自動變速器換擋控制參數自整定的研究

楊浩 劉陽

南陽農業職業學院 河南省南陽市 473000

1 引言

駕駛者對整車駕駛性能提出了較高要求，意味著自動變速器控制單元應根據換擋品質要求調整自整定控制策略，客觀衡量、改進換擋品質，以此提高軟件適用性。由此可見，本文這一論題具有探究必要性和重要性，論題探究如下。

2 研究現狀

2.1 國內學者研究現狀

國外研究自動變速器換擋控制參數自整定策略時，研究對象集中于兩類自動變速器，分別為電控機械類和雙離合自動類，無論是電控機械類，還是雙離合自動類，都無需安裝液力變矩器，研究學者在起步控制方面、油壓曲線分析方面高度關注，個別學者集中精力分析摩擦階段、電磁閥調整階段的內容。受壓力傳感器影響，原有參數識別策略以及自整定策略實用性較差[1]。

2.2 國外學者研究現狀

國外學者最早展開自動變速器換擋參數整定策略研究活動，研究學者為保護研究成果，通過專利申請的形式予以保護。個別學者提出應用適應性算法操控換擋參數，有的學者將研究重點集中于程序調節、細節技術改進。外國學者研究視域較廣，在換擋時間、換擋質量改進等方面均在外國學者研究范圍內。

3 軟件結構

3.1 基本結構

自適應控制軟件功能多樣，其中，不同換擋類型在換單品質監督中發揮的作用各異。換擋狀態自由切換，要想不斷優化換擋品質，應確保渦輪穩定運行，以此實現換擋狀態全面監控，通過適當調節轉速、合理設置換擋時間等措施實現優質換擋目的。自整定參數調節的過程中，以換擋幅度為依據，盡可能優化換擋狀態。針對自適應數據動態更新、妥善存儲，以免出現參數丟失現象，實現參數自動化存儲目標，提高參數利用率。

3.2 研究難度

自適應控制軟件研究的過程中存在一定難度，第一方面即自適應參數調節難度，換擋品質改進的過程中，受較多因素影響，因此，應根據具體影響因素制定相應的參數調節策略，合理控制調節幅度。在這種環境下提高TCU控制軟件應用效率，務必實現獨立調節、參數靈活設置目的，同時，主動調節當前換擋類型，避免影響其他檔位控制行為。第二方面即換擋狀態切換難度，換擋品質衡量依據及信號提示，如果換擋品質判斷失準，那么自適應參數調節目標不能準確確定，進而不利于提高換擋品質，并且還會從整體上降低變速器硬件質量，導致變速器硬件完整性被破壞[2]。

4 自整定控制策略

4.1 換擋類型介紹

正常情況下，換擋類型分為四種，分別為有動力升檔、無動力降檔、無動力升檔、有動力降檔。基于換擋時序來分析，常見換擋類型有三種，分別為充油階段、速度階段、轉矩階段，各階段分析如下：

充油階段指的是，短時間內連接離合器，確保油氣資源充足供應，同時，離合器連接接觸點，以此加快扭矩轉換速度；速度階段指的是，為達到目標檔位發動機轉速躍遷處理；轉就階段指的是，轉矩交換操作通過離合器接合、離合器分離來實現。換擋平順度受外界動力影響較大，因此，應不斷創新控制方法，具體分析參數自動整定策略。

4.2 動力升檔整定策略

自動變速度控制的過程中，合理控制換擋時間，換擋時間自由控制能夠延長變速度換擋周期，同時，整車動力性能會大大提高。如果換擋時間未合理控制，那么變速器換擋壽命周期會縮短，最終整車動力性能相應降低，并且熱量會在短時間內集聚，換擋沖擊抵御能力相應降低。針對換擋時間控制時，務必適當調控離合器速度，即在速度階段控制渦輪轉速，盡可能縮短渦輪轉速差值，將PI閉環控制工作具體落實，確保換擋時間在要求的范圍內。然而換擋時間實際控制時，由于總體時間較短，再加上，液壓系統遲滯相應時間不及時，最終換擋時間不在控制范圍內。基于此，應用自整定策略能夠滿足換擋時間適當控制目的，在這一過程中，合理調節離合器控制參數，盡可能接近換擋時間與實際目標。需要注意的是，把握自整定控制原理，速度階段啟動自整定軟件時，參照渦輪轉速以及節氣門狀態，準確定義轉速值，以便更好的調節換擋時間，針對渦輪轉速數值具體確定，以免出現換擋參數失準控制現象，導致換擋時間長短控制不當。一般來講，應用自整定控制策略調節換擋時間，需要合理調整積分常數，以此提高換擋時間準確性，合理控制離合器控制壓力。

4.3 動力降檔整定策略

駕駛者降低檔位、提高速度的普遍做法，即快速踏下油門，即憑借動力完成降檔目的，這種情況下，極易出現渦輪失速現象，導致負荷壓力大大增加，并且離合器熱量短時間內集聚。一旦離合器頻繁摩擦，那么極易縮短離合器使用時間，降低離合器使用性能，基于此，應用自整定控制策略是極為必要的。動力檔位降低時，速度階段先于轉矩交換階段產生，換言之，轉矩交換操作開始前，接合離合器支持同步提速，速度判斷依據即觀察離合器值與既定值大小。全面監控差值變化情況，據此了解失速變化程度。需要注意的是，渦輪失速自整定控制原理，即以渦輪轉速為監控目標，在這一過程中，根據渦輪失速程度發揮軟件在參數調節方面的作用，有目的的控制轉矩階段時間，針對性監控渦輪轉速差值，根據監控結果調節轉速信號。應用濾波處理方法處理渦輪轉速信號，以此減少內存占用率，提高數據信號準確性[3]。

5 測試過程及結果

為驗證上述分析結論，通過實車測試的方式，分析換擋時間自整定測試和渦輪失速自整定測試，希望測試分析能為軟件開發人員以及研究人員提供借鑒。

5.1 測試過程

實車測試對象選為江鈴集團陸風牌 試驗車，該試驗車自動變速器測試設備主要有測定工具軟件、測定工具硬件、筆記本電腦。其中，測量標定工具連接于控制器，以便為信號通訊提供載體，同時，能夠調節信號參數，合理控制自動變速器動作。在這一過程中，準確記錄變量名稱、變量精度，針對自整定參數文件有序標定，針對自整定觸發條件適當設置。實車測試過程中，既要做好熱機準備工作，又要提高踏板穩定性，真正實現有動力升檔、降檔駕駛目的，為駕駛者帶來良好的駕駛體驗。如果駕駛期間存在沃倫失速、發動機飛車、換擋時間延長或者縮短等現象，應及時記錄駕駛狀態，針對換擋點具體標記，待換擋平順度提高、換擋品質優化后，應暫停調節，并重復驗證自整定策略，爭取獲得良好的實車測試效果[4]。

5.2 測試結果

5.2.1 換擋時間自整定測試結果

換擋離合器接合操作時，無疑出現倒擋現象，檔位切換的過程中，分離、結合離合器分別處于脫開、接合狀態。借助PI控制器實施閉關控制操作，以便更好的控制渦輪轉速，盡可能縮小轉速差值，接下來通過前饋控制法使離合器速度同步控制。測試實踐表明，如果渦輪轉速差值不斷擴大，那么接合離合器增壓控制速率相應加快，同時，渦輪轉速逐漸減緩，導致換擋操作在短時間內完成。總結可知，渦輪轉速節奏對目標渦輪轉速有強烈的帶動作用，能夠實現換擋時間的合理控制，避免換擋時間超過既定換擋范圍。

5.2.2 渦輪失速自整定測試結果

渦輪處于失速狀態下，會逐漸增加轉速差值，即使能夠借助PI控制器實現差值縮小目的，但會增加分離離合器壓力，導致渦輪轉動過程中出現滯后現象，最終影響控制效果，不能在規定時間內實現控制目標。在此期間，適當調節自整定參數，不斷提升換擋品質，盡可能減少渦輪失速現象。其中，自整定參數調節主要發揮渦輪失速預防作用，以此增強換擋沖擊抵御能力[5]。

6 結語

綜上所述，自動變速度換擋控制參數調節的過程中，自整定策略應以改進換擋品質為基本目的，這不僅能為駕駛者帶來良好的駕駛體驗，而且還能提升自動變速度控制單元質量，有利于提高自整定策略應用價值。在掌握不同換擋類型的基礎上，針對性提出動力升檔整定策略和動力降檔整定策略，并通過實車測試的方式予以驗證，希望該論題探究能夠起到借鑒作用。由于我國在自動變速器換擋控制參數自整定研究方面存在一定不足，因此，研究學者應主動借鑒外國學者在此方面的研究經驗，制定切實可行的自整定策略，以此優化自動變速器換擋控制效果，提高自整定策略應用效率，促進整車穩定、安全運行，減少整車運行故障。