金属带式CVT夹紧力控制及液压控制系统的仿真分析

摘要

金属带式无级变速器(CVT)是汽车的理想传动装置，它具有结构紧凑、性能优良、易于自动控制等优点，可以使汽车在任意行驶工况下都能实现发动机与变速器的最佳匹配，提高整车的燃油经济性和动力性，降低排放。
　　 但目前装备CVT的汽车，其节油能力并未充分得到发挥，这一方面取决于变速器与发动机的匹配和标定，另一方面取决于变速器自身的传动效率。而无级变速器夹紧力控制及液压系统结构特性又是影响其传动效率的决定性因素：当夹紧力过小时，金属带与带轮将会产生滑转，发动机输出的转矩将不能被可靠传递，同时金属带与带轮接触面将会产生严重磨损；当夹紧过大时，金属带承受的负荷变大，其内部组件的相互作用力增大，不但增加了不必要的摩擦损失，而且会降低金属带及带轮寿命，同时由于夹紧力由液压控制系统提供，对于单回路控制方式，过大的夹紧力将需要液压系统提供较大的系统压力，这直接导致油泵对发动机能量消耗的增加，降低了燃油经济性。因此，为了有效提高无级变速器的传动效率，只有根据汽车的行驶需求，合理确定夹紧力的大小，并通过控制系统使夹紧力始终处于最佳夹紧力状态。在此基础上，再对液压系统特性进行仿真分析。
　　 本文在当前CVT通用的夹紧力控制方法基础上，通过台架试验标定出了临界夹紧力，阐明了在速比动态变化和负荷变化的情况下临界夹紧力的确定方法，同时引入修正系数，来修正因温度变化引起的临界夹紧力；并利用模糊算法确定各种不同工况下的安全系数，从而确定金属带的目标夹紧力。试验研究表明应用上述方法确定的目标夹紧力，可以保证金属带不打滑的情况下，有效地降低了用传统方法确定的目标夹紧力，提高了金属带式无级变速器的传动效率，能够适应不同工况的变化。
　　 国内学者对CVT电液系统进行了一定的研究，但是多集中在控制器设计和优化方面，本文从液压系统自身结构出发，详细分析其特性，并利用计算机仿真软件AMESim建立了CVT液压系统模型，对影响液压系统的因素进行了仿真分析。特别是对速比控制阀和夹紧力控制阀的特性研究，深入地分析了对输出产生影响的因素，这为CVT液压系统的结构优化和系统性能的提升奠定了基础。