一种避免动力换挡变速器升挡功率循环的控制方法与流程

本发明涉及一种动力换挡变速器升挡的控制方法，旨在实现搭载动力升挡变速器的车辆在动力升挡的同时避免出现功率循环和减速现象。

背景技术：

动力换挡变速器在工程车辆和农用车辆中广泛采用，在之前所采用的机械换挡变速器由于换挡过程中必须通过分离主离合器中断发动机动力，导致车辆工作挡位对作业机组工作阻力变化的响应滞后、作业质量出现波动，同时还不利于充分发挥发动机有效功率，影响了车辆及作业机组的生产效率。基于双离合器的动力换挡变速器，不仅在动力换挡过程中无明显动力中断现象，还具有换挡响应快等特征，得到了广泛地推广使用。

目前基于双离合器动力换挡变速器的控制策略的常用几种方案中，离合器先分后合方案存在较长的动力中断过程，不满足动力换挡过程动力不中断的要求；而离合器双滑摩方案是目前使用较为广泛的一种换挡控制策略，通过控制两个离合器的同时滑摩，实现动力不中断，但这种形式的换挡控制策略在换挡过程中不仅需要同时对两个离合器的油压进行精确控制，还要考虑由于换挡过程中油压控制不合理而产生的功率循环现象。

技术实现要素：

本发明为弥补上述现有技术所存在的不足之处，提出一种避免动力换挡变速器升挡功率循环的控制方法，以期通过控制离合器油压和发动机的输出功率，实现升挡过程中的动力不中断并且避免出现功率循环问题。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种避免动力换挡变速器升挡功率循环的控制方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、在低挡离合器油压保持不变的条件下，增大高挡离合器上的油压，使其克服空行程并进入转矩传递阶段；

步骤2、在所述转矩传递阶段，降低低挡离合器上的油压至临界滑摩油压，同时不断增大高挡离合器上的油压，使其做滑摩运动并处于滑摩状态；

在所述滑摩状态中，提高发动机的输出功率，以补偿高挡离合器的滑摩功损失，而所述低挡离合器的油压仍然保持不变；

步骤3、当高挡离合器的油压达到转矩传递阶段结束时的油压时，快速降低所述低挡离合器的油压为0，使所述低挡离合器处于分离状态，同时控制所述高挡离合器传递的转矩等于阻力矩以避免产生功率循环现象；

步骤4、继续增大所述高挡离合器的油压，使得离合器的主、从动片的转速达到相同时，所述高挡离合器由滑摩状态变为结合状态，以完成动力升挡；

步骤5、在动力升挡完成时刻，控制高挡离合器的油压跃升，以增加高挡离合器的结合裕度，同时降低发动机的输出功率。

本发明所述一种避免动力换挡变速器升挡功率循环的控制方法的特点也在于，

所述步骤1和步骤2中，低挡离合器所保持不变时的油压为低挡离合器保持同步结合运动的锁止油压p6，并通过式(1)得到：

式(1)中：il为升挡前低挡位的传动比；kl为升挡前低挡离合器静摩擦力矩的比例系数，tl为升挡前低挡位传递的转矩。

所述步骤3中，转矩交接阶段结束时的油压p2是通过式(2)得到：

式(2)中：il为升挡前低挡位的传动比，ih为升挡后高挡位的传动比，kh为升挡后高挡离合器静摩擦力矩的比例系数，tl为升挡前低挡位传递的转矩。

所述步骤2中临界滑摩油压是按如下过程确定：

步骤a、设定动力换挡变速器低挡位传动时输入转速为n1，输出转速为n2，则低挡位传动时有

令低挡位传动时低挡离合器油压为p6，试验测试离合器油压的单位变化差值为δp，则第m次降低低挡离合器油压值为p6-m·δp；

步骤b、控制动力换挡变速器输入转速为n1保持不变，当第m次降低低挡离合器油压值为p6-m·δp时，动力换挡变速器输出转速为n2保持不变；当第m+1次降低低挡离合器油压值为p6-(m+1)·δp时，动力换挡变速器输出转速不为n2；当第m+2次降低低挡离合器油压值为p6-(m+2)·δp时，动力换挡变速器输出转速也不为n2，则第m次降低低挡离合器油压值p6-m·δp为低挡离合器的临界滑摩油压。

所述步骤2中，发动机所提高输出功率至pb是通过式(3)得到：

pb＝pa+ps(3)

式(3)中，pa为升挡前发动机的输出功率，ps为高挡离合器在转矩同步阶段结束时滑摩损失功率，并通过式(4)得到：

式(4)中：il为升挡前低挡位的传动比，ih为升挡后当高挡位的传动比，pa为升挡前发动机的输出功率。

所述步骤5中所述发动机所降低的输出功率pc为拖拉机的阻力功率pf和发动机的后备功率pb之和。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明动力换挡变速器在升挡过程中，控制一个离合器处于滑摩状态，另一个离合器只处于结合或分离状态，使得动力换挡过程的控制更加简便精确。

2、本发明动力换挡变速器在升挡过程中，通过控制离合器的油压，并在高挡离合器增压过程中提高发动机输出功率，补偿离合器的滑摩功损失，实现动力不中断升挡过程。

3、本发明通过控制高、低挡离合器的状态以及传递的转矩，即在低挡离合器分离高挡离合器滑摩时，控制高挡离合器传递的转矩等于阻力矩，可有效地避免由于广泛采用的双滑摩动力换挡控制方案在升挡过程中出现的功率循环现象。

附图说明

图1为本发明动力换挡段动力学模型图；

图2为本发明动力升挡高低挡离合器油压控制规律图；

图3为本发明动力升挡发动机输出功率控制规律图。

具体实施方式

本实施例中，一种避免动力换挡变速器升挡功率循环的控制方法，在换挡过程中采取仅控制一个离合器存在滑摩状态，另一个离合器只存在结合或分离状态，以此在同样实现动力不中断的条件下，使得动力换挡过程的控制更加简便精确，同时可以有效地避免双滑摩方案在动力升挡控制过程中出现的功率循环现象。具体的说，参阅图1，以l挡升h挡为例，结合图2和图3，并按如下步骤进行：

步骤1、低挡离合器a上油压保持p6不变，增大高挡离合器b上的油压至p1，使高挡离合器b克服空行程并进入转矩传递阶段；

低挡离合器a所保持不变时的油压称为低挡离合器a保持同步结合运动的锁止油压p6，并通过式(1)得到：

式(1)中：il为l挡的传动比；ka为低挡离合器a上静摩擦力矩的比例系数，ta为离合器a上传递的转矩。

步骤2、在转矩传递阶段，降低低挡离合器a上的油压至临界滑摩油压p5，同时不断增大高挡离合器b上的油压，使其做滑摩运动并处于滑摩状态；

其中，临界滑摩油压是按如下过程确定：

步骤a、设定动力换挡变速器低挡位传动时输入转速为n1，输出转速为n2，则低挡位传动时有

令低挡位传动时低挡离合器油压为p6，试验测试离合器油压的单位变化差值为δp，则第m次降低低挡离合器油压值为p6-m·δp；

步骤b、控制动力换挡变速器输入转速为n1保持不变，当第m次降低低挡离合器油压值为p6-m·δp时，动力换挡变速器输出转速为n2保持不变；当第m+1次降低低挡离合器油压值为p6-(m+1)·δp时，动力换挡变速器输出转速不为n2；当第m+2次降低低挡离合器油压值为p6-(m+2)·δp时，动力换挡变速器输出转速也不为n2，则第m次降低低挡离合器油压值p6-m·δp为低挡离合器的临界滑摩油压。

在滑摩状态中，提高发动机的输出功率由pa至pb，以补偿高挡离合器b上的滑摩功损失，而低挡离合器a上的油压仍然保持为p5；

通过式(2)得到发动机所提高的输出功率pb：

pb＝pa+ps(2)

式(2)中，pa为升挡前发动机的输出功率，ps为高挡离合器在转矩同步阶段结束时滑摩损失功率，并通过式(3)得到：

式(3)中：il为l挡的传动比，ih为h挡的传动比，pa为升挡前发动机的输出功率；

步骤3、当高挡离合器b上的油压达到转矩交接阶段结束时的油压p2时，快速降低低挡离合器a上的油压为0，使低挡离合器a处于分离状态，同时控制高挡离合器b上传递的转矩等于阻力矩以避免产生功率循环现象；

其中，转矩交接阶段结束时的油压p2是通过式(4)得到：

式(4)中：il为l挡的传动比，ih为h挡的传动比，kb为高挡离合器b上静摩擦力矩的比例系数，ta为抵挡离合器a上传递的转矩。

在转矩交接阶段结束时，存在如式(5)所示的关系式：

在转速交接阶段继续增大高挡离合器b上的油压，存在如式(6)所示的关系式：

即转速交接阶段控制高挡离合器b继续增加油压，变速器的输出转矩tout不断增大，输出转速ωv不断增加，拖拉机并不会由于低挡离合器a的分离而出现动力中断或者减速现象。

式(5)和(6)中：il、ih分别为l挡、h挡的传动比，ta、tb分别为离合器a、b上的传递转矩，tout为变速器的输出转矩。

步骤4、继续增大高挡离合器b上的油压至p3，使得高挡离合器b上的主、从动片的转速达到相同时，高挡离合器b由滑摩状态变为结合状态，以完成动力升挡；

步骤5、在动力升挡完成时刻，控制高挡离合器b上的油压由p3跃升至p4，以增加高挡离合器b上的结合裕度，同时降低发动机的输出功率至pc；

其中，发动机降低输出功率至pc是通过式(7)得到：

pc＝pf+pb(7)

式(7)中：pf为拖拉机的阻力功率，pb发动机的后备功率。