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电控机械式自动变速器（AMT）换档规律的研究

作　者: 张良
导　师: 杨英
学　校: 东北大学
专　业: 车辆工程
关键词: AMT 换挡规律动力性燃油经济性仿真分析
分类号: U463.212
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 263次
引　用: 4次
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内容摘要

电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission,AMT)由于具有结构简单、传动效率高、成本低、生产继承性好等优点,在自动变速器家族中占有重要位置。装配自动变速器能使车辆实现自动换挡,降低了驾驶员的劳动强度,提高汽车的动力性、燃油经济性及降低污染排放。电控机械式自动变速器(AMT)是一种适合我国国情的机电一体化高新技术产品,有着广阔的发展前景。电控机械自动变速器(AMT)是在传统干式离合器和手动齿轮变速器的基础上改造而成,主要改变了手动换档操纵部分,即在MT总体结构不变的情况下改用电子控制来实现自动换档。AMT控制单元(ECU)的输入信号有驾驶员的意图(加速踏板的位置和档位选择)和汽车的工作状态(包括发动机转速、节气门开度、车速等)。ECU根据换档规律、离合器控制规律、发动机节气门自适应调节规律产生输出信号,控制过程基本模拟驾驶员在起步和换档时对油门、离合器和换档机构的操作,做到三者有效配合。在电控机械式自动变速车辆中,换挡规律关系到动力传动系统整体最优性能的发挥,直接影响车辆的动力性和燃油经济性,是自动变速器控制系统的核心。在应用中,通过将采集的车辆行驶状态与换档规律相对比,从而判断是否达到最佳的换档点并自动执行换档操作,这样大大减轻了驾驶员的疲劳,提高行驶安全,同时使整车具有较好的动力性及燃油经济性。汽车在实际行驶过程中一般处于加速或减速的非稳定状态,因此三参数换挡规律的制定需要在大量的发动机非稳态工况试验基础上,通过传动系相关参数与发动机动态转矩和油耗模型进行匹配而获得。鉴于国内发动机动态试验条件有限,本文采用将发动机稳态试验数据加以修正、拟合建模,近似代替发动机动态模型的方法,并以桑塔纳2000型轿车发动机的稳态试验数据为例,建立了发动机的动态转矩和油耗模型。本论文通过对汽车动力学、燃油经济性和发动机特性进行分析,建立汽车行驶方程式和燃油消耗方程式,重点研究了最佳动力性、最佳燃油经济性换挡规律的制定方法。在试验数据的基础上,考虑坡度对换挡规律的影响,采用改进的解析法制定了动态三参数最佳动力性换挡规律。为了对换挡规律进行评价,本文利用Matlab/Simulink建立AMT汽车的发动机仿真模型、汽车传动系仿真模型以及换挡规律的仿真评价模型。根据桑塔纳2000型轿车的传动系相关参数及本文所制定了最佳动力性和燃油经济性三参数换挡规律并对动力性换挡规律和经济性换挡规律进行比较,对本文所设计的换挡规律完成了仿真评价；本文独立建立了离合器的Matlab模型,该模型的建立大大降低了汽车的换挡冲击,对仿真的精确度有了很大改进。

全文目录

中文摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第1章绪论  12-22
  1.1 电控机械式自动变速器概述  12-15
    1.1.1 汽车自动变速器的分类及其对比  12-14
    1.1.2 AMT技术国内外发展概况  14-15
  1.2 AMT的结构、控制原理及关键技术  15-20
    1.2.1 AMT的结构和控制原理简介  15-17
    1.2.2 AMT的关键技术  17-20
  1.3 论文的主要研究内容  20
  1.4 本章小结  20-22
第2章电控机械式自动变速器换档规律概述  22-32
  2.1 换档规律的分类  22-25
    2.1.1 根据选档控制参数的分类  22-25
    2.1.2 根据优化目标的分类  25
  2.2 实现换档规律的软硬件组成  25-27
    2.2.1 换档规律实现的硬件组成  25-26
    2.2.2 换档规律实现的控制流程  26-27
    2.2.3 换档规律实现的换档逻辑  27
  2.3 换挡规律的影响因素  27-31
    2.3.1 汽车质量  28-29
    2.3.2 道路坡度  29
    2.3.3 汽车转向  29-31
  2.4 本章小结  31-32
第3章发动机特性数学模型的建立方法  32-40
  3.1 发动机特性数学模型概述  32
  3.2 建立发动机特性数学模型的常用方法  32-36
    3.2.1 多项式拟合法  33-34
    3.2.2 插值法  34-35
    3.2.3 神经网络法  35-36
    3.2.4 三种方法的分析与比较  36
  3.3 桑塔纳2000型轿车各项参数及试验数据  36-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章最佳动力性换档规律的确定  40-58
  4.1 汽车动力性的评价方法  40-41
  4.2 汽车行驶动力学分析  41-47
    4.2.1 汽车驱动力  41-42
    4.2.2 行驶阻力  42-46
    4.2.3 汽车行驶方程式  46-47
  4.3 发动机转矩特性分析  47-48
  4.4 驱动力曲线及加速度曲线  48-49
    4.4.1 汽车驱动力曲线  48
    4.4.2 汽车加速度曲线  48-49
  4.5 最佳动力性换档规律的确定  49-55
    4.5.1 两参数换档规律的制定方法  49-50
    4.5.2 动态三参数最佳动力性换档规律的制定方法  50-52
    4.5.3 改进的动态三参数最佳动力性换档规律的制定方法  52-55
  4.6 最佳动力性三参数换挡规律程序制定流程  55
  4.7 本章小结  55-58
第5章最佳燃油经济性换档规律的确定  58-70
  5.1 汽车燃油经济性分析及其评价方法  58-61
  5.2 发动机负荷特性  61-62
  5.3 汽车燃油消耗方程式  62-63
  5.4 最佳燃油经济性换档规律的制定  63-68
    5.4.1 图解法  63-64
    5.4.2 通常解析法  64-65
    5.4.3 改进的制定方法  65-68
  5.5 本章小结  68-70
第6章最佳换档规律的计算机仿真研究  70-92
  6.1 车辆传动系仿真模型建立  70-76
    6.1.1 发动机仿真模型的建立  71-72
    6.1.2 离合器及变速器仿真模型的建立  72-74
    6.1.3 汽车模型的建立  74-76
  6.2 换档规律模型的建立  76-78
    6.2.1 换档规律模块  76-77
    6.2.2 换档逻辑判断模块  77-78
  6.3 最佳换档规律仿真模型的总体结构  78-80
  6.4 仿真及结果分析  80-91
    6.4.1 最佳换挡规律的仿真分析  80-86
    6.4.2 动力性指标的评价  86-89
    6.4.3 经济性指标的评价  89-91
  6.5 本章小结  91-92
第7章结论与展望  92-94
  7.1 结论  92
  7.2 展望  92-94
参考文献  94-98
致谢  98

电控机械式自动变速器（AMT）换档规律的研究

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