矩器21的输入轴261上设有一个转矩传感器22和一个转速传感器23，输出轴181上也设有一个转矩传感器19和一个转速传感器20。所述的压力传感器24设置在闭锁离合器和液力变矩器21的壳体之间。

所述的液压装置包括包括油箱1、过滤器2、油3泵、溢流阀4、油箱5、三位四通换向阀6、第一平衡阀14、第二平衡阀9、第一顺序阀12、第二顺序阀16、第一阻尼孔8、第二阻尼孔11、第三阻尼孔13，第二单向阀10、和第一单向阀15；所述的油泵3进油口通过管道与油箱1连通，该管道上设有与过滤器2连通，过滤器2与油箱1连通，所述的油泵3出油口分别与溢流阀4和三位四通换向阀6的进油口连通，溢流阀4出油口通过管道连通至油箱5。所述的三位四通换向阀6的A油路和B油路分别连接第一平衡阀14和第二平衡阀9，第一平衡阀14和第二平衡阀9通过进油管道5和回油管道7分别与液力变矩器21的闭锁压力油进口C和闭锁压力油出口D连通，进油管道5和回油管道7之间并联有两管道，一管道上的出油口与第一平衡阀14连通，第一平衡阀14与第一顺序阀12、第一单向阀15和液力变矩器的闭锁压力油进口C处连通，第一单向阀15只允许油液从回油管道7流向进油管道5，；另一管道上设有所述的三位四通换向阀6的回油口与第二平衡阀9连通，第二平衡阀9与第二单向阀10、第二顺序阀16，第二单向阀10只允许油液从进油管道5流向回油管道7。所述的第一平衡阀14的控制油口通过管道与第一顺序阀12连接，该管道上设有第三阻尼孔13，所述的第二平衡阀9的控制油口通过管道与第二顺序阀16连接，该管道上设有第一阻尼孔8和第二阻尼孔11。

输入轴261上的转矩传感器22、转速传感器23、输出轴181上的转矩传感器19、转速传感器20、压力传感器24及三位四通换向阀6分别与电子控制单元25连接。电子控制单元25能够通过、输入轴上的转速传感器23、输出轴上的转速传感器20采集液力变矩器输入输出轴的转速信息；能够通过、输出轴181上的转矩传感器19、输入轴261上的转速传感器23采集液力变矩器输入输出的的转矩信息。电子控制单元25能够在闭锁工况时，使油泵3输出压力油大部分经三位四通换向阀6的A油路、第一平衡阀14的单向阀输入液力变矩器21的闭锁压力油进口(也是解锁压力油出口)C，油泵3输出的小部分压力油作为控制油去控制第一平衡阀9和第二顺序阀16，因第二顺序阀16较第一平衡阀9的开启压力小，因此第二顺序阀16先打开，液力变矩器21的闭锁压力油出口(也是解锁压力油进口)D的压力油经第二顺序阀16、第一单向阀15回流进液力变矩器21的闭锁压力油进口C，形成差动连通，实现对闭锁离合器摩擦元件上的压紧油压值的控制，改变液力变矩器21进入闭锁工况时间快慢。电子控制单元25能够在解锁工况时，使油泵3输出压力油大部分经三位四通换向阀6的B油路、第一平衡阀9的单向阀输入液力变矩器21的闭锁压力油出口D，油泵3输出的小部分压力油作为控制油去控制第一平衡阀14和第一顺序阀12，因第一顺序阀12较第二平衡阀9的开启压力小，因此第一顺序阀12先打开，液力变矩器21的闭锁压力油进口C的压力油经第二单向阀10、第一顺序阀12回到液力变矩器21的闭锁压力油出口D，形成差动连通，实现对闭锁离合器摩擦元件上的压紧油压值的控制，改变液力变矩器21进入解锁工况时间快慢。

如图2所示，本发明的液力变矩器动力冲击控制方法，包括如下步骤：

状态1：液力变矩器21由纯液力传动工况闭锁进入刚性机械传动工况时：

1)设定某工况下液力变矩器21的闭锁目标速比i₀和解锁目标速比i₁。

2)电子控制单元25通过转速传感器23和转速传感器20分别测量通过液力变矩器输入轴A和液力变矩器输出轴B处的转速，并计算实际速式中：w₂为输出轴转速，w₁为输入轴转速。

3)将实际速比i与闭锁目标速比i₀进行比较，若实际速比i与闭锁目标速比i₀不一致，则重复步骤2)，直至实际速比i与闭锁目标速比i₀一致；

4)控制油泵3的输出压力油大部分经三位四通换向阀6的A油路、第一平衡阀14的单向阀输入液力变矩器的闭锁压力油进口C，油泵3输出的小部分压力油作为控制油去控制第一平衡阀9和第二顺序阀16，因第二顺序阀16较第一平衡阀9的开启压力小，使得第二顺序阀16先打开，液力变矩器21的闭锁压力油出口D的压力油经第二顺序阀16、第一单向阀15回流进液力变矩器的闭锁压力油进口C处，形成差动连通，实现对闭锁离合器摩擦元件上的压紧油压值的控制。

5)电子控制单元25通过液力变矩器输入轴261和液力变矩器输出轴181处的转矩传感器22、19分别监测采集液力变矩器输入轴和输出轴的转矩信息，计算摩擦力矩T_F0和冲击度j₀，并计算实际速比i。

摩擦力矩T_F0计算公式如下：

式中：R为摩擦片外半径；r为摩擦片内半径；q为摩擦片各点比压，ρ为摩擦片上任意一点到摩擦片中心的距离；μ为摩擦因数，其值为：式中：

冲击度j₀计算公式如下：

式中：R_w为驱动轮半径；i_g和i_m分别为变速器和主减速器的传动比；I为液力变矩器涡轮、闭锁离合器从动盘、变速器、主减速器、轮胎以及整车惯量等效到闭锁离合器从动侧(涡轮侧)的转动惯量集成；T_F0为摩擦力矩；T₁为输入轴转矩；T₂为输出轴转矩；为角加速度的变化率、K为变矩比。

式中：T₁为输入轴转矩；T₂为输出轴转矩。

6)比较实际速比i与解锁目标速比i₁，若实际速比i与解锁目标速比i₁一致，则程序结束；若实际速比i与解锁目标速比i₁一致，则重复步骤5)，直至实际速比i与解锁目标速比i₁一致。

状态2：液力变矩器21由刚性机械传动工况解锁进入纯液力传动工况时：

a)设定某工况下液力变矩器的解锁目标速比i₁和闭锁目标速比i₀。

b)电子控制单元25通过转速传感器23和转速传感器20分别测量通过液力变矩器输入轴261和液力变矩器输出轴181的转速，并计算实际速比式中：w₂为输出轴转速，w₁为输入轴转速。

c)将实际速比i与解锁目标速比i₁进行比较，若实际速比i与解锁目标速比i₁不一致，则重复步骤b)，直至实际速比i与解锁目标速比i₁一致。

d)控制油泵3输出的压力油大部分经三位四通换向阀6的B油路、第一平衡阀9的单向阀输入液力变矩器21的闭锁压力油出口D，油泵3输出的小部分压力油作为控制油去控制第一平衡阀14和第一顺序阀12，因第一顺序阀12较第二平衡阀9的开启压力小，第一顺序阀12先打开，液力变矩器21的闭锁压力油进口C的压力油经第二单向阀10、第一顺序阀12回到液力变矩器21的闭锁压力油出口D，形成差动连通，实现对闭锁离合器摩擦元件上的压紧油压值的控制。

e)电子控制单元25通过转矩传感器22、转矩传感器19分别监测采集液力变矩器输入轴和输出轴的转矩信息，计算计算摩擦力矩T_F1和冲击度j₁，并计算实际速比i。

摩擦力矩T_F1计算公式如下：

式中：R为摩擦片外半径；r为摩擦片内半径；q为摩擦片各点比压，ρ为摩擦片上任意一点到摩擦片中心的距离；μ为摩擦因数，其值为：式中：

冲击度j₁计算公式如下：

式中：R_w为驱动轮半径；i_g和i_m分别为变速器和主减速器的传动比；I为液力变矩器涡轮、闭锁离合器从动盘、变速器、主减速器、轮胎以及整车惯量等效到闭锁离合器从动侧(涡轮侧)的转动惯量集成；T_F0为摩擦力矩；T₁为输入轴转矩；T₂为输出轴转矩；为角加速度的变化率、K为变矩比。

式中：w₁为输入轴转速；w₂为输出轴转速。

f)比较实际速比i与闭锁目标速比i₀，若实际速比i与闭锁目标速比i₀不一致，重复步骤e)，直至实际速比i与闭锁目标速比i₀一致。

Claims (1)

1.一种液力变矩器动力冲击控制方法，其所采用的液力变矩器动力冲击控制装置，包括液力变矩器、液压装置及电子控制单元；所述的液力变矩器的输入轴和输出轴上均设有转矩传感器和转速传感器，闭锁离合器和液力变矩器壳体之间设有压力传感器；所述的液压装置包括油箱、油泵和三位四通换向阀；所述的油泵进油口与油箱连通，油泵出油口与三位四通换向阀的进油口连通，回油口连回油箱，三位四通换向阀的A油路和B油路分别连接第一平衡阀和第二平衡阀，第一平衡阀和第二平衡阀通过进油管道和回油管道分别与液力变矩器的闭锁压力油进口和闭锁压力油出口连通，进油管道和回油管道之间并联有两管道，一管道上设有第一顺序阀、第一单向阀，另一管道上设有第二单向阀、第二顺序阀；转矩传感器、转速传感器、压力传感器、三位四通换向阀分别与电子控制单元连接；包括如下步骤：

液力变矩器由纯液力传动工况闭锁进入刚性机械传动工况时：

(1)设定液力变矩器的闭锁目标速比i₀和解锁目标速比i₁；

(2)电子控制单元通过转速传感器分别测量通过液力变矩器输入轴和液力变矩器输出轴处的转速，并计算实际速比式中：w₂为输出轴转速，w₁为输入轴转速；

(3)比较实际速比与闭锁目标速比，若实际速比i与闭锁目标速比i₀不一致，则重复步骤(2)，直至实际速比i与闭锁目标速比i₀一致；

(4)控制油泵的输出压力油大部分经三位四通换向阀的A油路、第二平衡阀的单向阀输入液力变矩器的闭锁压力油进口，油泵输出的小部分压力油作为控制油控制第一平衡阀和第二顺序阀，因第二顺序阀较第一平衡阀的开启压力小，使得第二顺序阀先打开，液力变矩器的闭锁压力油出口的压力油经第二顺序阀、第一单向阀回流进液力变矩器的闭锁压力油进口，形成差动连通，实现对闭锁离合器摩擦元件上的压紧油压值的控制；

(5)电子控制单元通过液力变矩器输入轴和液力变矩器输出轴上的转矩传感器分别监测采集液力变矩器输入轴和输出轴的转矩信息，计算摩擦力矩T_F0和冲击度j₀，计算实际速比i；

摩擦力矩T_F0计算公式如下：

式中：R为摩擦片外半径；r为摩擦片内半径；q为摩擦片各点比压；ρ为摩擦片上任意一点到摩擦片中心的距离；μ为摩擦因数，其值为：式中：

式中：R_w为驱动轮半径；i_g和i_m分别为变速器和主减速器的传动比；I为液力变矩器涡轮、闭锁离合器从动盘、变速器、主减速器、轮胎以及整车惯量等效到闭锁离合器从动侧的转动惯量集成；T_F0为摩擦力矩；T₁为输入轴转矩；T₂为输出轴转矩；为角加速度的变化率、K为变矩比；

式中：w₂为输出轴转速，w₁为输入轴转速；

(6)比较实际速比i与解锁目标速比i₁，若实际速比i与解锁目标速比i₁不一致，则重复步骤(5)，直至实际速比i与解锁目标速比i₁一致；

液力变矩器由刚性机械传动工况解锁进入纯液力传动工况时：

(a)设定液力变矩器的解锁目标速比i₁和闭锁目标速比i₀；

(b)电子控制单元通过转速传感器分别测量通过液力变矩器输入轴和液力变矩器输出轴的转速，并计算实际速比式中：w₂为输出轴转速，w₁为输入轴转速；

(c)将实际速比i与解锁目标速比i₁进行比较，若实际速比i与解锁目标速比i₁不一致，则重复步骤(b)的过程，直至实际速比i与解锁目标速比i₁一致；

(d)控制油泵输出的压力油大部分经三位四通换向阀的B油路、第一平衡阀的单向阀输入液力变矩器的闭锁压力油出口，油泵输出的小部分压力油作为控制油控制第二平衡阀和第一顺序阀，因第一顺序阀较第二平衡阀的开启压力小，第一顺序阀先打开，液力变矩器的闭锁压力油进口的压力油经第二单向阀、第一顺序阀回到液力变矩器的闭锁压力油出口，形成差动连通，实现对闭锁离合器摩擦元件上的压紧油压值的控制；

(e)电子控制单元通过液力变矩器输入轴和液力变矩器输出轴处的转矩传感器分别监测采集液力变矩器输入轴和输出轴的转矩信息，计算摩擦力矩T_F1和冲击度j₁，计算实际速比i；摩擦力矩T_F1的计算公式如下：

式中：R为摩擦片外半径；r为摩擦片内半径；q为摩擦片各点比压，ρ为摩擦片上任意一点到摩擦片中心的距离，μ为摩擦因数，其值为：式中：

冲击度j₁计算公式如下：

式中：R_w为驱动轮半径；i_g和i_m分别为变速器和主减速器的传动比；I为液力变矩器涡轮、闭锁离合器从动盘、变速器、主减速器、轮胎以及整车惯量等效到闭锁离合器从动侧的转动惯量集成；T_F0为摩擦力矩；T₁为输入轴转矩；T₂为输出轴转矩；为角加速度的变化率、K为变矩比；

式中：w₂为输出轴转速，w₁为输入轴转速；

(f)比较实际速比i与闭锁目标速比i₀，若实际速比i与闭锁目标速比i₀不一致，则重复步骤(e)，直至实际速比i与闭锁目标速比i₀一致。