离合起步（精选3篇）
离合起步 篇1
0 引言
膜片弹簧离合器因其具有非线性的弹性特征,目前广泛应用于轿车,微型、轻型、中型客、货车。由于车辆起步时存在驾驶员的意图、车况、路况的多变性以及对乘员舒适性、离合器磨损、发动机不能熄火等要求,因此如何控制离合器的接合过程是AMT的核心和难点。
1 AMT传动系统数学模型[1]
Je为发动机和离合器主动部分当量转动惯量;Jc为离合器从动盘及变速箱输入轴等与之有固定关系的零件的当量转动惯量;Jn为从变速箱输出轴到车轮,其中包括传动轴、万向节、主减速器、车轮及整车质量等部分折合到变速箱输出轴的当量转动惯量;ωe为发动机转速;
ωc为离介器从动部分角速度;ωn为输出轴转速;Te为发动机的扭矩;Tc为离合器传递的扭矩;Tψ为转换到变速箱输出轴上的外界阻力矩;Tcn为作用在变速箱输出轴上的扭矩;C为离合器。
车辆动力传动系统运行机理十分复杂,它要把燃油的化学能转变为有效的机械能,并通过诸多的机械环节将其传递到轮胎,又由轮胎与地面的附着作用推动车辆运行,为了简化模型,对传动系统做以下假设[2]:
1)假定动力传动系统各部分只承受扭矩,各相关件以集中质量形式存在;
2)发动机的机械能以均匀的扭矩作用于系统,忽略扭振、旋转阻尼和扭转刚度对系统的影响;
3)忽略离合器的热衰退。
AMT动力传动系统的运动微分方程可表示为:
2 起步性能评价指标
车辆起步是车辆行驶的初始状态,基本要求是:起步过程应平稳、冲击小,以减少传动系统的冲击和保证乘坐的舒适性;起步时间要短,以减少离合器的滑磨时间,提高离合器的使用寿命。车辆的起步品质用以下两项指标进行评价:冲击度和离合器的滑磨功。
2.1 冲击度
评价离合器接合过程平稳程度的指标是冲击度,它是车辆纵向加速度的变化率,即:
式中j为冲击度(最大推荐值为10 m/s3),α为纵向加速度,υ为车辆行驶速度,Rt为驱动轮滚动半径,i0为主减速比,ig为变速箱传动比,Tc为离合器摩擦力矩。乘员乘座舒适性用冲击度来衡量。由式(2)可知,要满足冲击度指标,关键是控制离合器在滑磨阶段所传递的扭矩平稳变化。
2.2 滑磨功
评价离合器使用寿命的指标是滑磨功,它是离合器在接合过程中主从动摩擦片间滑动摩擦作功的大小,定义为:
式中W为滑磨功(它反映了离合器在接合过程中有多少机械能转换成温升和磨损),ωe为发动机角速度,ωc为离合器从动盘角速度。在式(3)中的第1项表示离合器主从动摩擦片开始接触到摩擦力矩Tc等于车辆行驶阻力矩阶段。在式(3)中的第2项表示Tc继续增大直到ωc等于ωe的阶段。
3 离合器起步规律及参数计算
3.1 离合器的接合过程
典型的离合器接合过程是“两快一慢”,离合器扭矩传递特性是指离合器通过摩擦传递的扭矩Tcl,与分离轴承行程x之间关系如图2所示。AB段是非扭矩传递区,希望尽快接合,以减少动力中断时间;CD段为扭矩不再增加区,也希望快接合;BC段是扭矩增加区,其接合规律直接影响平顺性和使用寿命。因此,BC段是离合器控制的关键,起步过程中对B,C点的辨识和BC段的曲线形状就成为离合器控制的关键所在。
不同的阶段有不同的接合速度。因AB阶段无转矩传递,所以接合速度尽可能大,以便减少整个起步或换挡时间。BC阶段要放慢速度,以获得平稳的起步或换挡,减少冲击载荷。但是为了防止离合器滑磨时间长,离合器发热而严重影响寿命,在满足一定的平稳程度上也应尽可能快地完成。CD阶段是接合完成,应立即释放行程。
3.2 发动机目标转速的制定
发动机目标转速制定主要是根据发动机速度特性,选取各油门开度下最大扭矩时发动机转速,作为发动机目标转速[3],以决定离合器的接合量和接合速度的控制量。根据发动机的速度特性得出的油门开度β(%)与目标转速ne(r·min-1)的关系如图3所示。
为了保证发动机不熄火,有足够的力矩可以起步,要设定发动机转速的槛值,当发动机超过这个槛值时,离合器才开始接合。根据JL474Q1发动机的速度特性,槛值定为1000 r·min-1。
3.3 发动机节气门开度的模糊控制
发动机转速模糊控制原理如图4所示,系统通过传感器,采集发动机转速和油门开度,将发动机转速及转速变化率经过模糊化后转变为模糊量,通过模糊控制规则作出模糊决策,再经过模糊判决后,变为精确量,用于对发动机节气门开度进行调整。
在起步过程中,为了使发动机维持在恒定的转速起步,需要将发动机的实际转速与目标转速进行比较,然后进行调整。故选取发动机的实际转速n和目标转速ne之差E=n-ne)以及转速差的变化率EC作为系统的输入变量。根据发动机转速的波动,需要调整发动机节气门的开度,来降低或者升高发动机的转速,所以选取电子节气门的开度U为输出量。为了获得良好的跟随性,各变量采用高斯型隶属度函数[4]如图5所示。
将输入变量E、EC用五个词汇来描述,即{负大,负小,零,正小,正大}
用英文字母简写为{NB,NS,0,PS,PB}
选择E的论域X为{-4,-3,-2,一1,0,1,2,3,4}
选择EC的论域Y为{-4,-3,-2,一1,0,1,2,3,4}
用五个词汇来描述输出变量,即{很小,小,中,大,很大}
用英文表示为{VS,S,M,B,VB}
选择U/X的论域Z为:{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}
根据驾驶员的操作经验以及汽车起步计算模拟仿真的结果,归纳出如下的模糊控制规则(如表1)。
3.4 离合器接合量的模糊控制
离合器接合量的模糊控制原理如图6所示,系统通过传感器采集发动机转速和离合器接合量信号,发动机转速和转速变化率经过模糊化后转变为模糊量,通过模糊控制规则作出模糊决策,再经过模糊判决后,变为精确量,对离合器接合量进行调节。模糊控制器变量采用高斯型隶属度函数如图7所示。
选取发动机的实际转速n和目标转速ne之差E=n-ne)以及转速差的变化率EC作为系统的输入变量,选取离合器分离轴承位移X为输出量。变量的词汇描述及论域、隶属度函数选取与发动机转速模糊控制器输入变量的选取相同。
根据在汽车起步过程中,驾驶员控制离合器的经验和仿真结果,归纳出如下的控制规则如表2所示。
当发动机转速大于目标转速时,就增加离合器的接合量,这与实际操作相符。
4 仿真分析
根据前述控制规则,在M A T L A B中利用Simulink工具对AMT起步工况进行了仿真。图8中a图为以25%的油门开度β起步,根据油门开度计算所得的目标转速ne为2000r/min,x为离合器目标接合量,采用发动机恒速模糊控制,在起步时通过模糊控制发动机节气门开度和离合器接合量,能很好的稳定发动机的转速。图8中b图为以40%油门开度β起步,根据油门开度计算的目标转速ne为2600r/min,仿真结果表明,在发动机恒速控制中采用模糊控制,能将发动机转速稳定在理想的范围内。
5 学术价值和创新点
1)建立了AMT传动系统的数学模型,并根据数学模型得出了AMT传动系统的运动微分方程,为AMT仿真提供了依据。
2)对AMT起步性能的评价指标进行了研究,通过对冲击度和滑磨功的计算公式的分析,找出影响冲击度和滑磨功的主要因素,并提出了解决办法。
3)对离合器局部恒转速思想进行了研究,制定了发动机的目标转速,通过控制离合器的接合量和接合速度,使起步品质得到了很大的提高。
4)对AMT正常起步和急起步两种工况进行了计算机仿真,证明该控制方法能进一步降低了离合器接合过程中产生的滑磨功,延长了离合器的使用寿命。对膜片弹簧离合器的设计与制造将起到良好的指导作用。
摘要：利用机械式自动变速器(AMT)传动系统数学模型,得出了AMT传动系统的运动微分方程。基于长安铃木JL474Q1发动机,分析了车辆起步时的膜片弹簧离合器接合过程,应用模糊控制技术对机槭式自动变速器在车辆起步时的离合器接合过程进行控制。并基于Matlab的Simulink工具对离合器正常起步和急起步两种工况进行了计算机仿真分析。
关键词：AMT,膜片弹簧离合器,模糊控制,起步规律
参考文献
[1]葛安林.车辆自动变速理论与设计[M].北京:机械工业出版社,1993.
[2]朱红军,等.电了控制机械式自动变速器[J].汽车电器,2000(1):11-13.
[3]雷雨龙.提高电控机械式自动变速器性能的研究[D]长春:吉林工业大学,1998.
[4]章正斌,吴汝善,于健.模糊控制工程[M].重庆:重庆大学出版社,1996.
[5]黄建明,曹长修,苏玉刚.汽车起步过程的离合器控制[J].重庆大学学报(自然科学版),2005.
[6]唐良宝,包居敏.基于MATLAB的水轮机调节系统仿真分析[J].微计算机信息,2007,7-1:254-255.
离合起步 篇2
一、半坡起步如何控制离合器:
1、首先是轻带油门，慢松离合器;
2、其次是一旦感觉车子已有向前的动力，就应松手刹，同时略加油门;
3、最后是车子一经起步，就慢慢松开离合器。
二、不要手刹的起步方法
打左转向灯，慢抬离合，当车身有抖动感觉时或发动机声音变沉闷，左脚保持不动，右脚迅速离开脚刹，轻踩油门，转速接近转/分时，右脚保持不动，左脚微松离合器，车即启动向前行进，完全释放离合器，保持油门，坡道起步完成。
三、不要手刹和油门的起步方法
打左转向灯，慢抬离合，当车身有抖动感觉时或发动机声音变沉闷，左脚保持不动，右脚迅速离开脚刹，此时左脚微松离合器，车即启动向前行进，等转速正常时完全释放离合器，坡道起步完成。
其实汽车坡道起步并不难，只要大家掌握正确的操作要领，多留意这些注意事项，把握关键点，就可以顺利起步。
1.科目二离合器如何控制
2.科目二半坡起步的技巧
3.科目二半坡起步怎么控制离合
4.科目二半坡起步怎么控制离合和刹车
5.科目二半坡起步流程步骤
6.科目二半坡起步技巧口诀
7.科目二半坡起步技巧
8.科目二半坡起步的4种方法
9.科目二怎样控制离合器
离合起步 篇3
AMT(自动机械式变速器)是一种新型的车辆自动变速器,它是在传统固定轴式变速器和干式摩擦离合器的基础上,应用电子技术和自动变速理论,以微处理器为核心,通过气动或液压执行系统控制离合器的分离与接合及选换档操作,同时控制发动机的供断油或者控制发动机的油门开度,配合变速箱执行机构实现起步和换档的自动操纵。和另外一种液力自动变速器AT相比较,AMT的优点是机械传动效率高、成本低;缺点是自动换挡控制和离合器控制难度更大[1,2]。离合器控制的本质是离合器能够合理有效传递发动机输出扭矩来克服车辆阻力,本文通过坡度识别和制定合理的离合器扭矩传递曲线,再通过冲击度和滑磨功指标优化起步品质,得出最佳离合器控制方法。该方法结合作图法和解析法,根据实际试验,控制原理符合车辆起动的实际情况,易于实现,具有一定推广价值。
2坡度计算
AMT车辆起步时需要控制发动机油门开度以克服外界阻力,外界阻力包括道路阻力和坡度阻力。为了获得良好的坡道起步品质,需要AMT软件准确估算道路坡度。坡度阻力可表示为:
F1=G·sinα 。
其中:G为车重;α为坡度角。
道路阻力为:
F2=G·f·cosα 。
其中:f为道路摩擦系数。
车辆阻力F为:
F=F1+F2 。
由于在分开离合器时车辆失去驱动力,此时车辆动力学方程为:
F=ma 。
其中:m为整车质量;a为车辆加速度。
由以上各式可以得到坡度角α计算公式:
sinα+ f·cosα=a/g 。 (1)
其中:g为重力加速度。
3发动机的速度特性
发动机速度特性是指在一定油门下发动机扭矩随转速的变化特性,速度特性是发动机动力性的描述,该性能是在发动机试验台架上获得的。本文中的发动机速度特性如图1所示。其中,n为发动机转速,Te为发动机输出扭矩,β为油门开度。
4离合器扭矩传递曲线制定
离合器是动力传动系统的一个关键环节,良好的离合器控制能实现汽车平稳起步、平顺换档,且具有过载保护的作用。离合器的分离过程比较简单,希望分离的越快越好,但是离合器的接合过程却非常复杂。在起步过程中,离合器不仅受坡道、负载变化的影响,也会因驾驶员的人为因素而产生不同的操纵过程。离合器的接合应满足以下三个阶段[3]:①消除间隙阶段:快速结合,该阶段直到离合器主、从动盘接触结束;②滑摩阶段:慢速结合,该阶段又可分为半联动阶段(离合器从动盘转速等于50 r/min)和发动机转速与离合器从动盘转速同步阶段;③同步阶段:快速结合,该阶段从发动机转速等于离合器从动盘转速开始直到离合器完全结合。
本文根据发动机扭矩输出曲线制定离合器扭矩传递曲线。离合器传递扭矩Tc应尽量接近发动机输出扭矩Te,并且尽量平滑以避免冲击过大。由于离合器扭矩传递曲线是根据发动机输出扭矩制定的,因此也体现驾驶员的控制意图。图2为离合器扭矩传递理想曲线。其中,半联动点是指离合器从动盘转速等于50 r/min时,此时车辆开始运动。
离合器扭矩特性为:
Tc=f(x) 。 (2)
该特性由试验获得,离合器控制是对离合器接合行程x的控制。
5离合器接合规律的修正
针对离合器慢结合过程,通过车辆冲击度和离合器滑磨功指标优化离合器接合速度,以获得最佳离合器接合速度。
5.1 离合器冲击度数学模型
车辆冲击以及传动系的动载荷用冲击度来评价, 其计算公式为:
undefined。 (3)
其中:v为车辆速度。
车辆加速度a由车辆动力学公式计算:
Fe-F=ma 。 (4)
其中:Fe为车辆牵引力。
实际计算冲击度时,常用下式简化计算:
undefined。 (5)
其中:Tf为离合器从动盘阻力矩:ΔT为离合器滑摩时间。
如果给定车辆冲击度,就可以由式(3)、式(4)、式(5)获得合理的离合器传递扭矩,据此可以修正离合器传递扭矩以满足冲击度指标所需的离合器滑摩时间ΔT。
5.2 离合器滑磨功数学模型
影响离合器使用寿命最直接的因素是离合器主、从摩擦片之间的摩擦以及滑摩时间,离合器使用寿命常用滑磨功L来评价:
L=∫Tc(ωe-ωc)dt 。 (6)
其中:ωe为发动机转速;ωc为离合器从动盘转速。由式(6)可知,滑磨功是由发动机转速与离合器从动盘转速差Δω和离合器传递的扭矩决定的。因此,在坡道起步时,要合理控制离合器扭矩传递,控制发动机转速和扭矩输出,加快离合器接合速度,这样才能减小滑磨功。
5.3 油门修正
车辆在起步时还要考虑驾驶员意图和驾驶员对道路的判断,这种判断在AMT软件中由油门开度和油门开度变化率实现。如果油门较大,说明坡度阻力大,可以适当延长接合时间避免发动机不稳定或发动机熄火;如果油门变化率大,说明希望快速起步,可以适当减小接合时间以防止溜车和延长离合器寿命。因此,需要增加对离合器接合控制的油门作用修正规律:
Δt=ΔT+m′β-n′δ 。 (7)
其中:δ为油门变化率;m′、n′为修正系数,其值可以由经验丰富的驾驶员通过操纵车辆试验确定。
6仿真结果
采用本文制定的车辆坡道起步时离合器的控制规律,在Simulink中进行仿真,仿真结果如图3所示。
离合器控制目标是从动盘转速和传递扭矩平稳增加,减少车辆冲击,同时离合器接合过程能够较快完成。
由图3可以看到,离合器从动盘转速平稳增长,离合器传递扭矩平稳增加,冲击小,起步时间在2 s以内,起步较快,运转稳定。仿真结果表明该控制方案既具有较好的动力性,又能够满足车辆在坡道上平稳起步要求,所以本文的离合器控制律是较为理想的。
7结论
本文分析了自动机械变速箱(AMT变速箱)离合器控制的特点和不足,针对AMT车辆在坡道起步时离合器控制存在的冲击大、发动机工作不稳定、车辆溜车等常见问题,基于理想离合器扭矩传递控制方法,通过对传统的冲击度和滑磨功指标进行优化,结合驾驶员意图和对道路的判断,制定了最优离合器控制规律。通过仿真验证表明该方法既保证了车辆坡上起步的平稳性和快捷性,又结合了作图法和解析法,减少了计算量,在算法实现上也具有快捷性和准确性。
摘要：为了提高AMT车辆坡道起步品质,通过研究离合器扭矩传递规律,再结合冲击度和滑磨功指标,提出了制定离合器最佳结合规律的方法,并利用MATLAB/Simulink对该结合规律进行了仿真。仿真结果表明,该方法实用直观,符合车辆起步的实际工作情况,能够使车辆平稳起步,具有一定应用价值。
关键词：坡度,离合器,冲击度,滑磨功
参考文献
[1]葛安林.车辆自动变速理论与设计[M].北京:机械工业出版社,1993.
[2]申水文,张建武,罗邦杰,等.AM离合器的综合模糊控制[J].汽车工程,1997(6):347-352.