CN114251436A - 一种hmcvt的油温控制方法、无级变速器及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种HMCVT的油温控制方法、无级变速器及车辆，涉及车辆技术领域。该HMCVT的油温控制方法包括以下步骤：监控HMCVT的油温；当油温超出最大油温限值时，判断HMCVT的传动效率是否处于低效区，若是，则增大传动比且提高发动机的转速。通过增大传动比，提高HMCVT的传动效率，避免其在低效区运行将损耗的功率转换为热量，引起无级变速器油温的升高；同时，提高发动机的转速能提升散热能力，从而降低油温，避免过高的油温导致油液黏度降低，油膜无法建立，引起液压部件的磨损。

Description

一种HMCVT的油温控制方法、无级变速器及车辆
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种HMCVT的油温控制方法、无级变速器及车辆。
背景技术
装载机械液压无级变速器(Hydro-Mechanical Continuously VariableTransmission，HMCVT)的拖拉机在不同工况进行作业时需要选择合适的挡位；在进行道路运输时选择高挡位来获得较高的车速，在进行耕地作业时选择低挡位以获得较高的输出扭矩。
对于HMCVT而言，采用的是机械部件及液压部件功率耦合的传动形式，既结合了机械传动的高效率，又结合了液压传动无级调速的优点，使得无级变速器的速比可以连续变化，进而适应带载工况下的速比连续可调。由于有液压部件，故对油膜的建立有较高的要求，而油膜建立取决于油液粘度，油液粘度取决于油温，因此，油温的控制是HMCVT的关键。
当HMCVT在低效区运行时，其损耗的功率将转换为热量，并引起无级变速器的油温升高，过高的油温会导致油液粘度降低，油膜无法建立，引起液压部件磨损。因此无级变速器油液需要通过散热风扇进行散热。当整车受空间布置影响时，散热风扇尺寸受限，导致散热功率不足。当HMCVT长时间处在低效区时，容易产生无级变速器的油温超温的情况。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种HMCVT的油温控制方法及无级变速器，该HMCVT的油温控制方法能够在HMCVT处在低效区时，控制油温不超最大油温限值。
本发明的另一个目的在于提供一种车辆，应用上述的无级变速器，能够降低液压部件的磨损。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种HMCVT的油温控制方法，包括以下步骤：
监控所述HMCVT的油温；
当所述油温超出最大油温限值时，判断所述HMCVT的传动效率是否处于低效区，若是，则增大传动比且提高发动机的转速。
作为HMCVT的油温控制方法的一个可选方案，在所述增大传动比且提高发动机的转速的步骤之前还包括：所述HMCVT的传动效率处于低效区时，判断所述HMCVT的当前传动比所在区间，根据所述当前传动比所在区间增大传动比且提高发动机的转速。
作为HMCVT的油温控制方法的一个可选方案，所述当前传动比所在区间为在纯机械传动点的右侧时，则直接增大传动比且提高发动机的转速。
作为HMCVT的油温控制方法的一个可选方案，所述当前传动比所在区间为在纯机械传动点的左侧时，则先降挡，再增大传动比且提高发动机的转速。
作为HMCVT的油温控制方法的一个可选方案，所述降挡为降至与当前挡位相邻的挡位。
作为HMCVT的油温控制方法的一个可选方案，通过所述增大传动比且提高发动机的转速，将车速控制在设定范围内。
一种无级变速器，采用以上任一方案所述的HMCVT的油温控制方法。
一种车辆，包括发动机和以上所述的无极变速器，所述发动机和所述无极变速器传动连接。
作为车辆的一个可选方案，所述车辆还包括散热风扇，所述散热风扇与所述发动机传动连接。
作为车辆的一个可选方案，所述车辆为拖拉机。
本发明的有益效果：
本发明提供的HMCVT的油温控制方法，通过对HMCVT的油温的监控，在油温超出最大油温限值且HMCVT的传动效率位于低效区时，通过增加传动比，提高HMCVT的传动效率，避免其在低效区运行将损耗的功率转换为热量，引起无级变速器油温的升高。同时，提高发动机的转速能提升散热能力，从而降低油温，避免过高的油温导致油液黏度降低，油膜无法建立，引起液压部件的磨损。
本发明提供的无级变速器，采用上述的HMCVT的油温控制方法，能够降低无级变速器内油液的温度，降低液压部件的磨损。
本发明提供的车辆，采用上述的无级变速器，不仅能够在不同工况进行作业时选择合适的挡位和速度，而且能够在无级变速器油温超上限时，通过增加传动比且提高发动机转速，降低热量的产生，且提高散热风量，降低无极变速器的液压部件的磨损，提高车辆的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例提供的拖拉机的车速与无级变速器的传动效率的关系示意图；
图2是本发明实施例提供的HMCVT的油温控制方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本实施例提供了一种应用无级变速器的车辆。该无级变速器为HMCVT，HMCVT是一种机械传动和液压传动耦合的无级变速装置。HMCVT的工作原理是：机械传动速比固定，传动效率高；液压传动速比无级可调，传动效率低。机械传动和液压传动通过行星轮系进行功率耦合后，既能发挥机械传动的高效率，又可以使得速比连续可调。
可选地，应用该无极变速器的车辆为拖拉机。
因为HMCVT速比可调，因此搭载HMCVT的整车在运行时，其需求车速的实现既可以通过调整发动机转速实现，又可以通过调整传动比实现。在当前的控制方法中，首先根据需求车速计算发动机的需求转速，然后根据实际发动机转速计算对应的传动比，进而得到实际车速。发动机转速的设定原则是尽量靠近最佳经济区附近，以确保整车经济性。
上述控制方法并未考虑不同的传动比，HMCVT效率不同。本实施例中所说传动比是指输入转速与输出转速的比值，传动比越小，对应输出转速越高。如图1所示，拖拉机的车速为v，HMCVT的传动效率为η，HMCVT的传动特点是：在每一机械段区间内，纯机械传动点的传动效率η最高，而在该纯机械传动点的两侧，随液压部件传动功率参与程度的增大，其整体传动效率η逐步降低。液压部件参与程度越高，传动效率η越低。
需要说明的是，本实施例中的机械段区间是指车辆在一个挡位时为一个机械段区间。车辆处于不同挡位时，机械段区间不同。
车辆还包括散热风扇，散热风扇与发动机传动连接。在本实施例中，散热风扇固定于发动机的转轴上，发动机的转速越大，散热风扇的风量越大。
如图2所示，本实施例还提供了一种HMCVT的油温控制方法，包括以下步骤：
S10、监控HMCVT的油温。
无级变速器的油温信号通过温度传感器进行获取和监控。
S20、当油温超出最大油温限值时，判断HMCVT的传动效率是否处于低效区，若是，则执行S30。
可选地，HMCVT在每一机械段内，纯机械传动点的传动效率最高，低效区为纯机械传动点两侧的区域。
S30、增大传动比且提高发动机的转速。
增大传动比，能够提高HMCVT的传动效率，避免HMCVT在低效区运行将损耗的功率转换为热量，引起无级变速器油温的升高。散热风扇与发动机固定连接，提高发动机的转速，能够增大散热风扇的风量，从而提高散热能力。
可选地，通过增大传动比且提高发动机的转速，将车速控制在设定范围内。
由车速的计算公式“车速＝0.377*车轮半径*发动机转速/(变速器传动比*主减速器传动比)”可知，车速与发动机转速成正比，与传动比成反比。
在本实施例中，通过增大传动比且提高发动机的转速，以在控制油温的同时保持当前车速恒定。当然，在其他实施例中，也可以将车速控制在设定范围内，该设定范围根据需求设定。
在控制过程中，先通过无极变速器的控制器以第一设定比例增大传动比，然后根据当前车速和以第一设定比例增大后的传动比，计算发动机转速，再将计算出的发动机转速值发送给发动机控制器，由发动机控制器控制发动机转速的提高。或者，发动机控制器先以第二设定比例提高发动机转速，然后根据当前车速和以第二设定比例提高的发动机转速，计算无极变速器的传动比，再将计算出的无极变速器的传动比发送给无极变速器的控制器，由无极变速器的控制器控制传动比的增加。
对于HMCVT，其液压油温受当前运行负荷、变速器运行的效率点、散热风扇的散热能力影响较大，容易在大负荷、低效区及散热能力不足时，出现液压油温超限的问题。相对于简单的功率限制等方式，本实施例可以合理地判断出无级变速器的运行工作点，并自动在超温时进行传动比和发动机转速的调整，且尽量保证整车的车速不受影响，适用于更广泛的工作环境。
可选地，在提高发动机的转速的且增大传动比的步骤之前还包括：
判断HMCVT的当前传动比所在区间，根据当前传动比所在区间增大传动比且提高发动机的转速。
可选地，当前传动比所在的区间包括在纯机械传动点的右侧和在纯机械传动点的左侧。
在当前传动比在纯机械传动点的右侧时，即HMCVT处于正功率段，HMCVT的机械传动功率占比逐渐减小，液压传动功率占比逐渐增大，而机械传动比为机械传动功率的99％，液压传动比为液压传动功率的80％～90％，故在此区间内，HMCVT的传动比是逐渐减小的，传动效率是逐渐降低。
在当前传动比在纯机械传动点的左侧时，即HMCVT处于负功率段，HMCVT的机械传动功率占比逐渐增大，液压传动功率占比逐渐减小，HMCVT的传动比和传动效率都是逐渐增加。
当前传动比所在区间为在纯机械传动点的右侧时，则直接增大传动比且提高发动机的转速。
通过增大传动比，使得HMCVT的运行区间移向纯机械传动点，传动效率提高；同时，提升发动机转速，以维持当前的车速。
当前传动比所在区间为在纯机械传动点的左侧时，则先降挡，再增大传动比且提高发动机的转速。
可选地，降挡为降至与当前挡位相邻的挡位。
切换挡位能切换到不同的机械段区间内，通过降挡切换至与当前机械段区间相邻的另一机械段区间内，使当前传动比在另一机械段区间内的纯机械传动点的右侧。然后再增大传动比，使得HMCVT在另一机械段区间内的运行移向纯机械传动点，传动效率提高；同时，提升发动机转速，增大散热风扇的风量，进一步提升散热能力。在这种工况下，拖拉机所能达到的最大车速有限，因此作为超温限制的降级处理进行使用。
示例性地，当前传动比在如图1所示的第三机械段区间FB3内，且在纯机械传动点(即传动效率η的最高点)的左侧，通过降挡切换至第二机械段区间FB2内，使当前传动比在第二机械段区间FB2内的传动效率η的最高点的右侧，然后再增大传动比，使HMCVT在第二机械段区间FB2内的运行向第二机械段区间FB2内的传动效率η的最高点移动，提高传动效率；同时提高发动机转速，增大散热风扇的风量，进一步提升散热能力。
本实施例提供的HMCVT的油温控制方法，通过对HMCVT的油温的监控，在油温超出最大油温限值且HMCVT的传动效率位于低效区时，通过增加传动比，提高HMCVT的传动效率，避免其在低效区运行将损耗的功率转换为热量，引起无级变速器油温的升高。同时，提高发动机的转速能提升散热能力，从而降低油温，避免过高的油温导致油液黏度降低，油膜无法建立，引起液压部件的磨损。而且，增加传动比的同时提高发动机的转速，能够保证整车的车速不受影响，适用于更广泛的工作环境。
本实施例提供的无级变速器，采用上述的HMCVT的油温控制方法，能够降低无级变速器内油液的温度，降低液压部件的磨损。
本实施例提供的车辆，采用上述的无级变速器，不仅能够在不同工况进行作业时选择合适的挡位和速度，而且能够在无级变速器油温超上限时，通过增加传动比的同时提高发动机转速，提高散热风量，避免无级变速器在低效区运行将损耗的功率转换为热量，降低液压部件的磨损，延长车辆的使用寿命。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种HMCVT的油温控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
监控所述HMCVT的油温；
当所述油温超出最大油温限值时，判断所述HMCVT的传动效率是否处于低效区，若是，则增大传动比且提高发动机的转速。
2.根据权利要求1所述的HMCVT的油温控制方法，其特征在于，在所述增大传动比且提高发动机的转速的步骤之前还包括：所述HMCVT的传动效率处于低效区时，判断所述HMCVT的当前传动比所在区间，根据所述当前传动比所在区间增大传动比且提高发动机的转速。
3.根据权利要求2所述的HMCVT的油温控制方法，其特征在于，所述当前传动比所在区间为在纯机械传动点的右侧时，则直接增大传动比且提高发动机的转速。
4.根据权利要求2所述的HMCVT的油温控制方法，其特征在于，所述当前传动比所在区间为在纯机械传动点的左侧时，则先降挡，再增大传动比且提高发动机的转速。
5.根据权利要求4所述的HMCVT的油温控制方法，其特征在于，所述降挡为降至与当前挡位相邻的挡位。
6.根据权利要求1所述的HMCVT的油温控制方法，其特征在于，通过所述增大传动比且提高发动机的转速，将车速控制在设定范围内。
7.一种无级变速器，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的HMCVT的油温控制方法。
8.一种车辆，其特征在于，包括发动机和如权利要求7所述的无级变速器，所述发动机和所述无级变速器传动连接。
9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述车辆还包括散热风扇，所述散热风扇与所述发动机传动连接。
10.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述车辆为拖拉机。
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