CN112128272B - 一种离合器滑摩控制装置及控制方法 - Google Patents

一种离合器滑摩控制装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种离合器滑摩控制装置及控制方法，装置包括离合器、液压装置及模糊控制器；离合器的输入轴和输出轴处均设有转矩传感器和转速传感器，离合器的进出油口处设有压力传感器，液压装置包括油泵；油泵的进油口与油箱连通；油泵的出油口通过进油管和电磁阀油口P连通；电磁阀的油口A与单向阀Ⅰ进油口连通，电磁阀的油口T与油箱连通；单向阀Ⅰ出油口通过油管与离合器的进出油口连通，该油管通过管道连接蓄能器；所述的进油管通过管道连接电磁比例先导溢流阀的进油口，单向阀Ⅰ与离合器连通的油管通过管道连接电磁比例先导溢流阀的外控口。本发明结构简单、控制精度高，使得离合器始终工作在最佳滑摩区间，实现离合器动力性和平顺性折中。

Description

一种离合器滑摩控制装置及控制方法
技术领域
本发明属于离合器的控制技术领域，具体涉及一种离合器滑摩控制装置及控制方法。
背景技术
起步离合器使发动机与变速器之间能逐渐接合，从而保证汽车平稳起步。离合器结合可以将发动机输出的动力刚性传递至变速箱，提高了系统传递效率，减少了能量的损失，但是也带来了不良后果，因为由发动机燃油燃烧时产生的转矩波动引起的噪音和振动会直接传递到汽车的传动系中，降低了乘坐的舒适性、汽车的操纵性和传动系的寿命。另一方面，当离合器分离时，有效阻隔了发动机转矩波动向传动系的传递，但是由于发动机的部分动力通过液力的形式传递至变速箱，会产生了大量能量损失。
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、能使得离合器始终工作在最佳滑摩区间，实现离合器动力性和平顺性折中，并能缩短泵的工作时间，达到保护泵的作用一种离合器滑摩控制装置及控制方法。
本发明采用的技术方案是：一种离合器滑摩控制装置，包括离合器、液压装置及模糊控制器；离合器的输入轴和输出轴处均设有转矩传感器和转速传感器，离合器的进出油口处设有一个压力传感器；发动机上设有一个油门开度传感器，所述的液压装置包括油箱、油泵、单向阀Ⅰ、电磁阀、蓄能器及冷却器；所述的油泵的进油口与油箱连通；油泵的出油口通过进油管和电磁阀油口P连通；电磁阀的油口A与单向阀Ⅰ进油口连通，电磁阀的油口T与冷却器的进油口连通，冷却器的出油口与油箱连通；单向阀Ⅰ出油口通过油管与离合器的进出油口连通，该油管通过管道连接蓄能器；所述的进油管通过管道连接电磁比例先导溢流阀的进油口，电磁比例先导溢流阀的出油口与油箱连通；单向阀Ⅰ与离合器连通的油管通过管道连接电磁比例先导溢流阀的外控口；转矩传感器和转速传感器、压力传感器、电机驱动器、电磁阀、油门开度传感器分别与模糊控制器连接。
上述的离合器滑摩控制装置中，冷却器的出油口与油箱连通的管道上设有单向阀Ⅱ。
上述的离合器滑摩控制装置中，油泵的进油口与油箱连通的管道上设有过滤器。
一种利用上述的离合器滑摩控制装置的离合器滑摩控制方法，包括如下步骤：
1)测定离合器输入轴的转速、离合器输出轴的转速、离合器的结合油压及油门开度；
2)判断离合器是否进入滑摩工况，若是，则进行下一步，否则进入步骤7)；
离合器进入滑磨工况的判定方法为：n1-n2的值是否为零，n1为离合器输入轴转速，n2为离合器输出轴转速；若是则离合器还未进入滑磨工况；否则离合器处于滑磨工况；
3)根据测得的离合器输入轴转速、离合器输出轴转速、离合器的结合油压、油门开度，计算在该油压和油门开度下的滑摩率；
按照公式e(P,α)＝(n1-n2)/n1，计算此时的滑差率e1；
其中，e(P,α)为滑差率函数；P为该时刻离合器的结合油压；α为该时刻发动机的油门开度；
4)经过时间Δt后,Δt的取值范围为:[0.001s,0.01s]，再次计算得到此时的滑摩率e2，计算周期时间内滑摩率变化率，滑摩率变化率的表达式为:
Figure BDA0002732568510000021
构建基于滑差率的离合器失效评价模型，模型公式为：
e(P,α)≥0.03，
Figure BDA0002732568510000022
由此得到离合器滑摩传动的极限状态方程为：
F1(P,α)＝e(P,α)-0.03；
Figure BDA0002732568510000023
其中，F1(P,α)为离合器滑差率的极限状态函数；F2(P,α)为离合器滑差率变化率极限状态函数；
5)判断极限状态方程的值是否小于零，若是，则离合器的滑摩传动不满足要求，模糊控制器给电机驱动器输出控制信号，增大电机的转速，提高油泵的输出油压，返回步骤1)；否则离合器的滑摩传动满足要求，进行下一步；
6)检测输出转矩和输出转速之积与输入转矩和输入转速之积的比值是否低于95％，若是，则模糊控制器输出占空比，增大电磁阀的阀芯开口，增大电磁阀输出油压，从而增大离合器的结合油压，来控制离合器的结合；直至检测输出转矩和输出转速之积与输入转矩和输入转速之积的比值高于95％，模糊控制器调节电磁比例先导溢流阀外控口的调定值，外控口的油压力将电磁比例先导溢流阀的阀口打开，油泵通过电磁比例先导溢流阀卸荷，然后由蓄能器保持离合器处于最佳滑摩率下的结合油压，并起到补充系统工作油的泄露；蓄能器的压力会因补充系统泄漏而下降，当外控口的油压低于电磁比例先导溢流阀的调定值时，电磁比例先导溢流阀的阀口关闭，油泵恢复向离合器液压控制回路供油，保持输出转矩和输出转速之积与输入转矩和输入转速之积的比值高于95％；若实际工况需要离合器完全结合，则进入步骤7)；
7)模糊控制器调节电磁比例先导溢流阀外控口的调定值，外控口的油压力将电磁比例先导溢流阀的阀口关闭，泵连续向离合器液压控制回路供油，不断增大离合器的结合油压，来控制离合器的结合，直至检测输入转矩和输入转速之积与输出转矩和输出转速之积的比值等于100％；然后模糊控制器调节电磁比例先导溢流阀外控口的调定值，外控口的油压力将电磁比例先导溢流阀的阀口打开，油泵通过电磁比例先导溢流阀卸荷，由蓄能器保持离合器处于结合状态的结合油压；蓄能器的压力会因补充系统泄漏而下降，当外控口的油压低于电磁比例先导溢流阀的调定值时，电磁比例先导溢流阀的阀口关闭，油泵恢复向离合器液压控制回路供油，从而维持离合器处于完全结合状态下的结合油压大小，使得离合器始终处于结合状态，若实际工况需要离合器分离，则进入步骤8)；
8)模糊控制器通过控制电机驱动器控制油泵停止工作，模糊控制器控制电磁阀在左位工作，离合器中的工作油经电磁阀流入冷却器冷却后流回油箱，蓄能器释放压力能控制离合器逐渐分离。与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的离合器滑摩控制装置结构简单、操作方便；本发明采用的模糊器进行控制，对系统参数变化和外部扰动的鲁棒性强，在克服系统非线性方面有很大的优势，可以结合某工况下的发动机油门开度和结合油压，通过模糊控制器输出占空比，进而加大离合器的结合油压，以减小离合器的滑差.率，来平衡离合器传递效率和动力冲击两者的矛盾。本发明采用蓄能器和电磁比例先导溢流阀来保持离合器处于最佳滑摩率下的结合油压，当离合器结合压力到达电磁比例先导溢流阀的调定值时，外控口的油压力将电磁比例先导溢流阀的阀口打开，泵通过电磁比例先导溢流阀卸荷，由蓄能器保持离合器处于最佳滑摩率下的结合油压，并起到补充系统工作油的泄露。如果保压时间较长，蓄能器的压力会因补充系统泄漏而下降，当外控口的油压低于电磁比例先导溢流阀的调定值时，电磁比例先导溢流阀的阀口关闭，泵恢复向离合器液压控制回路供油，从而维持离合器处于最佳滑摩率下的结合油压，使得离合器始终工作在最佳滑摩区间，也能缩短泵的工作时间，从而延迟泵的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的离合器滑摩控制装置的结构示意图。
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，本发明的离合器滑摩控制装置，包括离合器10、液压装置及模糊控制器17；离合器的输入轴设有转矩传感器13和转速传感器14，离合器的输出轴处设有转矩传感器12和转速传感器11，发动机处设有一个油门开度传感器16，离合器进出油口处设有一个压力传感器18。
所述的液压装置包括油箱1、过滤器2、油泵3、电磁比例先导溢流阀5、单向阀Ⅰ6、电磁阀7、弹簧式蓄能器19、冷却器9及单向阀Ⅱ8；所述的油泵3的进油口与过滤器2出油口的连通，过滤器2的进油口与油箱1连通；油泵3的出油口通过进油管与5的进油口和电磁阀油口P连通；5的出油口与油箱1连通；电磁阀7的油口A与单向阀Ⅰ6进油口连通，电磁阀7的油口T与冷却器9的进油口连通，冷却器9的出油口与油箱1连通；冷却器9与油箱连通的管道上设有单向阀Ⅱ8。进油管通过管道电磁比例先导溢流阀5的进油口连接；电磁比例先导溢流阀5的出油口与油箱1连通。单向阀Ⅰ6进油口通过油管连接离合器的进出油口，该油管通过管道连接蓄能器19，通过另一管道和电磁比例先导溢流阀5的外控口连通。离合器的输入轴处的转矩传感器13和转速传感器14、离合器的输出轴处的转矩传感器12和转速传感器11、压力传感器18、电机驱动器4、电磁阀7、油门开度传感器16分别与模糊控制器17连接。
本发明的离合器滑摩控制方法，具体操作如下：
步骤一：测定离合器输入轴的转速、离合器输出轴的转速、离合器的结合油压、油门开度；所述输入转速、输出转速、离合器的结合油压、油门开度分别由转速传感器14、转速传感器11、压力传感器18、油门开度传感器16检测得到。
步骤二：检测离合器是否进入滑摩工况，若是，则进入步骤三，否则进入步骤七。
离合器进入滑磨工况的判定方法为：n1-n2的值是否为零，n1为离合器输入轴转速，n2为离合器输出轴转速；若是则离合器还未进入滑磨工况；否则离合器处于滑磨工况。
步骤三：根据测定所得的离合器输入轴转速、离合器输出轴转速、离合器的结合油压、油门开度，计算在该油压和油门开度下的滑摩率；
滑摩率的计算公式为
e1(P,α)＝(n1-n2)/n1；
其中：e1为该时刻的滑移率；P为该时刻离合器的结合油压；α为该时刻发动机的油门开度；
步骤四：经过时间Δt后,Δt的取值范围为:[0.001s,0.01s]，再次计算此时的滑摩率e2(P,α)，并可获得出其周期时间内滑摩率变化率的表达式为:
Figure BDA0002732568510000051
构建基于滑差率的离合器失效评价模型，模型公式为：
e(P,α)≥0.03，
Figure BDA0002732568510000052
由此得到离合器滑摩传动的极限状态方程为：
F1(P,α)＝e(P,α)-0.03
Figure BDA0002732568510000053
其中，F1(P,α)为离合器滑差率的极限状态函数；F2(P,α)为离合器滑差率变化率极限状态函数；
步骤五：判断极限状态方程的值是否小于零，若是，则离合器的滑摩传动不满足要求，对应于失效状态；若离合器滑摩传动失效，则模糊控制器控制电机驱动器，增大电机的转速，提高油泵3的输出油压，从而增大离合器的结合油压，进而减小离合器的滑摩率，重新测定输入参数，返回步骤一；若否，则离合器的滑摩传动满足要求，对应于安全状态，进入步骤六；
步骤六：检测输出转矩和输出转速之积与输入转矩和输入转速之积的比值是否低于95％，若是，则模糊控制器输出占空比，增大电磁阀的阀芯开口，增大电磁阀输出油压，从而增大离合器的结合油压，来控制离合器的结合，重新测定输入转矩、输入转速、输出转矩、输出转速，直至检测输出转矩和输出转速之积与输入转矩和输入转速之积的比值高于95％，模糊控制器调节电磁比例先导溢流阀外控口的调定值，外控口的油压力将电磁比例先导溢流阀的阀口打开，油泵3通过电磁比例先导溢流阀卸荷，然后由蓄能器保持离合器处于最佳滑摩率下的结合油压，并起到补充系统工作油的泄露。如果滑磨时间较长，蓄能器的压力会因补充系统泄漏而下降，当外控口的油压低于电磁比例先导溢流阀的调定值时，电磁比例先导溢流阀的阀口关闭，油泵恢复向离合器液压控制回路供油，保持离合器输出转矩和输出转速之积与输入转矩和输入转速之积的比值高于95％，使得离合器始终工作在最佳滑摩区间，实现离合器动力性和平稳性的折中，若实际工况需要离合器完全结合，则进入步骤七；
步骤七：模糊控制器调节电磁比例先导溢流阀外控口的调定值，外控口的油压力将电磁比例先导溢流阀的阀口关闭，油泵3连续向离合器液压控制回路供油，不断增大离合器的结合油压，来控制离合器的结合，直至检测输出转矩和输出转速之积与输入转矩和输入转速之积的比值等于100％。然后模糊控制器调节电磁比例先导溢流阀外控口的调定值，外控口处的油压力将电磁比例先导溢流阀的阀口打开，油泵3通过电磁比例先导溢流阀卸荷，由蓄能器保持离合器处于结合状态的结合油压，并起到补充系统工作油的泄露。如果结合时间较长，蓄能器的压力会因补充系统泄漏而下降，当外控口的油压低于电磁比例先导溢流阀的调定值时，电磁比例先导溢流阀的阀口关闭，油泵3恢复向离合器液压控制回路供油，从而维持离合器处于完全结合状态下的结合油压大小，使得离合器始终处于结合状态，若实际工况需要离合器分离，则进入步骤八。
步骤八：模糊控制器＝通过电机驱动器控制油泵停止工作，模糊控制器控制电磁阀在左位工作，离合器中的工作油经电磁阀流出，经冷却器冷却后流回油箱，蓄能器释放压力能控制离合器逐渐分离。

Claims (1)

1.一种离合器滑摩控制方法，其利用离合器滑摩控制装置实现，离合器滑摩控制装置包括离合器、液压装置及模糊控制器；离合器的输入轴和输出轴处均设有转矩传感器和转速传感器，离合器的进出油口处设有一个压力传感器；发动机上设有一个油门开度传感器，所述的液压装置包括油箱、油泵、单向阀Ⅰ、电磁阀、蓄能器及冷却器；所述的油泵的进油口与油箱连通；油泵的出油口通过进油管和电磁阀油口P连通；电磁阀的油口A与单向阀Ⅰ进油口连通，电磁阀的油口T与冷却器的进油口连通，冷却器的出油口与油箱连通；单向阀Ⅰ出油口通过油管与离合器的进出油口连通，该油管通过管道连接蓄能器；所述的进油管通过管道连接电磁比例先导溢流阀的进油口，电磁比例先导溢流阀的出油口与油箱连通；单向阀Ⅰ与离合器连通的油管通过管道连接电磁比例先导溢流阀的外控口；转矩传感器和转速传感器、压力传感器、电机驱动器、电磁阀、油门开度传感器分别与模糊控制器连接；
具体操作如下：
1)测定离合器输入轴的转速、离合器输出轴的转速、离合器的结合油压及油门开度；
2)判断离合器是否进入滑摩工况，若是，则进行下一步，否则进入步骤7)；
离合器进入滑磨工况的判定方法为：n1-n2的值是否为零，n1为离合器输入轴转速，n2为离合器输出轴转速；若是则离合器还未进入滑磨工况；否则离合器处于滑磨工况；
3)根据测得的离合器输入轴转速、离合器输出轴转速、离合器的结合油压、油门开度，计算在该油压和油门开度下的滑摩率；
按照公式e(P,α)＝(n1-n2)/n1，计算此时的滑摩率e1；
其中，e(P,α)为滑摩率函数；P为该时刻离合器的结合油压；α为该时刻发动机的油门开度；
4)经过时间Δt后,Δt的取值范围为:[0.001s,0.01s]，再次计算得到此时的滑摩率e2，计算周期时间内滑摩率变化率，滑摩率变化率的表达式为:
Figure 906211DEST_PATH_IMAGE001
构建基于滑摩率的离合器失效评价模型，模型公式为：
e(P,α)≥0.03，
Figure 217107DEST_PATH_IMAGE002
；
由此得到离合器滑摩传动的极限状态方程为：
F1(P,α)＝e(P,α)-0.03，
Figure 143475DEST_PATH_IMAGE003
；
其中，F1(P,α)为离合器滑摩率的极限状态函数；F2(P,α)为离合器滑摩率变化率极限状态函数；
5)判断极限状态方程的值是否小于零，若是，则离合器的滑摩传动不满足要求，模糊控制器给电机驱动器输出控制信号，增大电机的转速，提高油泵的输出油压，返回步骤1)；否则离合器的滑摩传动满足要求，进行下一步；
6)检测输出转矩和输出转速之积与输入转矩和输入转速之积的比值是否低于95％，若是，则模糊控制器输出占空比，增大电磁阀的阀芯开口，增大电磁阀输出油压，从而增大离合器的结合油压，来控制离合器的结合；直至检测输出转矩和输出转速之积与输入转矩和输入转速之积的比值高于95％，模糊控制器调节电磁比例先导溢流阀外控口的调定值，外控口的油压力将电磁比例先导溢流阀的阀口打开，油泵通过电磁比例先导溢流阀卸荷，然后由蓄能器保持离合器处于最佳滑摩率下的结合油压，并起到补充系统工作油的泄露；蓄能器的压力会因补充系统泄漏而下降，当外控口的油压低于电磁比例先导溢流阀的调定值时，电磁比例先导溢流阀的阀口关闭，油泵恢复向离合器液压控制回路供油，保持离合器输出转矩和输出转速之积与输入转矩和输入转速之积的比值高于95％；若实际工况需要离合器完全结合，则进入步骤7)；
7)模糊控制器调节电磁比例先导溢流阀外控口的调定值，外控口的油压力将电磁比例先导溢流阀的阀口关闭，泵连续向离合器液压控制回路供油，不断增大离合器的结合油压，来控制离合器的结合，直至检测输出转矩和输出转速之积与输入转矩和输入转速之积的比值等于100％；然后模糊控制器调节电磁比例先导溢流阀外控口的调定值，外控口的油压力将电磁比例先导溢流阀的阀口打开，油泵通过电磁比例先导溢流阀卸荷，由蓄能器保持离合器处于结合状态的结合油压；蓄能器的压力会因补充系统泄漏而下降，当外控口的油压低于电磁比例先导溢流阀的调定值时，电磁比例先导溢流阀的阀口关闭，油泵恢复向离合器液压控制回路供油，从而维持离合器处于完全结合状态下的结合油压大小，使得离合器始终处于结合状态，若实际工况需要离合器分离，则进入步骤8)；
8)模糊控制器通过控制电机驱动器控制油泵停止工作，模糊控制器控制电磁阀在左位工作，离合器中的工作油经电磁阀流入冷却器冷却后流回油箱，蓄能器释放压力能控制离合器逐渐分离。
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