重型商用車機械自動變速器控制軟件開發及試驗研究

摘 要：隨著經濟的發展，重型商用車的增多以及司機人才的短缺，對重型商用車的動力傳動系統也越來越高。本文就重型商用車機械自動變速器控制軟件開發進行研究，并在軟件開發的基礎上，就其軟件進行實驗分析。

關鍵詞：重型商用車；自動變速器控制軟件；實驗

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.228

自動變速控制是機械節省能源的必要措施。不過，以現代應用經驗來看，如果自動控制無法達成良好的準確性和穩定性，將可能造成意外的事故。所以，在軟件的研發和使用上，必須經過科學的設計，以及反復試驗直至無誤后，才能夠投入到使用之中。本文在軟件上的開發，將基于AMT變速系統實現，結合其執行機構設計要求，在下文中充分詮釋關鍵設計要素，并進行嚴格的試驗工作，以保障變速器的穩定使用。

1 關鍵部位執行機構開發內容

1.1 換擋執行機構

本文所開發的對象是重型商用車，為12擋的手動變速器。其主要結構包括兩個部分：一是主箱，其中包括撥叉軸四根，主要用于1—6擋，以及R擋位的調節。在主箱上，將設置在結構上為X-Y型，這是一種傳統的選擋控制結構，優勢在于穩定性高。該結構的設置難度，在于需要輔助的液壓缸，而且至少為四個。不過，其結構雖然復雜，卻能夠為自動控制軟件更好的提升準確性。所以，沒有選擇開發難度較低的平行式；二是副箱，該位置主要用于調節高低擋，根據重型商用車的需求，最終選擇氣動控制。該形式整體簡單的結構，具有高靈敏的反應速率，能夠為自動控制的開發降低難度。在換擋執行機構上的開發，主要是調解原有的結構，使開發結果能夠呈現出較好穩定性和安全性。所以，在原則上應減少難度對選擇的影響，應以整體性能為基準。

1.2 離合器執行機構

結合使用安全的基本要求，AMT系統已經將離合器的物理控制取消，即在本文所開發的車輛中，并沒有設置離合器踏板。這種情況下，必須要將現有的離合器系統重新設計，以達成自動化控制對高響應效率的需求。不過鑒于現有系統的協調性，若進行過多改動，可能會降低離合器的靈敏度。故此，在離合器中以更換電磁閥的方式進行優化。所采用的新電磁閥，具有高靈敏度的特征，可以讓機械快速反饋響應信息。不過，由于電磁閥的更換，現有的信號系統必須進行調節。目前離合器主要支持PWM型號信息，依靠dSPACE系統實現。因此，需要基于該系統，嘗試與新電磁閥的接駁信號，以保障汽車可以正常使用。

1.3 執行機構驅動器開發

驅動器是指通過供電，而實現驅動的機械環節。在被研究的汽車上，其驅動器構成主要為磁鐵、繼電器和電磁閥。但是，結合上述對電磁閥的更換，以及自動化所要求的更大供電量來看，現有的電壓和電流，都無法滿足基本的需求。因此，需要將驅動電路進行重新的修改。具體為：首先，設置IGBT，以晶體管實現導通，進而承受更大的電流；其次，連接電磁閥，將一端與IGBT連接，確定導通后，需要測試晶體管能否通過線圈接地，并核準電流的放大情況；最后，進行防干擾設置，例如光耦隔離等。

2 整車試驗分析

2.1 起步試驗

鑒于本文所開發的車輛為重型商用車，其需要承擔大貨運量交通運輸的責任。而在不同貨運量下，車輛所承受的壓力有所差異。因此，需要以不同的載量為基礎，測試系統的穩定和靈活程度，并根據符合承受壓力，確定相關硬件的使用壽命。在具體測試內容上，包括擋位的切換，速度變化，各類起步方式，離合器的控制速度等。而測試結果發現，系統搭建并不存在問題。在800r/min情況下的起步，擁有較高的穩定性，且與一般恒轉的形式相同。

2.2 急速起步試驗

考慮到司機的操作習慣不同，一些司機喜歡急速起步，即油門踩合力度較大，使汽車可以在短時內進入工作。為了提升測試的準確性，在過程中添加了載量基準。而測試內容主要為不同起步速度下的轉速。經測試發現，設置自動變速控制的汽車，無論物理起步速度壓力有多大，均維持在較低的水準。

2.3 換擋試驗

試驗內容為嘗試不同擋起步，汽車進入到正常行駛的狀態后，再逐漸提升擋位。測試結果發現，汽車換擋過程中，油門開度會同時縮小，直至換擋結束后，才恢復到正常的開度。換擋試驗的目的，在于汽車是否會在添加自動控制后，出現換擋及時的狀況。而經過相對密集的測試結果表明，并未發生此類問題。

2.4 制動跳擋降擋試驗

速度變化能否實現準確的操控，關系到行車的安全。所以，需要將跳擋和降擋進行獨立測試。內容包括，汽車在高速路段行駛過程中，司機將其控制在10擋位置持續行駛，之后根據需求控制制動踏板，將轉速降低到750r/min以下。此環節為自動操作，控制器會根據需求計算目標擋位。結合實際需求來看，目標檔位應降低到6。而最終也達成了的目標。另外，在測試中，系統較為平穩的實現跳擋，并沒有出現熄火的情況。數據反饋報告也指出，離合器工作正常。

3 結論

本文主要對機械自動變速控制軟件進行研究，除了基本開發內容闡述外，也進行了一定的試驗，以保障軟件可以有效運行。上述研究內容中可以總結為：首先，開發過程中必須要實現穩定性，所以除了搭建和重建相關系統外，還需要反復的試驗工作，以保證控制意圖在第一時間的實現；其次，需要確保離合器的穩定性，由于是自動操作，而且本文試驗汽車不具備物理操作，故而其動作的正確性，將是考量軟件是否成功的重要標準；最后，開發結果表明，本文基于AMT變速系統的開發，在穩定性、靈活性和準確性上，都達到了基本要求。

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作者簡介：王祺波（1993-），男，湖南邵陽人，本科，研究方向：機電一體化。