液力自動變速器車輛坡道行駛換檔措施分析

　　摘要：液力自動變速器是車輛變速裝置中非常重要的一種，也是一種比較傳統(tǒng)的變速器裝置。文章對液力自動變速器車輛坡道行駛換擋的措施進(jìn)行了分析研究，在文章中對車輛自動變速器進(jìn)行了簡要的介紹，并提出了液力自動變速器的工作原理，根據(jù)坡道換擋的主要問題，提出了液力自動變速器車輛坡道行駛換檔的主要措施。

　　本文源自科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2020(34):113-114.《科技創(chuàng)新與應(yīng)用》雜志是經(jīng)中國新聞出版總署備案的學(xué)術(shù)期刊。主管單位：黑龍江出版集團(tuán)有限公司，主辦單位：黑龍江省報刊出版有限公司、黑龍江省科學(xué)技術(shù)協(xié)會。《科技創(chuàng)新與應(yīng)用》具有一定學(xué)術(shù)和應(yīng)用價值的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)和反映各學(xué)科、各領(lǐng)域的新成果、新工藝、新產(chǎn)品等方面的論述文章，為科技工作者搭建學(xué)術(shù)交流平臺。

　　1、車輛自動變速器

　　自動變速器與傳統(tǒng)手動變速器相比，具有自動化和簡易性的特點(diǎn)，很大程度上提高了車輛變速運(yùn)行的控制，對于車輛運(yùn)行的安全穩(wěn)定也起到了非常關(guān)鍵的作用。當(dāng)前，根據(jù)自動變速器的工作原理不同，將自動變速器分為機(jī)械式無極變速器、電控機(jī)械式自動變速、雙離合器變速箱以及液力自動變速器等四種形式。

　　首先，機(jī)械變速器在具體變速工作中，主要是利用了變速器中的主動輪、從動輪以及V型帶來調(diào)節(jié)車輛運(yùn)行速度。在車輛行駛過程中，齒輪轉(zhuǎn)速變化和轉(zhuǎn)矩變化引起車輛變速運(yùn)動。所以，其他變速器主要是針對齒輪變速調(diào)整而進(jìn)行車輛變速，而機(jī)械變速器則是采用主動輪、從動輪控制實(shí)現(xiàn)無極變速。機(jī)械變速器是當(dāng)前變速系統(tǒng)中最受歡迎的變速器系統(tǒng)。

　　其次，電控機(jī)械式自動變速器。電控機(jī)械式自動變速器是傳統(tǒng)手動變速控制器的改進(jìn)版，其主要變速原理與手動控制變速原理相同，其主要的革新內(nèi)容就是采用電控系統(tǒng)對變速器進(jìn)行控制。在電控機(jī)械式自動變速器具體實(shí)施變速中，電控系統(tǒng)帶動液壓操縱機(jī)械對變速結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)車輛變速。

　　第三，雙離合器變速箱。雙離合器變速箱與傳統(tǒng)的單離合變速裝置的根本區(qū)別就是采用了兩個離合變速裝置，通過離合裝置的增加，有效的消除了動力中斷間隙，從而實(shí)現(xiàn)了離合變速設(shè)備的無動力中斷變速。在傳統(tǒng)變速換擋裝置中，車輛行駛中發(fā)生變速問題，將會給駕駛員帶來頓挫的感覺，影響汽車體驗(yàn)度。所以，采用雙離合器變速箱，能夠在很大程度上提高車輛變速的體驗(yàn)感。

　　最后，液力自動變速器。液力自動變速器在實(shí)現(xiàn)車輛行駛變速換擋的過程中主要依靠液力變矩器與行星齒輪結(jié)構(gòu)。在液力自動變速器實(shí)施機(jī)械變速時，電控中心控制液力變矩器實(shí)施變速，在不對車輛動力性能造成影響的情況下實(shí)現(xiàn)了車輛行駛的變速換擋。液力自動變速器與機(jī)械自動變速器都是傳統(tǒng)的變速器裝置，在現(xiàn)代車輛變速換擋中應(yīng)用也比較廣泛。在當(dāng)前我國汽車工藝中，液力自動變速器的應(yīng)用占據(jù)主流地位。但是，液力自動變速器也有其自身的問題，主要體現(xiàn)在油耗大的問題。所以，在解決了液力自動變速器油耗大的問題之后，液力自動變速器還能夠有良好的應(yīng)用。

　　2、液力自動變速器的簡要介紹

　　2.1 液力自動變速器的工作原理

　　液力自動變速器在具體車輛行駛中可以自動實(shí)施變速換擋，其主要工作原理包括以下幾方面內(nèi)容：(1)在液力自動變速器實(shí)施自動換擋中首要工作單位就是電子控制單元的傳感裝置，其主要工作內(nèi)容就是收集駕駛員的行駛車速信息以及油門開合信息。(2)在電子控制單元開合信息完成后，控制單元與儲存信息進(jìn)行技術(shù)對比，通過對比分析確定是否實(shí)施變速換擋。(3)控制信息信號發(fā)布后首先作用于自動變速裝置電磁閥，電磁閥對變速執(zhí)行結(jié)構(gòu)提供變速指令。最終液壓裝置分別控制自動變速器的離合裝置與制動裝置，從而實(shí)現(xiàn)變速換擋。

　　2.2 液力自動變速器的組成結(jié)構(gòu)

　　如圖1為液力變速器的結(jié)構(gòu)組成圖，組成部分包括液力變矩器、齒輪變速結(jié)構(gòu)以及電子控制單元等三大部分組成，其中齒輪變速結(jié)構(gòu)her液力變矩器結(jié)構(gòu)都是同時位于液力自動變速裝置之上，而電力控制單元則在汽車操作系統(tǒng)當(dāng)中，實(shí)施中央控制功能[1]。

　　首先，車輛變速液力變矩器結(jié)構(gòu)包括泵論、導(dǎo)輪、渦輪以及鎖止離合器共同組成。在車輛變速換擋中，液力變矩器的主要工作動能來自于發(fā)動機(jī)設(shè)備，車輛發(fā)動機(jī)設(shè)備將動力能源傳遞給了驅(qū)動液，驅(qū)動液動力將動力由渦輪輸出給齒輪變速結(jié)構(gòu)。

　　其次，齒輪變速結(jié)構(gòu)。在車輛變速的過程中，液力變速結(jié)構(gòu)提供了汽車扭轉(zhuǎn)變速的主要動力，而齒輪變速結(jié)構(gòu)也是汽車變速的重要輔助結(jié)構(gòu)。在實(shí)際的變速工作中，齒輪變速結(jié)構(gòu)驅(qū)動內(nèi)部齒輪完成副工作，從而實(shí)現(xiàn)齒輪變速。

　　最后，電子控制系統(tǒng)是液力變速系統(tǒng)的核心模塊，其主要組成部分包括中央處理器、CAN總線以及傳感器和控制閥等工作。在電子控制系統(tǒng)具體工作的過程中，CAN總線作為數(shù)據(jù)信號的傳輸系統(tǒng)、中央處理器作為數(shù)據(jù)的分析系統(tǒng)、而控制閥則是電子控制法的執(zhí)行系統(tǒng)，直接關(guān)系到電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行功能實(shí)現(xiàn)。

　　圖1液力自動變速器的組成結(jié)構(gòu)

　　3、車輛坡道行駛換擋的規(guī)律

　　當(dāng)前，車輛坡道行駛換擋規(guī)律主要包括單參數(shù)換擋、兩參數(shù)換擋以及動態(tài)三參數(shù)換擋等三種換擋方式。

　　首先，單參數(shù)換擋規(guī)律在車輛變速行駛中包括車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以及油門開度三方面因素影響汽車變速換擋。而在實(shí)際的變檔規(guī)律中，僅有油門開度對于汽車變檔的影響相對比較大。所以，汽車變檔規(guī)律中單參數(shù)是指汽車油門開度因素。油門開度越大代表油門輸入小，車輛進(jìn)入低檔位運(yùn)行。汽車車輛油門開度小，汽車油門輸出大，車輛進(jìn)行高檔位運(yùn)行。

　　其次，兩參數(shù)換擋規(guī)律是指在車輛變速形式中遵循兩個參數(shù)變化控制車輛變檔。其主要參數(shù)因素包括發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩與車速或者車速與油門開度參數(shù)。在汽車變速換擋中，輸入兩個參數(shù)作為換擋依據(jù)，有利于汽車換擋精準(zhǔn)性提高。另外，兩參數(shù)換擋規(guī)律中也要分為等延遲型換檔規(guī)律、發(fā)散型換檔規(guī)律、收斂型換檔規(guī)律及等集中換擋規(guī)律[2]。

　　第三，動態(tài)參數(shù)換擋規(guī)律。與前兩種換擋規(guī)律不同，動態(tài)換擋參數(shù)規(guī)律是指對汽車運(yùn)行中的動態(tài)因素進(jìn)行考慮從而完成換擋。在車輛正常行駛的過程中，會遇到不同的道路環(huán)境、包括上坡、下坡等工況。所以，在車輛動態(tài)參數(shù)變換中，要考慮到動態(tài)變化因素。而當(dāng)前汽車換擋動態(tài)因素中，主要包括汽車運(yùn)行速度、汽車油門開度以及加速度等方面動態(tài)因素。動態(tài)參數(shù)換擋規(guī)律考慮到汽車運(yùn)行過程中的動態(tài)變化因素，所以是最為合理準(zhǔn)確的換擋規(guī)律。

　　4、液力自動變速器車輛坡道行駛換擋措施構(gòu)建

　　在車輛運(yùn)行過程中，汽車變速是非常重要的內(nèi)容，而對于車輛變速而言，包括三種變速規(guī)律，其中三參數(shù)動態(tài)變速規(guī)律是最為合理的變速規(guī)律。三參數(shù)動態(tài)變速規(guī)律考慮到了車輛運(yùn)行工況問題，而在車輛運(yùn)行時，坡道運(yùn)行是非常常見的運(yùn)行狀態(tài)，坡道運(yùn)行與直線運(yùn)行有所不同，坡道運(yùn)行對于車輛變速換擋的影響更為復(fù)雜。所以，當(dāng)前對于液力自動變速車輛坡道行駛換擋措施的有效研究非常關(guān)鍵。

　　首先，液力自動變速器車輛上坡工況的換擋優(yōu)化具體包括以下幾方面內(nèi)容：在車輛進(jìn)行上坡運(yùn)行中，車輛向上運(yùn)動勢必會形成動力能轉(zhuǎn)化，并且車輛向上運(yùn)行，也會受到坡向向下方向的阻力影響。所以，在車輛上坡工況換擋規(guī)律中，應(yīng)該保證車輛換擋后的速度滿足車輛爬坡動力，并且爬坡動力能增加要與坡向下阻力相等或者大于阻力，以提升車輛的動力能[3]。而在爬坡運(yùn)動中，駕駛員通過加大油門來實(shí)現(xiàn)速度提升，從而實(shí)現(xiàn)換擋并給予汽車一定的爬坡力。通過液力自動變速車輛上坡運(yùn)行的具體工況，可以確定車輛變速換擋的主要影響因素包括油門開度、汽車速度、汽車加速度以及坡道坡度值等多方面因素。所以，根據(jù)液力自動變速器的變速換擋規(guī)律，可以選擇基于以油門開度與車速為輸入?yún)?shù)的基本二參數(shù)換檔規(guī)律作為上坡坡道換擋規(guī)律。二參數(shù)換擋規(guī)律中，車速和汽油門開度是主要的輸入?yún)?shù)，而在上坡形式中車速要受到加速度影響，所以對于升降檔的速度輸入值進(jìn)行合理設(shè)置，就能夠有效的保證上坡工況中汽車換擋規(guī)律良好。

　　其次，液力自動變速車輛下坡工況中的變速換擋規(guī)律主要包括以下幾方面內(nèi)容：下坡工況下汽車車輛運(yùn)行所受的外力不同，其中包括方向不同、受力值也有所不同，所以液力自動變速車輛中變速換擋規(guī)律也要有所變化，以免造成車輛運(yùn)行事故。在下坡工況車輛行駛中，由于坡道沿力方向向下，與車輛運(yùn)行方向正好相同，導(dǎo)致車輛運(yùn)行中的阻力降低，車輛的加速度值也會增大，所以需要做好汽車制動才能夠保證汽車安全運(yùn)行。在車輛下坡工況變速換擋規(guī)律中，油門開度參數(shù)和速度參數(shù)依舊是影響汽車變速換擋的主要參數(shù)，而下坡坡度和汽車制動強(qiáng)度對換擋的影響非常大，所以應(yīng)該建立制動強(qiáng)度因素基礎(chǔ)之上的變速換擋規(guī)律。

　　5、結(jié)束語

　　通過以上分析，總結(jié)了液力變速器車輛坡道換擋規(guī)律。希望能夠?qū)σ毫ψ兯贀Q擋規(guī)律的優(yōu)化以及車輛坡道安全行駛有所幫助。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]丁華,徐聰.雙離合變速器車輛坡道擋位實(shí)時優(yōu)化研究[J].機(jī)械傳動,2018,42(10):46-51.

　　[2]褚園民,吳懷超,趙麗梅,等.基于模糊理論的重型液力自動變速器換擋研究[J].計(jì)算機(jī)仿真,2019,036(005):137-143.

　　[3]雷雨龍,扈建龍,鄭雪松,等.液力機(jī)械式自動變速器換擋過程綜合控制策略研究[J].北京理工大學(xué)學(xué)報,2018(A01):161-165.