CN109973538A

CN109973538A - 湿式离合器冷却控制系统、方法及车辆

Info

Publication number: CN109973538A
Application number: CN201711446966.8A
Authority: CN
Inventors: 黄文浩; 李威; 王德辉
Original assignee: Great Wall Motor Co Ltd
Current assignee: Great Wall Motor Co Ltd
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2019-07-05

Abstract

本公开涉及一种湿式离合器冷却控制系统、方法及车辆，属于离合器技术领域。所述系统包括信号处理模块，用于处理来自于温度传感器的信号，并根据所述温度传感器的信号确定冷却等级；流量参数获取模块，用于根据所述冷却等级，确定分别与ON状态和OFF状态对应的ON流量和OFF流量及PWM频率；控制信号输出模块，用于根据所述ON流量和OFF流量，确定控制信号的电流或电压，并根据所述PWM频率，生成并输出PWM控制信号；阀控制器，根据所述PWM控制信号控制离合器冷却控制阀的阀芯，按照所述PWM频率在ON流量位置和OFF流量位置之间变化。本公开提高了离合器冷却液流量的控制精度和冷却液在离合器中流动的稳定性，有效地降低了离合器烧毁的风险和行车过程中的冲击。

Description

湿式离合器冷却控制系统、方法及车辆

技术领域

本公开涉及离合器技术领域，具体地，涉及一种湿式离合器冷却控制系统、方法及车辆。

背景技术

离合器位于发动机和变速箱之间，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。

按照工作方式，离合器可分为摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。其中，摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。湿式离合器工作时，离合器不断的滑摩产生热量，为了防止离合器积累过多的热量，导致离合器烧毁，因此需要将变速器冷却油液导入到双离合模块内，对离合器进行冷却。以湿式双离合器的冷却液的控制结构为例，湿式双离合器的冷却液通路包括吸油滤清器、油泵、液压模块、双离合器模块、散热器和压力滤清器。其中，液压模块中包括有流量控制阀，在所述流量控制阀上设置有阀控制器，用于控制阀芯的位置，从而控制冷却流量。变速器油经吸油滤清器进行一级过滤，经油泵加压，如果压力滤清器状况良好，则经过加压后的变速器油通过压力滤清器进行二级过滤，经过双重过滤的变速器油经过液压模块中的流量控制阀进入双离合器模块的润滑冷却油路中，油液在变速器中循环流动，为双离合器模块降温，通过控制流量控制阀的开口大小，即阀芯的位置来控制冷却液的流量。

目前离合器冷却油液流量控制系统通常采用点控制，例如，将离合器冷却油液流量分为三段5L/min、8L/min、15L/min。现有控制离合器冷却油液流量使用的阀控制器中的位置传感器为模拟位置传感器，这种传感器抗干扰能力差，工作在不密封的油液中又极易遭到腐蚀，因此长远来看，需要花费的成本更多。

在对离合器采用三个流量点的冷却控制方式时，其具有明显的以下几个缺陷：

1、三段式的控制不是一个循序渐进的流量过度过程，因而无法实现冷却流量的精度控制，也无法满足不同工况下的双离合器冷却效率的需求。

2、当离合器滑摩产生热量大时，需要较多的冷却油液来降温。而过多的冷却油液在离合器内流动过程中会产生一定的拖曳扭矩，影响变速器效率。

3、目前使用的模拟位置传感器抗干扰能力差。当产生噪音时，往往会影响到离合器冷却流量的控制，引起流量过少或过多。如果流量过少，容易引起离合器烧毁事故，如果流量过多，容易引发拖曳扭矩，从而产生冲击。

发明内容

本公开的目的是提供一种湿式离合器冷却控制系统、方法及车辆，实现冷却液流量的精确控制，提高冷却液流动的稳定性。

为了实现上述发明目的，本公开提供了一种湿式离合器冷却控制系统，所述系统包括：

信号处理模块，用于处理来自于温度传感器的信号，并根据所述温度传感器的信号确定冷却等级；

流量参数获取模块，用于根据所述冷却等级，确定PWM控制参数，所述PWM控制参数包括：分别与ON状态和OFF状态对应的ON流量和OFF流量及PWM频率；

控制信号输出模块，用于根据所述ON流量和OFF流量，确定控制信号的电流或电压，并根据所述PWM频率，输出PWM控制信号；和

阀控制器，用于接收所述PWM控制信号，根据所述PWM控制信号控制离合器冷却控制阀的阀芯，按照所述PWM频率在ON流量位置和OFF流量位置之间动作。

本公开采用PWM控制方式，根据离合器的温度来选择合适的流量循序渐进的对离合器进行冷却，从而实现了冷却流量的精度控制，满足不同工况下的离合器冷却效率的需求。

优选地，所述流量参数获取模块包括：

参数匹配单元，用于根据所述冷却等级，查询预置的参数对照表，确定PWM频率、ON流量和OFF流量；所述参数对照表为冷却等级与PWM控制参数的对照表；和

参数维护单元，用于修改所述参数对照表中的参数。

优选地，所述信号处理模块包括：

温度信号处理单元，用于将温度传感器发送的电信号转化为温度信息；和

温度等级匹配单元，用于根据所述温度信息在预置的温度等级表中确定与其对应的冷却等级；其中，所述温度等级表包括温度范围和与其对应的冷却等级。

根据本公开的另一个方面，本公开提供了一种湿式离合器冷却控制方法，包括：

通过温度传感器检测离合器入口的温度；

根据离合器入口的温度确定冷却等级；

根据所述冷却等级确定PWM控制参数，所述控制参数包括：分别与ON状态和OFF状态对应的ON流量和OFF流量及PWM频率；

根据所述ON流量和OFF流量，确定控制信号的电流或电压，并根据所述PWM频率，生成PWM控制信号；

根据所述PWM控制信号控制离合器冷却控制阀的阀芯，按照所述PWM频率在ON流量位置和OFF流量位置之间动作。

优选地，根据离合器入口的温度确定冷却等级的步骤包括：

将温度传感器发送的电信号转化为温度信息；

根据所述温度信息在预置的温度等级表中确定与其对应的冷却等级，其中，所述温度等级表包括温度范围及与其对应的冷却等级。

优选地，根据所述冷却等级确定PWM控制参数的步骤包括：

根据所述冷却等级，查询预置的参数对照表，确定PWM频率、ON流量和OFF流量；所述参数对照表为冷却等级与PWM控制参数的对照表。

优选地还包括：当参数条件发生变化时，在重新计算得到PWM控制参数后，修改所述参数对照表中的冷却等级及与其对应的PWM频率、ON流量和OFF流量。

优选地，所述PWM控制参数通过以下步骤获得：

通过温度传感器检测离合器入口的温度，得到测量温度信息T₁；

通过发动机输出轴速度传感器和变速器输入轴传感器，得到滑摩转速n；

通过离合器冷却液压力传感器，得到离合器压强信息P；

根据公式(1-1)计算需求流量L，

其中，c是冷却液的比热容；ρ是冷却液密度；T₂为目标温度，T₁为离合器入口的温度；T为滑摩功率，根据公式(1-2)计算得到；

T＝π×M×n (1-2)

其中，n是滑摩转速，M为离合器得到的扭矩，根据公式(1-3)计算得到；

M＝μFRz (1-3)

其中，F为离合器片压紧力，F＝P×2πR²，P为离合器压强，R为离合器转换半径，z为摩擦副数，μ为离合器摩擦系数；

将所述需求流量L叠加上预置的正偏差值，得到ON流量，将所述需求流量L叠加上预置的负偏差值，得到OFF流量，其中，所述ON流量与OFF流量的平均值为所述需求流量L；

根据阀控制器的性能参数，确定PWM频率。

优选地，所述正偏差值的绝对值等于所述负偏差值的绝对值。

根据本公开的另一个方面，本公开还提供了一种车辆，包括：湿式离合器以及本公开第一方面所述的湿式离合器冷却控制系统。

通过上述技术方案提高了离合器冷却液流量的控制精度，从而提高了冷却液在离合器中流动的稳定性，有效地降低了离合器烧毁的风险和行车过程中的冲击。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是离合器转速差产生的原理示意图。

图2是本公开提供的湿式离合器冷却控制系统的原理框图。

图3是本公开提供的湿式离合器冷却控制方法的流程图。

图4是本公开提供的湿式离合器冷却控制系统中的部分结构原理框图。

图5是本公开提供的湿式离合器冷却系统中冷却液的流量示意图。

图6是离合器的冷却控制过程流程图。

附图标记说明

a—发动机 b—变速器

c—离合器

n_a—离合器的输入转速 n_b—输出转速

1—信号处理模块

11—温度信号处理单元 12—温度等级匹配单元

2—流量参数获取模

21—参数匹配单元 22—参数维护单元

3—控制信号输出模块 4—阀控制器

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

如图1所示，为离合器转速差产生的原理示意图。离合器c位于发动机a与变速器b之间，在a的曲轴位置设置有转速传感器，通过转速传感器即可测得发动机的转速信号n_a，也就是离合器c的输入转速信号。在变速器b的差速器位置设置有速度传感器，将该速度传感器得到的数值乘以当前挡位速比，即可得到输入轴转速信号，也就是离合器的输出转速信号n_b。当离合器的输入转速n_a和输出转速n_b存在差异时，则可以确定离合器产生了滑摩，此时需要对离合器进行冷却。此时，启动本发明所提供的湿式离合器冷却控制系统。

如图2所示，为本公开提供的湿式离合器冷却控制系统的原理框图。所述湿式离合器冷却控制系统包括：信号处理模块1、流量参数获取模块2、控制信号输出模块3和阀控制器4。结合图3所示控制方法的流程图对所述控制系统进行详细说明。

步骤S1，通过转速传感器得到离合器的输入转速和输出转速，并判断是否存在差异，如果存在差异，则转到步骤S2，如果没有，则结束控制过程。

步骤S2，通过温度传感器检测离合器入口的温度。温度传感器将其电信号发送给所述信号处理模块1，所述信号处理模块1处理所述电信号，得到具体的温度值。

步骤S3，信号处理模块1根据所述温度值确定冷却等级。

步骤S4，所述流量参数获取模块2用于根据所述冷却等级，确定PWM控制参数，所述PWM控制参数包括：分别与ON状态和OFF状态对应的ON流量和OFF流量及PWM频率；

步骤S5，所述控制信号输出模块3根据所述ON流量和OFF流量，确定控制信号的电流或电压，结合PWM频率，输出PWM控制信号给所述阀控制器4。

步骤S6，所述阀控制器4根据所述PWM控制信号控制离合器冷却控制阀的阀芯，使所述冷却控制阀的阀芯按照所述PWM频率在ON流量位置和OFF流量位置之间动作。

本发明使用的PWM式的阀控制器4具有更强的耐腐蚀性和抗干扰能力，长期来看节约了成本，而且由于较高的稳定性，在流量控制方面能做出更好的响应。通过匹配合适的PWM控制参数，能够有效地降低离合器烧毁的风险和行车过程中的冲击。同时，通过流量方面的监测，又可以确认离合器流量过高或者过低，具有一定的诊断功能。

具体地，如图4所示，所述信号处理模块1包括温度信号处理单元11和温度等级匹配单元12。其中，所述温度信号处理单元11将温度传感器发送的电信号转化为温度信息；温度等级匹配单元12，用于根据所述温度信息在预置的温度等级表中确定与其对应的冷却等级；其中，所述温度等级表包括温度范围及与其对应的冷却等级，如表1所示。

表1

温度范围(℃)	冷却等级
		90-100	1
100-110	2
		110-120	3
......	......

所述流量参数获取模块2包括参数匹配单元21和参数维护单元22。所述参数匹配单元21根据所述冷却等级，查询预置的参数对照表，确定PWM频率、ON流量和OFF流量；所述参数对照表为冷却等级与PWM控制参数的对照表，如表2所示的参考数据。当参数获得的条件发生变化时，可通过参数维护单元22修改所述参数对照表中的参数，例如修改与冷却等级对应的PWM频率、ON流量或OFF流量。当离合器本身特性发生变化，如离合器半径、摩擦片的材质，或冷却液的种类发生变化，根据这些变化重新设计参数，并用新的参数通过参数维护单元22更新所述参数对照表。

表2

在前述方案中，预先设定好参数对照表中的PWM控制参数，在汽车行使过程中，只需在检测到离合器的输入转速和输出转速不一致时，启动冷却系统。在控制过程中，只需检测离合器入口的温度，便可以得到采用PWM方式来控制冷却动作的PWM控制参数。在具体设置PWM控制参数时，设定在PWM ON状态的流量为大流量，在OFF状态的流量为小流量。如图5所示，为一实施例的冷却液的流量与时间的关系示意图。控制阀芯的开口大小随着PWM控制信号在ON位置和OFF位置变化，其中，ON位置与OFF位置的时间相同，在ON位置的流量最大，为6L/min在OFF位置时的流量最小，为4L/min，总的平均流量为5L/min，控制周期为T为10ms。从图中可以看出，采用本发明的PWM控制方式可以达到与传统固定冷却流量同等的效果。并且，由于流量的周期性变化，阀芯处在不停的动作过程中，所以在一定程度上可以降低阀体卡滞等风险。

本发明所述的PWM控制参数，具体通过以下步骤计算得到：

通过温度传感器检测离合器入口的温度，得到测量温度信息T₁。通过发动机输出轴速度传感器直接可以得到发动机的转速，也就是离合器的输入转速n₁；通过变速器的差速器位置设置的速度传感器得到差速器的转速，再乘以当前挡位速比，即可得到变速器输入轴传感器，即离合器的输出转速n₂，计算这两个转速的差的绝对值，即获得得到滑摩转速n。通过离合器冷却液压力传感器得到离合器压强信息P。

获取相关参数值，例如离合器摩擦系数μ；离合器片转换半径R，对于嵌套式同轴离合器，由于嵌套在轴上的原故，有两个半径，假设这两个半径分别为R₁、R₂，则该嵌套式同轴离合器转换半径R的平方等于R₁、R₂的平方差值；摩擦副数z等；冷却液的比热容c；冷却液密度ρ及目标温度T₂。

根据公式(1-2)计算滑摩功率T：

T＝π×M×n (1-2)

M为离合器得到的扭矩，根据公式(1-3)计算得到；

M＝μFRz (1-3)

F为离合器片压紧力，F＝P×2πR²，P为离合器的压强，R为离合器转换半径，z为摩擦副数，μ为离合器摩擦系数。

冷却需求流量L计算：

根据热量公式Q＝cm×(T₂-T₁)，其中，m是冷却液质量，m＝ρLt，t表示时间，将m公式带入得出Q＝cρLt×(T₂-T₁)，进一步得到：Q＝cρLt×(T₂-T₁)＝Tt，最终得到公式(1-1)

根据公式(1-1)推算出所需冷却液流量。

得到需求流量L后，将所述需求流量L叠加上预置的正偏差值，得到ON流量，将所述需求流量L叠加上预置的负偏差值，得到OFF流量，其中，所述ON流量与OFF流量的平均值为所述需求流量L。

通过上述方法得到PWM ON时间段的最大流量，PWM OFF时间段的最小流量。

例如，当检测到离合器温度为95℃时，通过上述计算过程可以得到需求冷却流量为5L/min。在此基础上分别叠加正负1，从而得到PWM ON时的最大冷却流量为6L/min，PWMOFF时的最小冷却流量为4L/min，通过测试后，当采用这两个参数值对离合器进行冷却时，效果理想，因而将其写入参数对照表中。

根据阀控制器的性能参数，通过实验确定PWM频率。

在具体的应用过程中，对离合器的冷却控制过程如图6所示。

通过温度传感器得到离合器的温度，在离合器的测量温度小于设定的最小温度时，本公开提供的PWM式冷却控制系统不激活。当测量温度介天最小和最大温度时，采用本公开提供的PWM式冷却控制系统对离合器进行冷却控制。当测量温度大于或等于最大温度时，PWM式冷却控制系统关闭，并且打开离合器。从而避免了烧毁离合器。

基于同一发明构思，本公开实施例还提供一种车辆，包括：湿式离合器以及本公开实施例所提供的湿式离合器冷却控制系统。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims

1.一种湿式离合器冷却控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的湿式离合器冷却控制系统，其特征在于，所述流量参数获取模块包括：

参数匹配单元，用于根据所述冷却等级，查询预置的参数对照表，确定PWM频率、ON流量和OFF流量，所述参数对照表为冷却等级与PWM控制参数的对照表；

参数维护单元，用于修改所述参数对照表中的参数。

3.根据权利要求1所述的湿式离合器冷却控制系统，其特征在于，所述信号处理模块包括：

4.一种湿式离合器冷却控制方法，其特征在于，包括：

通过温度传感器检测离合器入口的温度；

根据离合器入口的温度确定冷却等级；

5.根据权利要求4所述的湿式离合器冷却控制方法，其特征在于，根据离合器入口的温度确定冷却等级的步骤包括：

将温度传感器发送的电信号转化为温度信息；

6.根据权利要求4所述的湿式离合器冷却控制方法，其特征在于，根据所述冷却等级确定PWM控制参数的步骤包括：

7.根据权利要求6所述的湿式离合器冷却控制方法，其特征在于，还包括：

修改所述参数对照表中的冷却等级及与其对应的PWM频率、ON流量和OFF流量。

8.根据权利要求4所述的湿式离合器冷却控制方法，其特征在于，所述PWM控制参数通过以下步骤获得：

通过离合器冷却液压力传感器，得到离合器压强信息P；

根据公式(1-1)计算需求流量L，

T＝π×M×n (1-2)

M＝μFRz (1-3)

根据阀控制器的性能参数，确定PWM频率。

9.根据权利要求8所述的湿式离合器冷却控制方法，其特征在于，所述正偏差值的绝对值等于所述负偏差值的绝对值。

10.一种车辆，其特征在于，包括：湿式离合器以及权利要求1-3任一所述的湿式离合器冷却控制系统。