CN113868775A - 自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，该构建方法包括建立关于理论钢片温度的初始仿真模型，建立关于理论出油口温度的初始仿真模型，采集试验车辆的实车信息，根据实车信息，对两个初始仿真模型中的热传递系数和油液热传递系数进行修正，以及根据修正后的热传递系数和油液热传递系数，获得关于理论钢片温度的仿真模型和关于理论出油口温度的仿真模型。本发明的构建方法可获得关于理论钢片温度和理论出油口温度的仿真模型，能够利用其对离合器热承载能力进行验证。

Description

自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法

技术领域

本发明涉及离合器设计仿真技术领域，特别涉及一种自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法。

背景技术

随着人们生活水平的提升，自动变速器已经逐渐成为当前汽车的主流变速器。AT变速器作为自动变速器中的一种，其具体采用多个离合器的共同作用进行挡位切换，而由于离合器控制受摩擦热影响较大，因此离合器的热稳定直接决定了AT变速器的换挡品质。

当前对于AT变速器离合器热保护多数不进行控制，这就容易出现离合器过热现象，因而在变速器开发阶段，对离合器的热承载能力进行验证，便显得很有必要。但是，目前并没有适用于在开发初期，能够对AT变速器中离合器热承载能力进行验证的相关模型。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，以能够用于对离合器热承载能力进行验证。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，该构建方法包括：

根据滑摩功率、热交换功率、离合器摩擦钢片温升功率、离合器摩擦钢片温度变化、热传递系数和离合器摩擦钢片结构参数，建立关于理论钢片温度的初始仿真模型；

根据润滑冷却功率、油液温升功率、油液热传递系数、离合器出油口温度变化和油液基本参数，建立关于理论出油口温度的初始仿真模型；

采集试验车辆的实车信息，所述实车信息包括该工况下实车的离合器滑摩转速、离合器滑摩扭矩、离合器润滑流量、油底壳温度，以及离合器摩擦钢片温度和离合器出油口温度；

根据所述实车信息，对关于理论钢片温度的初始仿真模型中的热传递系数，以及关于理论出油口温度的初始仿真模型中的油液热传递系数进行修正；

根据修正后的热传递系数和油液热传递系数，获得关于理论钢片温度的仿真模型和关于理论出油口温度的仿真模型；

其中，所述热传递系数的修正条件为离合器摩擦钢片温度与理论钢片温度的差值为第一预设值，所述油液热传递系数的修正条件为离合器出油口温度与理论出油口温度的差值为第二预设值。

进一步的，所述滑摩功率＝离合器滑摩转速*离合器滑摩扭矩/9550。

进一步的，关于理论钢片温度的初始仿真模型中，所述热交换功率＝热传递系数*离合器润滑流量*(离合器摩擦钢片温度-油底壳温度)；关于理论钢片温度的仿真模型中，所述热交换功率＝热传递系数*离合器润滑流量*(理论钢片温度-油底壳温度)。

进一步的，所述钢片温升功率＝滑摩功率-热交换功率。

进一步的，所述钢片温度变化＝钢片温升功率/离合器摩擦钢片结构参数，且所述离合器摩擦钢片结构参数＝离合器摩擦钢片密度*离合器摩擦钢片体积*离合器摩擦钢片比热容。

进一步的，所述理论出油口温度＝钢片温度变化+油底壳温度。

进一步的，所述润滑冷却功率＝油液热传递系数*离合器润滑流量*油底壳温度；所述油液温升功率＝润滑冷却功率+热交换功率。

进一步的，所述出油口温度变化＝油液温升功率/油液基本参数，且所述油液基本参数＝离合器润滑油比热容*离合器润滑流量*离合器润滑油密度。

进一步的，所述理论出油口温度＝出油口温度变化+油底壳温度。

进一步的，所述第一预设值和所述第二预设值均为0。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明所述的自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，通过先根据参数分别建立关于理论钢片温度及理论出油口温度的初始仿真模型，再利用试验车辆的实车信息对初始仿真模型中的热传递系数和油液热传递系数进行修正，由此利用修正后的热传递系数与油液热传递系数，可获得关于理论钢片温度及理论出油口温度的仿真模型，也即能够获得符合实车状态的热传递系数与油液热传递系数的仿真模型。

同时，利用所获得的关于理论钢片温度及理论出油口温度的仿真模型，便能够应用于其它实际车辆中，以根据该车辆的可检测参数，进行离合器理论钢片温度和理论出油口温度的计算，并由此得到离合器摩擦钢片温度和离合器出油口温度的参考数值，而用于离合器热承载能力的判断。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，若出现“初始”、“初始”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在本发明的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本实施例涉及一种自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，该自动变速器具体可以是AT变速器，且如图1所示的，该构建方法包括如下的步骤：

步骤s1.根据滑摩功率、热交换功率、离合器摩擦钢片温升功率、离合器摩擦钢片温度变化、热传递系数和离合器摩擦钢片结构参数，建立关于理论钢片温度的初始仿真模型；

步骤s2.根据润滑冷却功率、油液温升功率、油液热传递系数、离合器出油口温度变化和油液基本参数，建立关于理论出油口温度的初始仿真模型；

步骤s3.采集试验车辆的实车信息，所述实车信息包括该工况下实车的离合器滑摩转速、离合器滑摩扭矩、离合器润滑流量、油底壳温度，以及离合器摩擦钢片温度和离合器出油口温度；

步骤s4.根据所述实车信息，对关于理论钢片温度的初始仿真模型中的热传递系数，以及关于理论出油口温度的初始仿真模型中的油液热传递系数进行修正；

步骤s5.根据修正后的热传递系数和油液热传递系数，获得关于理论钢片温度的仿真模型和关于理论出油口温度的仿真模型。

其中，上述热传递系数的修正条件为离合器摩擦钢片温度与理论钢片温度的差值为第一预设值，上述油液热传递系数的修正条件为离合器出油口温度与理论出油口温度的差值为第二预设值。

针对于本实施例的自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，其主要设计思想即在于，由于实际车辆中离合器摩擦钢片温度和离合器出油口温度通常难以进行检测，故本构建方法首先建立关于理论钢片温度和理论出油口温度的初始仿真模型，在两个初始模型中，热传递系数与油液热传递系数作为待标定参数，需要对其进行标定，以使之与车辆参数相符合。

为进行上述热传递系数和油液热传递系数的标定，本构建方法具体通过设置试验车辆，并利用相应的试验检测工装，对试验车辆中的离合器摩擦钢片温度以及离合器出油口温度进行实际检测。然后，利用试验车辆获取的离合器摩擦钢片温度和离合器出油口温度，在初始模型中可获得一个理论钢片温度及理论出油口温度，且在获得该理论钢片温度及理论出油口温度时，上述热传递系数和油液热传递系数均先采用一个预设数值。

接着，鉴于热传递系数和油液热传递系数采用的预设数值，可能与车辆参数不符，因而本构建方法中再对初始模型进行修正，也即看离合器摩擦钢片温度、也即试验车辆检测的离合器摩擦钢片实际温度与理论钢片温度的差值是否为第一预设值，以及离合器出油口温度、也即试验车辆检测的离合器出油口实际温度与理论出油口温度的差值是否为第二预设值。

当通过初始模型获得的理论钢片温度与离合器摩擦钢片实际温度间的差值为第一预设值，以及通过初始模型获得的理论钢片温度与离合器摩擦钢片实际温度间的差值为第二预设值时，便能够认为初始模型中采用的热传递系数和油液热传递系数的预设数值与车辆参数相符。此时，所采用的热传递系数和油液热传递系数的预设数值可作为仿真模型中的热传递系数和油液热传递系数的具体数值。

而若通过初始模型获得的理论钢片温度与离合器摩擦钢片实际温度间的差值不为第一预设值，以及通过初始模型获得的理论钢片温度与离合器摩擦钢片实际温度间的差值不为第二预设值时，则需要根据温度差值对热传递系数和油液热传递系数的预设数值进行调整，及至通过初始模型获得的理论温度与试验车辆获得的实际温度间的差值为预设值。此时，调整后的热传递系数和油液热传递系数的数值可作为仿真模型中的热传递系数和油液热传递系数的具体数值。

需要说明的是，一般的，上述第一预设值和第二预设值应均为0。其也即，初始模型中的热传递系数应满足，通过初始模型获得的理论钢片温度与离合器摩擦钢片实际温度一致，同时，初始模型中的油液热传递系数应满足通过初始模型获得的理论出油口温度与离合器出油口实际温度一致。

此外，在确定符合车辆参数要求的热传递系数与油液热传递系数后，将初始模型中的热传递系数与油液热传递系数调整为确定好的具体数值，便能够获得关于理论钢片温度的仿真模型和关于理论出油口温度的仿真模型。通过仿真模型则能够进行其它实际车辆自动变速器中离合器摩擦钢片温度与离合器出油口温度的计算。

本实施例中，具体来说，在上述步骤s1中，关于理论钢片温度的初始仿真模型包括滑摩功率、热交换功率、离合器摩擦钢片温升功率、离合器摩擦钢片温度变化，以及热传递系数和离合器摩擦钢片结构参数。

其中，上述滑摩功率＝离合器滑摩转速*离合器滑摩扭矩/9550。而在关于理论钢片温度的初始仿真模型中，上述热交换功率＝热传递系数*离合器润滑流量*(离合器摩擦钢片温度-油底壳温度)，在关于理论钢片温度的仿真模型中，热交换功率＝热传递系数*离合器润滑流量*(理论钢片温度-油底壳温度)。

此外，上述钢片温升功率＝滑摩功率-热交换功率。上述钢片温度变化＝钢片温升功率/离合器摩擦钢片结构参数，且所述离合器摩擦钢片结构参数＝离合器摩擦钢片密度*离合器摩擦钢片体积*离合器摩擦钢片比热容。而上述理论出油口温度＝钢片温度变化+油底壳温度。

通过以上各关系式，可得到关于理论钢片温度的初始仿真模型，并且在如前所述的调整确定热传递系数后，则能够得到最终的关于理论钢片温度的仿真模型。关于理论钢片温度初始仿真模块与最终的仿真模型，两者间的区别在于：初始模型中计算热交换功率采用离合器摩擦钢片温度，也即通过试验车辆获取的离合器摩擦钢片实际温度，但是最终的仿真模型中计算热交换功率则采用理论钢片温度。此外，两个模型中热传递系数数值可能会不同。

并且，此时需注意的是，在最终的关于钢片温度仿真模型中，由于热传递系统已确定，诸如离合器滑摩转速、离合器滑摩扭矩、离合器润滑流量、油底壳温度等均可通过车辆中的传感部件检测到，因而便能够利用仿真模型反推计算出理论钢片温度。该得到的理论钢片温度即可作为实际车辆的离合器摩擦钢片的温度参考值。

本实施例中，上述润滑冷却功率＝油液热传递系数*离合器润滑流量*油底壳温度；所述油液温升功率＝润滑冷却功率+热交换功率。上述出油口温度变化＝油液温升功率/油液基本参数，且所述油液基本参数＝离合器润滑油比热容*离合器润滑流量*离合器润滑油密度。而上述理论出油口温度＝出油口温度变化+油底壳温度。

另外，对于理论出油口温度的初始仿真模型及最终的仿真模型，两者的区别在于：初始仿真模型与最终的仿真模型中，油液热传递系数的数值可能会不同。而且，在基于上文所述的，利用仿真模型，通过反推计算得到理论钢片温度后，利用理论钢片温度可计算得到热交换功率。与此同时，鉴于油液热传递系统已确定，诸如离合器润滑流量、油底壳温度等均可通过车辆中的传感部件检测到，故可利用理论出油口仿真模型计算得到理论出油口温度。该得到的理论出油口温度即可作为实际车辆的离合器出油口的温度参考值。

通过分别获得离合器摩擦钢片的温度值与离合器出油口的温度值，也便能够进行实际车辆中自动变速器离合器热承载能力的判断。

此外，本实施例还需要说明的是，具体实施时，对于以上各关系式中的各参数，计算时其单位均采用国际标准单位即可。用于检测实际离合器摩擦钢片温度及离合器出油口温度的试验车辆，应与采用本仿真模型，以获取离合器摩擦钢片温度及离合器出油口温度的实际车辆车型相同。但本实施例模型的构建方法，以及经由其获取离合器摩擦钢片温度与离合器出油口温度，也可应用于其它车型上。

另外，在通过试验车辆进行实际离合器摩擦钢片温度和离合器出油口温度检测，以获得用于初始仿真模型的离合器摩擦钢片刚度与离合器出油口温度时，可在不同工况下多次检测，并求取平均值，以使得实际检测的离合器摩擦钢片刚度与离合器出油口温度更为准确，且由此也使得得到的仿真模型更为准确。

本实施例的自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，通过先根据参数分别建立关于理论钢片温度及理论出油口温度的初始仿真模型，再利用试验车辆的实车信息对初始仿真模型中的热传递系数和油液热传递系数进行修正，由此利用修正后的热传递系数与油液热传递系数，可获得关于理论钢片温度及理论出油口温度的仿真模型，也即能够获得符合实车状态的热传递系数与油液热传递系数的仿真模型。

与此同时，利用所获得的关于理论钢片温度及理论出油口温度的仿真模型，本实施例便能够应用于其它实际车辆中，可根据该车辆的可检测参数，进行离合器理论钢片温度和理论出油口温度的计算，并由此得到离合器摩擦钢片温度和离合器出油口温度的参考数值，以用于离合器热承载能力的判断，以及对离合器进行过热保护等，而可使得本实施的仿真模型得到较好的应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，其特征在于，该构建方法包括：

根据滑摩功率、热交换功率、离合器摩擦钢片温升功率、离合器摩擦钢片温度变化、热传递系数和离合器摩擦钢片结构参数，建立关于理论钢片温度的初始仿真模型；

根据润滑冷却功率、油液温升功率、油液热传递系数、离合器出油口温度变化和油液基本参数，建立关于理论出油口温度的初始仿真模型；

采集试验车辆的实车信息，所述实车信息包括该工况下实车的离合器滑摩转速、离合器滑摩扭矩、离合器润滑流量、油底壳温度，以及离合器摩擦钢片温度和离合器出油口温度；

根据所述实车信息，对关于理论钢片温度的初始仿真模型中的热传递系数，以及关于理论出油口温度的初始仿真模型中的油液热传递系数进行修正；

根据修正后的热传递系数和油液热传递系数，获得关于理论钢片温度的仿真模型和关于理论出油口温度的仿真模型；

其中，所述热传递系数的修正条件为离合器摩擦钢片温度与理论钢片温度的差值为第一预设值，所述油液热传递系数的修正条件为离合器出油口温度与理论出油口温度的差值为第二预设值。

2.根据权利要求1所述的自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，其特征在于：

所述滑摩功率＝离合器滑摩转速*离合器滑摩扭矩/9550。

3.根据权利要求2所述的自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，其特征在于：

关于理论钢片温度的初始仿真模型中，所述热交换功率＝热传递系数*离合器润滑流量*(离合器摩擦钢片温度-油底壳温度)；

关于理论钢片温度的仿真模型中，所述热交换功率＝热传递系数*离合器润滑流量*(理论钢片温度-油底壳温度)。

4.根据权利要求3所述的自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，其特征在于：

所述钢片温升功率＝滑摩功率-热交换功率。

5.根据权利要求4所述的自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，其特征在于：

所述钢片温度变化＝钢片温升功率/离合器摩擦钢片结构参数，且所述离合器摩擦钢片结构参数＝离合器摩擦钢片密度*离合器摩擦钢片体积*离合器摩擦钢片比热容。

6.根据权利要求5所述的自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，其特征在于：

所述理论出油口温度＝钢片温度变化+油底壳温度。

7.根据权利要求1所述的自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，其特征在于：

所述润滑冷却功率＝油液热传递系数*离合器润滑流量*油底壳温度；

所述油液温升功率＝润滑冷却功率+热交换功率。

8.根据权利要求7所述的自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，其特征在于：

所述出油口温度变化＝油液温升功率/油液基本参数，且所述油液基本参数＝离合器润滑油比热容*离合器润滑流量*离合器润滑油密度。

9.根据权利要求8所述的自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，其特征在于：

所述理论出油口温度＝出油口温度变化+油底壳温度。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的自动变速器离合器温度仿真模型的构建方法，其特征在于：

所述第一预设值和所述第二预设值均为0。

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