CN113513585B - 一种工程机械变速箱整机条件下自标定方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工程机械变速箱整机条件下自标定方法及系统，通过该方法可以自动标定变速箱离合器快速充油时间，从而使离合器结合更加平稳，减少变速箱换挡冲击，有助于变速箱批量化装机应用。通过本发明自标定方法能准确获取每个离合器快速充油时间，可以补偿变速箱元件生产的不一致性，同时确保变速箱在长期使用或者更换传动油后仍保持较好的换挡平顺性。

Description

一种工程机械变速箱整机条件下自标定方法及系统
技术领域
本发明属于工程机械技术领域，涉及一种变速箱自标定方法及系统，尤其涉及一种工程机械变速箱整机条件下自标定方法及系统。
背景技术
工程机械动力换挡自动变速器内部包含多个湿式离合器，根据不同离合器的结合组成不同的变速器挡位。湿式离合器由离合器包、活塞、弹簧、数组摩擦片及光片组成。离合器结合时，传动油液进入并逐渐充满离合器包，然后油液推动活塞克服弹簧力消除活塞与摩擦片之间的空行程，随着油压升高，离合器被逐渐压紧，可传递的扭矩逐渐增加并达到设定值。离合器充油结合过程可以分为6个阶段(如图1所示)：快速充油阶段，油压稳定阶段，扭矩交换阶段，滑摩阶段，快速压紧阶段，完全结合阶段。油液推动活塞消除活塞与摩擦片之间间隙的时间称为快速充油时间(阶段1)。由于变速箱元件生产的不一致性，每台变速箱的离合器快速充油时间都无法保证完全一致；同时变速箱在使用一段时间或者更换传动油后该时间都可能发生变化，而过长或过短的快速充油时间都会影响变速箱的换挡品质。如何准确标定变速箱内各个离合器快速充油时间，且可以批量化应用于工程机械整机全寿命周期内，是工程机械变速箱离合器控制优化面临的难题。
现有技术方案分为两类。一类是通过半结合点充油阶段的目标压力与实际压力的差值、变化率、垂直点距离，发动机扭矩变化量，发动机转速下降量，输出轴转速角加速度变化率等对半结合点压力进行确定，并根据温度、转速差等对该压力进行补偿。第二类是监控离合器滑差并与临界离合器滑差值进行比较，对快速充油时间进行控制，从而使离合器结合更加平稳，减少换挡冲击。
现有技术存在以下缺陷：上述技术仅对半结合点压力的确定及温度补偿进行研究，忽略了快速充油阶段对变速箱换挡过程的影响。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种工程机械变速箱整机条件下自标定方法及系统，通过该方法可以自动标定变速箱离合器快速充油时间。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
第一方面，提供一种工程机械变速箱整机条件下自标定方法，包括：
响应于整机状态满足自标定预设状态，发送标定开始指令；并发送转速控制指令，控制发动机稳定在自标定预设转速Ne；
控制待标定离合器充油，变速箱挡位离合器标定过程中，获取油压曲线开始时刻ts及当前时刻tc对应的条件参数值，得到条件参数差NCK以及当前快速充油时间TC；条件参数差NCK为开始时刻ts对应的条件参数值与当前时刻t对应的条件参数值之差；当前快速充油时间TC为当前时刻tc与开始时刻ts之差；
将NCK与预存的基准条件参数差NCK_Basic进行比较，
若NCK≥NCK_Basic，则停止该离合器的标定，当前快速充油时间TC即为该离合器的最优快速充油时间；
若NCK<NCK_Basic，则快速充油时间增加步长Δt，继续标定流程。
所述条件参数为涡轮转速、液力变矩器涡轮扭矩、液力变矩器变速比参数之一。
离合器自标定起始至终止快速充油时间标定范围为[Tmin，Tmax],Tmin为设计的快速充油时间最小值，Tmax为设计的快速充油时间最大值；若在Tmax充油时间下NCK仍小于NCK_Basic，则该离合器最优快速充油时间为Tmax。
所述基准条件参数差NCK_Basic的获取方法包括：以理论充油时间TCK为基准对离合器进行充油，充油曲线选取离合器结合过程中前两个阶段，获取压力曲线开始时刻对应的条件参数值及结束时刻对应的条件参数值，基准条件参数差NCK_Basic为开始时刻对应的条件参数值与结束时刻对应的条件参数值之差。
理论充油时间TCK的获取方法包括：在变速箱试验台架手动调试离合器快速充油时间，使离合器平稳结合，以该时间作为该离合器的理论充油时间TCK。
整机变速箱包括6个离合器：C1离合器、C2离合器、C3离合器、C4离合器、CF离合器、CR离合器，因此，对应的，预存的基准条件参数差NCK_Basic包括：C1离合器基准条件参数差NC1_Basic、C2离合器基准条件参数差NC2_Basic、C3离合器基准条件参数差NC3_Basic、C4离合器基准条件参数差NC4_Basic、CF离合器基准条件参数差NCF_Basic、CR离合器基准条件参数差NCR_Basic。
作为本发明的一个实施例，自标定预设状态为同时满足以下条件：
1)整机静止状态；
2)换挡手柄处于空挡；
3)驻车制动处于激活状态；
4)变速箱油底壳温度范围在[40-80]℃。
作为本发明的一个实施例，Δt等于10ms。
第二方面，提供一种工程机械变速箱整机条件下自标定系统，包括控制器，所述控制器包括存储器和处理器，存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作，以执行上述的工程机械变速箱整机条件下自标定方法。
第三方面，提供一种装载机，包括所述的工程机械变速箱整机条件下自标定系统。
有益效果：本发明提供的一种工程机械变速箱整机条件下自标定方法及系统，通过该方法可以自动标定变速箱离合器快速充油时间，从而使离合器结合更加平稳，减少变速箱换挡冲击，有助于变速箱批量化装机应用。通过本发明自标定方法能准确获取每个离合器快速充油时间，可以补偿变速箱元件生产的不一致性，同时确保变速箱在长期使用或者更换传动油后仍保持较好的换挡平顺性。
附图说明
图1为离合器正常充油时序图；
图2为本发明一实施例的工程机械变速箱整机条件下自标定流程图；
图3为本发明实施例中离合器自标定油压控制曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。相关术语定义如下：
一种工程机械变速箱整机条件下自标定方法，包括：
响应于整机状态满足自标定预设状态，发送标定开始指令；并发送转速控制指令，控制发动机稳定在自标定预设转速Ne；变速箱挡位离合器标定时自动结合一个方向离合器，方向离合器标定时自动结合一个挡位离合器；
控制待标定离合器充油，变速箱挡位离合器标定过程中，获取油压曲线开始时刻ts及当前时刻tc对应的条件参数值，得到条件参数差NCK以及当前快速充油时间TC；条件参数差NCK为开始时刻ts对应的条件参数值与当前时刻tc对应的条件参数值之差；当前快速充油时间TC为当前时刻tc与开始时刻ts之差；
将NCK与预存的基准条件参数差NCK_Basic进行比较，
若NCK≥NCK_Basic，则停止该离合器的标定，当前快速充油时间TC即为该离合器的最优快速充油时间；
若NCK<NCK_Basic，则快速充油时间增加步长Δt，继续标定流程。
所述条件参数为涡轮转速、液力变矩器涡轮扭矩、液力变矩器变速比、发动机转速、发动机扭矩参数之一。
离合器自标定起始至终止快速充油时间标定范围为[Tmin，Tmax],Tmin为设计的快速充油时间最小值，Tmax为设计的快速充油时间最大值；若在Tmax充油时间下NCK仍小于NCK_Basic，则该离合器最优快速充油时间为Tmax。
所述基准条件参数差NCK_Basic的获取方法包括：以理论充油时间TCK为基准对离合器进行充油，充油曲线选取离合器结合过程中前两个阶段，获取压力曲线开始时刻对应的条件参数值及结束时刻对应的条件参数值，基准条件参数差NCK_Basic为开始时刻对应的条件参数值与结束时刻对应的条件参数值之差。
理论充油时间TCK的获取方法包括：在变速箱试验台架手动调试离合器快速充油时间，使离合器平稳结合，以该时间作为该离合器的理论充油时间TCK。
整机变速箱包括6个离合器：C1离合器、C2离合器、C3离合器、C4离合器、CF离合器、CR离合器，预存的基准条件参数差NCK_Basic包括：C1离合器基准条件参数差NC1_Basic、C2离合器基准条件参数差NC2_Basic、C3离合器基准条件参数差NC3_Basic、C4离合器基准条件参数差NC4_Basic、CF离合器基准条件参数差NCF_Basic、CR离合器基准条件参数差NCR_Basic。
基准条件参数差策略表
C1 C2 C3 C4 CF CR
N<sub>C1_Basic</sub> N<sub>C2_Basic</sub> N<sub>C3_Basic</sub> N<sub>C4_Basic</sub> N<sub>CF_Basic</sub> N<sub>CR_Basic</sub>
作为本发明的一个实施例，自标定预设状态为同时满足以下条件：
1)整机静止状态；
2)换挡手柄处于空挡；
3)驻车制动处于激活状态；
4)变速箱油底壳温度范围在[40-80]℃。
实施例1：所述条件参数选取涡轮转速为例；
本发明一个实施例的流程图如图2所示，具体步骤如下：
(1)在变速箱试验台架手动调试离合器快速充油时间，使离合器平稳结合，以该时间作为该离合器的理论充油时间TCK；
(2)以理论充油时间TCK为基准对离合器进行充油，充油曲线选取离合器结合过程中前两个阶段，如图3所示。采集压力曲线开始时刻ts及结束时刻te对应的涡轮转速，得到基准涡轮转速差NCK_Basic，形成基准涡轮转速差策略表并存储于变速箱控制单元；
(3)当整机状态满足自标定预设状态时，自标定控制单元发送标定开始信号，变速箱控制单元向发动机控制单元发送转速控制请求命令，控制发动机稳定在转速Ne。变速箱挡位离合器标定时自动结合一个方向离合器，方向离合器标定时自动结合一个挡位离合器。
(4)控制待标定离合器油压，油压控制曲线如图3所示。采集油压曲线开始时刻ts及结束时刻te对应的涡轮转速，得到涡轮转速差NCK以及当前快速充油时间TC；涡轮转速差NCK为开始时刻ts对应的涡轮转速与当前时刻tc对应的涡轮转速之差；当前快速充油时间TC为当前时刻tc与开始时刻ts之差。将NCK与基准涡轮转速差NCK_Basic进行比较，若NCK≥NCK_Basic，则停止该离合器的标定，当前快速充油时间TC即为该离合器的最优快速充油时间；若NCK<NCK_Basic，则快速充油时间增加步长Δt，继续标定流程，一般Δt等于10ms。离合器自标定起始至终止快速充油时间标定范围为[Tmin，Tmax],Tmin为设计的快速充油时间最小值，Tmax为设计的快速充油时间最大值；若在Tmax充油时间下涡轮转速差仍未满足判断条件，则该离合器最优快速充油时间为Tmax。
作为本发明的一个实施例，条件参数选取液力变矩器涡轮扭矩，自标定的判断条件为油压曲线开始时刻ts和结束时刻te对应液力变矩器涡轮扭矩差值；
作为本发明的一个实施例，条件参数选取液力变矩器变速比，自标定的判断条件为油压曲线开始时刻ts和结束时刻te对应液力变矩器变速比差值。
实施例2
一种工程机械变速箱整机条件下自标定系统，包括控制器，所述控制器包括存储器和处理器，存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作，以执行上述的工程机械变速箱整机条件下自标定方法。
在一些实施例中，所述存储器还存储有基准条件参数差。
在一些实施例中，所述的工程机械变速箱整机条件下自标定系统，还包括：换挡手柄、驻车制动器、变速器控制单元、发动机控制单元、温度传感器、转速传感器、自标定控制单元；换挡手柄、驻车制动器、变速器控制单元、发动机控制单元、温度传感器、转速传感器、自标定控制单元均与控制器连接，
换挡手柄用于整机起步、改变行驶方向及改变变速箱挡位。
驻车制动器用于给整机提供一个阻力，使整机不溜车。
温度传感器安装在变速箱上，用于采集变速箱油底壳温度。
转速传感器安装在变速箱上，用于采集变速箱液力变矩器涡轮转速。
自标定控制单元用于激活自标定控制程序，并对决定自标定程序激活及退出的各个信号状态进行监控。
变速器控制单元用于采集整机操作信号及各个传感器信号，从而获得变速箱的运行状态，并判定是否激活及退出自标定程序。
实施例3
一种装载机，包括上述的工程机械变速箱整机条件下自标定系统。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种工程机械变速箱整机条件下自标定方法，其特征在于，包括：
响应于整机状态满足自标定预设状态，发送标定开始指令；并发送转速控制指令，控制发动机稳定在自标定预设转速Ne；
控制待标定离合器充油，变速箱挡位离合器标定过程中，获取油压曲线开始时刻ts及当前时刻tc对应的条件参数值，得到条件参数差NCK以及当前快速充油时间TC；条件参数差NCK为开始时刻ts对应的条件参数值与当前时刻tc对应的条件参数值之差；当前快速充油时间TC为当前时刻tc与开始时刻ts之差；
将NCK与预存的基准条件参数差NCK_Basic进行比较，
若NCK≥NCK_Basic，则停止该离合器的标定，当前快速充油时间TC即为该离合器的最优快速充油时间；
若NCK<NCK_Basic，则快速充油时间增加步长Δt，继续标定流程。
2.根据权利要求1所述的工程机械变速箱整机条件下自标定方法，其特征在于，所述条件参数为涡轮转速、液力变矩器涡轮扭矩、液力变矩器变速比参数之一。
3.根据权利要求1所述的工程机械变速箱整机条件下自标定方法，其特征在于，离合器自标定起始至终止快速充油时间标定范围为[Tmin，Tmax],Tmin为设计的快速充油时间最小值，Tmax为设计的快速充油时间最大值；若在Tmax充油时间下NCK仍小于NCK_Basic，则该离合器最优快速充油时间为Tmax。
4.根据权利要求1所述的工程机械变速箱整机条件下自标定方法，其特征在于，所述基准条件参数差NCK_Basic的获取方法包括：以理论充油时间TCK为基准对离合器进行充油，充油曲线选取离合器结合过程中前两个阶段，获取压力曲线开始时刻对应的条件参数值及结束时刻对应的条件参数值，基准条件参数差NCK_Basic为开始时刻对应的条件参数值与结束时刻对应的条件参数值之差。
5.根据权利要求4所述的工程机械变速箱整机条件下自标定方法，其特征在于，理论充油时间TCK的获取方法包括：在变速箱试验台架手动调试离合器快速充油时间，使离合器平稳结合，以该时间作为该离合器的理论充油时间TCK。
6.根据权利要求1所述的工程机械变速箱整机条件下自标定方法，其特征在于，预存的基准条件参数差NCK_Basic包括：C1离合器基准条件参数差NC1_Basic、C2离合器基准条件参数差NC2_Basic、C3离合器基准条件参数差NC3_Basic、C4离合器基准条件参数差NC4_Basic、CF离合器基准条件参数差NCF_Basic、CR离合器基准条件参数差NCR_Basic。
7.根据权利要求1所述的工程机械变速箱整机条件下自标定方法，其特征在于，自标定预设状态为：
整机静止状态；
且换挡手柄处于空挡；
且驻车制动处于激活状态；
且变速箱油底壳温度范围在[40-80]℃。
8.一种工程机械变速箱整机条件下自标定系统，其特征在于，包括控制器，所述控制器包括存储器和处理器，存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作，以执行如权利要求1-7任一项所述的工程机械变速箱整机条件下自标定方法。
9.根据权利要求8所述的工程机械变速箱整机条件下自标定系统，其特征在于，所述存储器中存储有基准条件参数差。
10.一种装载机，其特征在于，包括如权利要求8-9任一项所述的工程机械变速箱整机条件下自标定系统。
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