袁金鵬，朱曉民，蘇錫年，田 闊，趙益輝

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

0 引言

CVT無(wú)級(jí)變速器采用傳動(dòng)帶和工作直徑可變的主、從動(dòng)輪相配合來(lái)傳遞動(dòng)力,通過(guò)主動(dòng)和從動(dòng)帶輪的軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的連續(xù)改變, 從而得到傳動(dòng)系與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳匹配[1]。

在國(guó)外，關(guān)于汽車自動(dòng)變速器試驗(yàn)方法和的研究進(jìn)行的比較早，也比較多。國(guó)內(nèi)研究汽車自動(dòng)變速器的起步較晚,多為合資企業(yè)才有能力生產(chǎn)汽車自動(dòng)變速器，比較完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)方法尚未被制定。目前僅制定了汽車機(jī)械式變速器臺(tái)架試驗(yàn)方法、汽車用液力變扭器技術(shù)條件和臺(tái)架試驗(yàn)方法等[2]。

1 CVT變速器試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

CVT變速器試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)架的設(shè)計(jì)分兩部分，硬件部分和軟件部分。

1）硬件部分：

采用摩擦式輥道由PLC控制自動(dòng)將變速器運(yùn)送至臺(tái)架中。

將制動(dòng)踏板，換擋手柄安裝在臺(tái)階上，方便進(jìn)行換擋和制動(dòng)等試驗(yàn)操作。

人界交互界面布置在吊箱內(nèi)，方便操作及觀察試驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(tái)。

2）軟件部分:

傳統(tǒng)的CVT試驗(yàn)臺(tái)通過(guò)ECU（電子控制單元）控制TCU（變速箱控制單元）進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車變速箱的控制，但這樣做需要TCU開(kāi)發(fā)商開(kāi)放TCU，或?qū)ｉT(mén)為此編寫(xiě)TCU驅(qū)動(dòng)軟件，難度較大。本文采用比例放大器直接控制CVT的各個(gè)電液比例閥進(jìn)而控制CVT變速器，去達(dá)到變速換擋目的。

使用數(shù)據(jù)卡對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，用編程軟件LABVIEW，對(duì)整個(gè)軟件平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

如圖1所示為軟件主界面。

圖1 LABVIEW主界面

2 電液比例閥結(jié)構(gòu)及控制器特點(diǎn)

CVT變速器試驗(yàn)臺(tái)的控制關(guān)鍵是對(duì)于變速器各個(gè)閥的控制。如圖2中所示,為比例閥的結(jié)構(gòu)圖，閥在兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)比例大磁鐵控制的，位于兩端的彈簧起復(fù)位作用。根據(jù)電流的大小比例電磁鐵產(chǎn)生相應(yīng)的電磁力，從而能按比例的控制閥芯位移[3]。

圖2 比例閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

采用PWM技術(shù),在輸出電路上產(chǎn)生可變的開(kāi)關(guān)電壓，使功率放大管只處于飽和導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)，減少功耗，并且PWM常采用的是VMOS場(chǎng)效應(yīng)管，其特點(diǎn)是導(dǎo)通內(nèi)阻小，功耗小，具有功率低、節(jié)能，進(jìn)一步使功耗降低。

3 CTV試驗(yàn)臺(tái)電液比例閥控制原理

CVT試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)控制方式有以下三種：

1）屏蔽原TCU軟件中所有控制策略，計(jì)算機(jī)通過(guò)INCA（發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)）軟件平臺(tái)控制TCU繼而控制CVT電磁閥。

2）需要BOSCH協(xié)調(diào)，或者開(kāi)放TCU，提供TCU軟件，或者專門(mén)為試驗(yàn)臺(tái)編寫(xiě)一套TCU驅(qū)動(dòng)軟件。

3）臺(tái)架電控系統(tǒng)直接控制CVT電磁閥，不使用TCU。

第一種和第三種方案本質(zhì)上和效果上是一樣的，都是通過(guò)外部分別給定，直接驅(qū)動(dòng)CVT電磁閥，其區(qū)別在于第一種方案使用的是TCU內(nèi)部的比例放大器，第三種方案使用標(biāo)準(zhǔn)比例放大器。

第二種方案需要和BOSCH協(xié)調(diào)，或者開(kāi)放TCU，提供TCU軟件，或者專門(mén)為試驗(yàn)臺(tái)編寫(xiě)一套TCU驅(qū)動(dòng)軟件。

本文采用第三種控制方案。

比例放大器工作原理圖如圖3所示（引用自PAISVC-D24型放大器說(shuō)明書(shū)）。

圖3 工作原理圖

放大器由斜坡發(fā)生器、偏流調(diào)整、增益調(diào)整、PWM調(diào)制、使能控制以及保護(hù)電路組成。

內(nèi)部斜坡發(fā)生器電路將輸入階躍信號(hào)轉(zhuǎn)換為緩慢變化的輸出信號(hào)，使壓力或流量緩慢變化，減少對(duì)設(shè)備的沖擊。

震顫電路用于減少摩擦滯后響應(yīng)，能夠使閥芯可以更平滑的進(jìn)行位移。

4 數(shù)據(jù)的采集和分析

試驗(yàn)參數(shù)如表1所示。

表1 試驗(yàn)參數(shù)

測(cè)試過(guò)程：

室溫環(huán)境下，占空比有低到高，電流逐漸增大，線圈升溫，當(dāng)測(cè)試完畢時(shí)溫度升到42℃，得到數(shù)據(jù)一，在此溫度下，占空比由高到底測(cè)量得到數(shù)據(jù)二。

表2 測(cè)量數(shù)據(jù)

圖4 占空比和線圈電流的關(guān)系曲線

5 結(jié)論

從試驗(yàn)結(jié)果分析可知，線圈電流隨占空比的增大而線性增大，通過(guò)調(diào)節(jié)占空比，就可連續(xù)的控制比例線圈的平均電流，從而控制比例閥電磁鐵的電磁力，繼而控制開(kāi)口的大小來(lái)控制流量，這樣CVT變速器的主、從帶輪就能在控制下進(jìn)行線性的移動(dòng)，從而達(dá)到變速換擋的目的。

[1] 郭兆松.汽車無(wú)極變速器教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的研究與開(kāi)發(fā)[D].南京理工大學(xué),2010.

[2] 汽車工程學(xué)會(huì),汽車工程手冊(cè)(設(shè)計(jì)篇)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.

[3] 張洪民,方加寶,陳曉敏.基于PLC的電液比例閥脈寬調(diào)制技術(shù)研究[R].物流工程三十年技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展道路.TH137.52.2010.