專利名稱：車用無級變速器的調(diào)控方法及其電子調(diào)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是一種無車用無級變速器(簡稱CVT)的調(diào)控方法及其電子調(diào)控系統(tǒng)，屬車輛微計算機自動控制技術(shù)領域。
車用CVT一般采用金屬撓帶式或鏈式摩擦傳動機構(gòu)，在軸距固定的平行軸上，各有一對隨軸轉(zhuǎn)動的錐形帶輪，將找性帶或鏈夾持在錐輪對的V形槽中。在每對帶輪上適當施加軸向壓緊力，便可在兩軸間實現(xiàn)動力的傳遞，通過適當改變每對帶輪之間的軸向距離，便可改變它們的工作半徑，從而實現(xiàn)傳動的調(diào)節(jié)。以住，車用CVT的傳動比及軸向夾持壓緊力多通過傳動的離心機構(gòu)或機械-液壓系統(tǒng)來調(diào)節(jié)，其控制效率均不高，不能滿足整車性能與動力系統(tǒng)性能最佳匹配的要求。近幾年來，出現(xiàn)了以微計算機為核心的CVT調(diào)控系統(tǒng)，它接收和處理由傳感器獲得的反映動力系統(tǒng)及整車工作狀態(tài)的信號，再發(fā)出指令通過機械、電動或液壓的執(zhí)行機構(gòu)來實施對CVT的調(diào)節(jié)和控制，使調(diào)控的合理性、精確性有了一定的改善。如1991年4月23日批準的名稱為“一種無級變速器的傳動比調(diào)控系統(tǒng)”(Transmi-ssion Ratio Control System For A continously Variable Transmission)的美國專利(專利號55009129)就涉及到這類調(diào)控系統(tǒng)。然而，現(xiàn)有的這類電子調(diào)控系統(tǒng)仍是以傳統(tǒng)的CVT穩(wěn)態(tài)等轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)理論為其調(diào)控依據(jù)，根據(jù)發(fā)動機理想轉(zhuǎn)速nd與實際轉(zhuǎn)速ne之差或CVT理想傳動比id與實際傳動比i之差來確定調(diào)速量或調(diào)速率，即△i∝K(nd-ne)或di∝K′(id-i)，其中K、K′均為待定非恒定系數(shù)。因此，這屬于被動跟隨式的調(diào)控，總要等實際控制參數(shù)與理想?yún)?shù)出現(xiàn)偏差后才進行調(diào)節(jié)，尚未能將電子調(diào)控方式的潛力充分發(fā)揮出來，難于完全消除誤操作和實現(xiàn)CVT的最佳調(diào)控。此外，像K、K′這類重要系數(shù)是以半經(jīng)驗的方法來確定的，對于不同的發(fā)動機和不同的車型，需要通過大量的實驗來摸索其變化規(guī)律，使這種控制系統(tǒng)的適應性和實用性受到限制。
本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有車用CVT調(diào)控技術(shù)存在的控制效率不高、無法滿足整車性能與動力系統(tǒng)性能最佳匹配的要求或現(xiàn)有車用CVT電子調(diào)控技術(shù)屬于被動跟隨式的調(diào)控、難于完全消除誤操作和難于實現(xiàn)CVT的最佳調(diào)控，及其適應性和實用性受限制等缺點，研制一種控制效律高、適應性和實用性強，能完全消除誤操作和實現(xiàn)CVT的最佳調(diào)控的車用CVT調(diào)控方法及其電子調(diào)控系統(tǒng)。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的汽車工程技術(shù)界的人們都熟知，對于內(nèi)燃發(fā)動機，存在著如

圖1所示的最佳經(jīng)濟性工作曲線E和最佳動力性工作工作曲線D，以及如圖2所示的內(nèi)燃發(fā)動機的功率速度特性曲線族，并且每條曲線的最高點對應于每一特定油門開度α下的最大輸出功率Pmax。在任一油門開度α下，若能通過適當調(diào)節(jié)CVT的傳動比來改變車速，使發(fā)動機始終以曲線E或D上對應的理想轉(zhuǎn)速nd運轉(zhuǎn)，則將能獲得最低的燃油消耗率或最大的輸出功率，也就是能獲得整車的最佳動力性和經(jīng)濟性。據(jù)此，發(fā)明人經(jīng)過長期的研制，發(fā)明了本車用無級變速器CVT的最佳調(diào)控方法及其電子調(diào)控系統(tǒng)。在本車用CVT的最佳調(diào)控方法中，CVT其傳動比的變化率或調(diào)速率依據(jù)下述調(diào)控邏輯函數(shù)關系來確定(di)/(dt) = (A)/(V) (dnd)/(dt) - (id)/(V) (dv)/(dt) + C (i3)/(n2d) △P……………① A=0.377Rr/i0為常數(shù)，其中Rr(米)為驅(qū)動輪滾動半徑，為常數(shù)；i0為除CVT外的整個傳動鏈的固定傳動比，為常數(shù)；C=3600/δmA2，為常數(shù)，其中δ為發(fā)動機及傳動系轉(zhuǎn)動質(zhì)量轉(zhuǎn)換成平動質(zhì)量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，m為整車平均平動質(zhì)量(公斤)；i為CVT傳動比，di/dt為調(diào)速率，V為車速(公里/小時)，n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)，P為發(fā)動機功率(千瓦)，ηt為傳動系機械效率；下標e指實際參數(shù)，d指理想?yún)?shù)，max指對應于發(fā)動機在各油門開度α下之最大輸出功率的參數(shù)值；上式適合于車輛的一般正常運行工況，對車輛起步或超載時離合器產(chǎn)生打滑的特殊情況，則應按下式修正(di)/(dt) =( (A)/(V) (dnd)/(dt) - (id)/(V) (dv)/(dt) )/iL+C (i3)/(n2d) △P- (i)/(i2L) (di)/(dt) …………②式中iL=Kne/nP為離合器打滑時，即離合器輸入、輸出轉(zhuǎn)速不相等時的當量附加傳動比，K為已知常數(shù)；按上述邏輯函數(shù)關系式計算di/dt所需的各參變量都可由本發(fā)明的車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)的傳感器組件和主調(diào)控單元的各對應程序模塊測定或計算確定。
采用上述調(diào)控方法的車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)，即本發(fā)明的車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)，其基本構(gòu)成與基本工作原理圖如圖3所示；當涉及采用電動執(zhí)行機構(gòu)的車用CVT的本發(fā)明實施例一時，其工作原理詳圖則如圖4所示；當涉及采用液壓執(zhí)行機構(gòu)的車用CVT的本發(fā)明實施例二時，其工作原理詳圖如圖5所示，本發(fā)明的車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)主要由微計算機6、傳感器組件以及執(zhí)行機構(gòu)4中的相應接口驅(qū)動放大器等相互電氣連接組成。在微計算機6中，以固化軟件的形式存貯了本發(fā)明之車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)的主調(diào)控單元17及輔助調(diào)控單元18，為了共享微計算機和傳感器組件等硬件資源，在微計算機6中還固化了屬于現(xiàn)有技術(shù)的離合器調(diào)控單元16，它在獨立實施電磁離合器50的自動控制的同時，也向車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)饋送離合器狀態(tài)信號LH。上述主調(diào)控單元17由含發(fā)動機最佳特性表的理想轉(zhuǎn)速查表計算器27、發(fā)動機功率速度特性表28、功率增量計算器29、理想轉(zhuǎn)速變化率微分計算器30、理想傳動比計算器31、附加當量傳動比計算器32、加速度微分計算器33、實際傳動比計算器34、附加當量傳動比變化率微分計算器35、調(diào)速率計算器36、含執(zhí)行調(diào)速任務量表的調(diào)控指令發(fā)生器37等在邏輯上相對獨立的邏輯固化程序模塊組成；當車用CVT摩擦傳動副配有液壓、電磁、氣動或機械的壓緊力調(diào)控執(zhí)行機構(gòu)時，本車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)則增設有相應的輔助調(diào)控單元18及調(diào)控執(zhí)行機構(gòu)的接口驅(qū)動放大器，其中輔助調(diào)控單元18由含表的實際壓緊力查表計算器38、理想壓緊力計算器39、含發(fā)動機轉(zhuǎn)矩速度特性表的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩查表計算器40、壓緊力調(diào)量計算器41、含執(zhí)行任務量表的調(diào)控指令發(fā)生器42等固化程序模塊組成；調(diào)控執(zhí)行機構(gòu)的接口驅(qū)動放大器包括用于實施傳動比調(diào)節(jié)和傳動副壓緊力調(diào)節(jié)的兩部分，其組成隨CVT的調(diào)控執(zhí)行機構(gòu)具體結(jié)構(gòu)類型不同而不同，它可以是由帶輪傳動比控制閥的電磁線圈驅(qū)動器43、管路壓力控制閥的電磁線圈驅(qū)動器44、壓力油泵45、管路壓力控制閥46、帶輪傳動比控制閥47等共同連接組成；傳感器組件由發(fā)動機油門或油門踏板11的行程傳感器12、發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)速傳感器13、CVT輸入、輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器14、15等共同連接組成；本車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)除固化的功能模塊組成的主、輔調(diào)控單元外、還有硬件印刷電路板、其電路原理圖如圖6所示，它包括中央處理器、地址鎖存器、可編程存貯器、隨機存貯器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、多功能I/O傳輸接口電路、中斷掃描判斷電路、電動機前端驅(qū)動放大器、脈沖信號前置整形放大器、模擬信號前置放大器等，其中中央處理器CPU由芯片IC1、非門集成件IC17、電阻R1、電容C1～C3、石英晶體或陶瓷諧振器QC、二極管D5共同電氣連接組成，地址鎖存器由集成件IC2組成，可編程存貯器EPROM由集成件IC3組成，隨機貯器RAM由集成件IC4組成，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D由集成件IC5、電阻R6～R8、電位器W2共同連接組成，多功能I/O傳輸接口電路由雙D觸發(fā)器集成件IC9～IC11、可編程定時器/計數(shù)器集成件IC8、與門集成件IC7、非門集成件IC6共同電氣連接組成，中斷掃描判斷電路由編碼器集成件IC12、位置開關8、電阻R9～R11共同電氣連接組成，電動機前端驅(qū)動放大器由光電藕合器集成件IC13～IC16、功率三極管T1～T4、二極管D1～D4共同電氣連接組成，轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖信號前置整形放大器由電壓比較放大器模塊AP1～AP3、電容C4～C6、電阻R12～R17共同電氣連接組成，位移傳感器的模擬信號前置放大器由放大器模塊AP4、電阻R2～R5、電位器W1共同電氣連接組成。其簡單工作原理如下位置開關8的狀態(tài)，即信號S，經(jīng)過編碼器IC12饋送到CPU的P1.2、P1.3口，通過掃描拾取。ne、np、V的信號由轉(zhuǎn)速傳感器取出后分別經(jīng)R12與C4，R14與C5，R16與C6濾波后，經(jīng)AP1、AP2、AP3電壓比較放大、整形為標準方波，再分別經(jīng)雙D觸發(fā)器IC11、IC10、IC9后，通過可編程定時器/計數(shù)器IC8計數(shù)、送至中央處理器CPU，雙D觸發(fā)器IC8～IC11的IQ端與IC8的GATE端相連以控制IC8計數(shù)、并同時與CPU的P1.1、P1.10兩I/O口相連，用以控制IC8的工作狀態(tài)。α信號由位移傳感器取出，分成兩大小相等、相位相反的Vin+、Vin-信號，經(jīng)AP4放大后，再由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器IC5轉(zhuǎn)化成數(shù)字量送入CPU。驅(qū)動控制信號U由CPU的P1.4、P1.5、P1.6、P1.7輸出。
下面結(jié)合兩個實施例來進一步描述本發(fā)明的車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)的工作原理如圖4所示的實施例一的車用CVT采用電動機的傳動比調(diào)控執(zhí)行機構(gòu)，且軸向夾帶壓緊力的施加和調(diào)節(jié)由兩個無須微機控制的機械式自動加壓裝置Y1、Y2來執(zhí)行，因而使調(diào)控系統(tǒng)的任務和構(gòu)成都變得較為簡單。在此，微計算機6內(nèi)的主調(diào)控單元17根據(jù)實際工況和最佳調(diào)控邏輯確定調(diào)速率di/dt，并向電動機21的前端驅(qū)動放大器19輸出執(zhí)行任務的電壓信號U，而驅(qū)動放大器19則根據(jù)U值給電動機21加上一個極性和大小一定的工作電壓，使之以一定轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)，并通過齒輪Z1、Z2及傳動比調(diào)節(jié)器TJ等使主動錐形帶輪23以一定速率沿其軸向作左右滑移，同時從動錐形帶輪25將沿著自己的軸線作反向隨動，從而使兩對錐形帶輪的工作半徑以一定速率變化并達到按預定調(diào)速率實現(xiàn)傳動比調(diào)節(jié)的目的；在行車過程中，司機的意圖以油門開度信號α、擋位選擇信號S及離合器狀態(tài)信號LH等形式饋送到主調(diào)控單元。例如，制動或停車時，LH=1或S=P，離合器將自動斷開，主調(diào)控單元17不進入調(diào)控狀態(tài)，否則就進入調(diào)控狀態(tài)。在調(diào)控狀態(tài)下，來自油門開度行程傳感器12的信號α和位置開關的信號S送入理想轉(zhuǎn)速查表計算器27，它根據(jù)存入微機存儲器EPROM的發(fā)動機最佳特性表確定發(fā)動機理想轉(zhuǎn)速nd。信號α、nd及來自發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)速傳感器13的發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速ne送往功率增量計算器29，它根據(jù)存入EPROM中的發(fā)動機功率速度特性表28查出Pd和Pe，然后按公式(1)中△P的有關定義確定功率增量△P。信號nd和來自輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器15的車速信號V被送往理想傳動比計算器31，計算理想傳動比id。輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器14測得的nP和輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器測得的V亦被送往實際傳動比計算器34，以確定實際傳動比i。np、ne還被送往附加當量傳動比計算器32，求得相應的iL。而具有微分功能的計算器33、30、35則根據(jù)相鄰兩次采樣的結(jié)果及時間間隔，分別計算整車加速度a=dv/dt、發(fā)動機理想轉(zhuǎn)速變化率n′d=dnd/dt和附加當量傳動比變化率iL′=diL/dt。上述各有關程序模塊及傳感器的輸出信號V、nd、id、a、i、△P等均被送到調(diào)速率計算器36，按照反映最佳調(diào)控邏輯的式(2)確定應有的調(diào)速率及調(diào)速方向。由調(diào)速率計算器36得出的di/dt被送到調(diào)控指令發(fā)生器37，它按該調(diào)速率和微機內(nèi)存中由理論計算或直流電動機21與車用無級變速器CVT聯(lián)合工作實驗所得的執(zhí)行調(diào)速任務量表，產(chǎn)生控制信號電壓U并輸送給電動機前端驅(qū)動放大器19。該驅(qū)動放大器19根據(jù)此信號給電動機21施加極性和大小一定的工作電壓，使之按照既定的di/dt來調(diào)節(jié)CVT的傳動比，以便保證整車具有最佳的動力性或經(jīng)濟性。如圖6所示的本電子調(diào)控系統(tǒng)電路原理圖中，EPROM存儲器IC3中已固化了主調(diào)控單元的模塊化程序軟件和需要調(diào)用的各種表格，而運算和數(shù)據(jù)處理所需的存貯空間主要由RAM存貯器IC4提供。系統(tǒng)啟動后，中央處理器CPU以圖7所示的主調(diào)控單元程序流程從EPROM取指令進行操作，為分離地址與指令信號，兩者間接入了地址鎖存器IC2。在車輛正常行駛時，主調(diào)控單元程序所完成的工作包括從各數(shù)據(jù)輸入端口讀入來自傳感器組件的ne、np、v、α等信號，其中前三個脈沖信號經(jīng)前置整形放大器AP1、AP2、AP3和多功能I/O傳輸接口IC6讀入，而模擬量信號α則先經(jīng)AP4放大，再經(jīng)IC5作A/D轉(zhuǎn)換后讀入。接著按前述最佳調(diào)控邏輯式計算出應有的di/dt，然后產(chǎn)生控制信號電壓U并將其從CPU的P1.4～P1.7四個端口輸送到電動機前端驅(qū)動放大器19，經(jīng)過四個專用芯片IC13～IC16的藕合，確定強電主驅(qū)動電路(H型單極可逆式脈寬調(diào)制放大器主電路)中以開關特性工作之功率三極管T1～T4的通斷狀態(tài)，給直流伺服電動機21的轉(zhuǎn)子和定子線圈提供極性和大小一定的工作電壓，電動機21便以既定的方向和轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，從而使CVT傳動比能按計算出的di/dt進行變化。
如圖5所示的實施例二的車用CVT采用液壓的傳動比及壓緊力調(diào)控執(zhí)行機構(gòu)。在此，調(diào)控系統(tǒng)不僅需要確定調(diào)速率di/dt，還要確定輸入、輸出軸上帶輪對的適當壓緊力，以便使傳動撓性帶22不發(fā)生打滑，且壓緊力又不至過大而導致機械效率和使用壽命的下降。圖中主調(diào)控單元17與實施例一的基本相同，只是在di/dt確定后，調(diào)控指令發(fā)生器37需要按照一個與前不同的執(zhí)行調(diào)速任務量表來產(chǎn)生輸出信號U，該表是根據(jù)液壓執(zhí)行機構(gòu)與CVT聯(lián)合工作實驗得到并已存入微機的EPROM中。信號U被送往以電磁-液壓方式工作之帶輪傳動比控制閥47的電磁線圈驅(qū)動器43，從而產(chǎn)生一個幅值和頻率一定的脈沖電流，使帶輪傳動比控制閥47的閥芯發(fā)生一定的開合運動，適當?shù)馗淖冚斎?、輸出軸上伺服油缸48、49內(nèi)壓力的比值，一個相對增大而另一個相對減小，使帶輪產(chǎn)生滿足要求的軸向位移，實現(xiàn)帶輪工作半徑、即傳動比的調(diào)節(jié)。圖中比實施例一所增加的輔助調(diào)控單元18也以軟件的形式固化在微機存貯器EPROM中，它根據(jù)發(fā)動機油門開度和轉(zhuǎn)速及實際傳動比等信號，經(jīng)由存入EPROM的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩查表計算器40、理想壓緊力計算器39和實際壓緊力計算器38來確定轉(zhuǎn)矩T以及與所需油壓和實際最大油壓有關的信號PLd、PLmax，再由壓緊力調(diào)量計算器41按PLd和PLmax計算與油壓調(diào)量有關的PLR，而調(diào)控指令發(fā)生器42則根據(jù)PLR去查執(zhí)行壓緊力任務量表，產(chǎn)生一個控制信號UL并送往管路壓力控制閥46的電磁線圈驅(qū)動器44，把控制信號放大并驅(qū)動管路壓力控制閥46的閥芯，通過調(diào)節(jié)壓力油泵45給伺服油缸48和49提供的油壓力，使主、從動錐形帶輪對上的軸向壓緊力與所需傳遞的轉(zhuǎn)矩成比例地同時增大或減小，恰好做到使傳動帶22不打滑地在兩對帶輪之間傳遞動力。
上述兩個實施例對本發(fā)明的原理作了詳細說明，但在本發(fā)明的實用中可根據(jù)需要做某些變更或增加補充。例如，為減少調(diào)控及執(zhí)行機構(gòu)運行的頻繁程度，可增設一個判斷開關電路，使得在給定α下，當nEd≤nDe≤nd時，即發(fā)動機工作在最佳特性曲線E和D之間的折中區(qū)域時，不進行傳動比的調(diào)整。又如，若司機選定經(jīng)濟運行開關E，可通過增加一個門電路，使得當反映司機超車意圖的油門開度變化率dnd/dt大于某個閾值時，調(diào)控單元會自動暫時偏離最佳經(jīng)濟性特性向最佳動力特性過渡，以滿足短時加速行駛的需要，等等。綜合起來說，采用本電子調(diào)控系統(tǒng)的調(diào)控方法是通過微計算機6內(nèi)的主、輔調(diào)控單元17、18接收并處理來自傳感器組件的信號，在車用無級變速器CVT傳遞發(fā)動機動力時，按照一種最佳調(diào)控邏輯來動態(tài)地確定CVT傳動比調(diào)節(jié)的方向和速率，時確定CVT摩擦傳動副的傳動比及其壓緊力的相應調(diào)節(jié)量，然后通過驅(qū)動放大器來控制驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)實施自動控制和調(diào)節(jié)CVT摩擦傳動副的傳動比及工作壓緊力。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下的優(yōu)點和有益效果①本發(fā)明創(chuàng)造性地提出了車用CVT的一種最佳調(diào)控方法，并提出了按照這種方法動態(tài)地、主動地實現(xiàn)傳動比及其壓緊力調(diào)節(jié)的車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)；②本發(fā)明的調(diào)控系統(tǒng)能適合具有機械、電動、液壓或氣動執(zhí)行機構(gòu)的車用CVT；③本發(fā)明不僅能進一步提高調(diào)控效率、完全消除誤操作、改善整車的動力性和經(jīng)濟性，而且無需通過大量實驗或其它半徑驗的方法來獲取計入某些未知因素影響的非常量系數(shù)，從而在實際應用中對具有不同類型發(fā)動機和CVT傳動的各種車型均有較好的適應性、實用性強；④本發(fā)明的最佳調(diào)控邏輯關系的應用不受CVT具體類型和結(jié)構(gòu)形式的限制，并完全能與車輛的各種特殊性能要求相兼容。特別對CVT采用電動的傳動比調(diào)控機構(gòu)、且軸向夾帶壓緊力的施加和調(diào)節(jié)由機械式自動加壓裝置來執(zhí)行時，能使調(diào)控系統(tǒng)的任務和構(gòu)成變得更為簡單。
下面對說明書附圖進一步說明如下圖1為內(nèi)燃發(fā)動機最佳經(jīng)濟曲線E和最佳動力曲線D典型走向示例圖，圖2為發(fā)動機功率的速度特性曲線族典型走向示例圖。各圖中nd為發(fā)動機理想轉(zhuǎn)速、α為油門開度、ne為發(fā)動機轉(zhuǎn)速、Pe、Pd分別為轉(zhuǎn)速為ne、nd所對應的發(fā)動機功率；圖3為本發(fā)明的車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成與基本工作原理圖，圖4為涉及采用直流伺服電動機來執(zhí)行傳動比調(diào)節(jié)的車用CVT的本發(fā)明實施例一的工作原理圖，圖5為涉及采用液壓執(zhí)行機構(gòu)的車用CVT的本發(fā)明實施例二的工作原理圖，各圖中CVT為車用無級變速器、6為微計算機、7為擋位選擇手柄、8為擋位選擇手柄的位置開關，其中D為動力性前進檔、E為經(jīng)濟性前進檔、N為空檔、P為停車檔、R為倒車檔，9為制動踏板、10為離合器狀態(tài)開關、11為油門踏板、12為發(fā)動機油門開度或油門踏板的行程傳感器、13為發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)速傳感器、14、15分別為CVT輸入、輸出的軸轉(zhuǎn)速傳感器、16為離合器調(diào)控單元，屬現(xiàn)有技術(shù)，微計算機6與外部及其內(nèi)部各單元之間饋送的控制信號主要有α為油門開度、ne為發(fā)動機轉(zhuǎn)速、S為檔位信號、np、ns分別為CVT輸入、輸出軸轉(zhuǎn)速、U為轉(zhuǎn)動比調(diào)節(jié)量、UL為壓緊力調(diào)節(jié)量、i為實際傳動比、LH為離合器狀態(tài)；19為電動機前端驅(qū)動放大器、20為發(fā)動機和離合器及換向器總成，21為直流伺服電動機、19與21組成執(zhí)行機構(gòu)4，22為金屬找性傳動帶、23為可滑移主動錐形帶輪、24為固定主動錐形帶輪、25為可滑移從動錐形帶輪、26為固定從動錐形帶輪、Z1、Z2為齒輪、Y1、Y2為機械式壓緊力自動調(diào)節(jié)裝置、TJ為傳動比調(diào)節(jié)器、27為含發(fā)動機最佳特性表的理想轉(zhuǎn)速查表計算器、28為發(fā)動機功侶速度特性表模塊、29為功率增量計算器、30為理想轉(zhuǎn)速變化微分計算器、31為理想傳動比計算器、32為附加當量傳動比計算器、33為加速度微分計算器、34為實際傳動比計算器、35為附加當量傳動比變化率微分計算器、36為調(diào)速率計算器、37為含執(zhí)行調(diào)速任務量表的調(diào)控指令發(fā)生器、38為實際壓緊力查表計算器、39為理想壓緊力計算器、40為含發(fā)動機轉(zhuǎn)矩速度特性表的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩查表計算器、41為壓緊力調(diào)量計算器、42為含執(zhí)行任務量表的調(diào)控指令發(fā)生器、43為帶輪傳動比控制閥的電磁線圈驅(qū)動器、45為壓力油泵、46為管路壓力控制閥、47為帶輪傳動比控制閥、48為主動軸伺服油缸、49為從動軸伺服油缸、50為電磁離合器；圖6為本車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)電路原理圖，圖中8為檔位選擇柄的位置開關、19為電動機前端驅(qū)動放大器、21為直流伺服電動機；圖7為主調(diào)控單元程序流程圖。
本發(fā)明的實施方式如下①按上面說明書所述并按圖4、圖5所示，對組成主調(diào)控單元和輔助調(diào)控單元的各獨立邏輯部分進行模塊化編程并固化到EPROM芯片上；②按圖6所示，繪制印刷電路板，并篩選元器件進匭安裝連接，其中單板機主電路板可選Intel MCS-51主板、IC1可選8031芯片、IC2可選74LS373芯片、IC3可選2764芯片、IC4可選6264芯片、IC5可選AD537芯片、IC6可選8253芯片、IC8、IC9可選4N25芯片、AP1、AP2、AP3可選LM331芯片、AP4可選AD521芯片；③再按圖2所示進行系統(tǒng)連接，便能較好地實施本發(fā)明的電子調(diào)控系統(tǒng)；④然后按上面說明書所述的兩個實施例及調(diào)控方法進行實施和調(diào)控，便能較好地實施本發(fā)明方法，達到本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種車用無級變速器CVT的調(diào)控方法，其特征在于其傳動比變化率或調(diào)速率依據(jù)下述調(diào)控邏輯函數(shù)關系統(tǒng)來確定(di)/(dt) = (A)/(V) (dnd)/(dt) - (id)/(V) (dv)/(dt) + C (i3)/(n2d) △P……………①式中 A=0.377Rr/io為常數(shù)，其中Rr(米)為驅(qū)動輪滾動半徑，為常數(shù)；io為除CVT外的整個傳動鏈的固定傳動比，為常數(shù)；C=3600/δmA2，為常數(shù)，其中δ為發(fā)動機及傳動系轉(zhuǎn)動質(zhì)量轉(zhuǎn)換成平動質(zhì)量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，m為整車平均質(zhì)量(公斤)；i為CVT傳動比，di/dt為調(diào)速率，V為車速(公里/小時)，n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)，P為發(fā)動機功率(千瓦)，ηt為傳動系機械效率；下標e指實際參數(shù)，d指理想?yún)?shù)，max指對應于發(fā)動機在各油門開度α下之最大輸出功率為參數(shù)值；上式適合于車輛的一般正常運行工況，對車輛起步或超載時離合器產(chǎn)生打滑的特殊情況，則應按下式修正(di)/(dt) =( (A)/(V) (dnd)/(dt) - (id)/(V) (dv)/(dt) )/iL+C (i3)/(n2d) △P- (i)/(i2L) (di)/(dt) …………②式中iL=Kno/np為離合器打滑時，即離合器輸入、輸出轉(zhuǎn)速不相等時的當量附加傳動比，K為已知常數(shù)；按上述邏輯關系式計算di/dt所需的各參變量都可由本發(fā)明的車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)的傳感器組件和主調(diào)控單元的各對應程序模塊測定或計算確定。
2.一種車用無級變速器CVT電子調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于它主要由微計算機(6)、傳感器組件以及執(zhí)行機構(gòu)(4)中的相應接口驅(qū)動放大器等相互電氣連接組成，在微計算機(6)中，以固化軟件的形式存貯了本發(fā)明之車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)的主調(diào)控單元(17)及輔助調(diào)控單元(18)，其中主調(diào)控單元(17)由含發(fā)動機最佳特性表的理想轉(zhuǎn)速查表計算器(27)、發(fā)動機功率速度特性表(28)、功率增量計算器(29)、理想轉(zhuǎn)速變化率微分計算器(30)、理想傳動比計算器(31)、附加當量傳動比計算器(32)、加速度微分計算器(33)、實際傳動比計算器(34)、附加當量傳動比變化率微分計算器(35)、調(diào)速率計算器(36)、含執(zhí)行調(diào)速任務量表的調(diào)控指令發(fā)生器(37)等相對獨立的邏輯固化程序模塊組成；當車用CVT摩擦傳動副配有液壓、電磁、氣動或機械的壓緊力調(diào)控執(zhí)行機構(gòu)時，本車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)則增設有相應的輔助調(diào)控單元(18)及調(diào)控執(zhí)行機構(gòu)的接口驅(qū)動放大器，其中輔助調(diào)控單元(18)由含表的實際壓緊力查表計算器(38)、理想壓緊力計算器(39)、含發(fā)動機轉(zhuǎn)矩速度特性表的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩查表計算器(40)、壓緊力調(diào)量計算器(41)、含執(zhí)行任務量表的調(diào)控指令發(fā)生器(42)等固化程序模塊組成；調(diào)控執(zhí)行機構(gòu)的接口驅(qū)動放大器包括用于實施傳動比調(diào)節(jié)和傳動副壓緊力調(diào)節(jié)的兩部分，其組成隨CVT的調(diào)控執(zhí)行機構(gòu)具體結(jié)構(gòu)類型不同而不同，它可以是由帶輪傳動比控制閥的電磁線圈驅(qū)動器(43)、管路壓力控制閥的電磁線圈驅(qū)動器(44)、壓力油泵(45)、管路壓力控制閥(46)、帶輪傳動比控制閥(47)等共同連接組成；傳感器組件由發(fā)動機油門或油門踏板(11)的行程傳感器(12)、發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)速傳感器(13)、CVT輸入、輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器(14)、(15)等共同連接組成；本車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)除固化的功能模塊組成的主、輔調(diào)控單元外、還有硬件印刷電路板、其電路包括中央處理器、地址鎖存器、可編程存貯器、隨機存貯器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、多功能I/O傳輸接口電路、中斷掃描判斷電路、電動機前端驅(qū)動放大器、脈沖信號前置整形放大器、模擬信號前置放大器，其中中央處理器由CPU芯片IC1、非門集成件IC17、電阻R1、電容C1～C3、石英晶體或陶瓷諧振器QC、二極管D5共同電氣連接組成，地址鎖存器由集成件IC2組成，可編程存貯器EPROM由集成件IC3組成，隨機存貯器RAM由集成件IC4組成，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D由集成件IC5、電阻R6～R8、電位器W2共同電氣連接組成，多功能I/O傳輸接口電路由雙D觸發(fā)器集成件IC9～IC11、可編程定時器/計數(shù)器集成件IC8、與門集成件IC7、非門集成件IC6共同電氣連接組成，中斷掃描判斷電路由編碼器集成件IC12、位置開關8、電阻R9～R11共同電氣連接組成，電動機前端驅(qū)動放大器由光電藕合器集成件IC12～IC16、功率三極管T1～T4、二極管D1～D4共同電氣連接組成，轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖信號前置整形放大器由電壓比較放大器模塊AP1～AP3、電容C4～C6、電阻R12～R17共同電氣連接組成，位移傳感器的模擬信號前置放大器由放大器模塊AP4、電阻R2～R5、電位器W1共同電氣連接組成。
3.一種采用權(quán)利要求2所述的車用無級變速器CVT電子調(diào)控系統(tǒng)的調(diào)控方法，其特征還在于它是通過微計算機6內(nèi)的主、輔調(diào)控單元(17)、(18)接收并處理來自傳感器組件的信號，在車用無級變速器CVT傳遞發(fā)動機動力時，按照一種最佳調(diào)控邏輯來動態(tài)地確定CVT傳動比調(diào)節(jié)的方向和速率，同時確定CVT摩擦傳動副的傳動比及其壓緊力的相應調(diào)節(jié)量，然后通過驅(qū)動放大器來控制驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)實施自動控制和調(diào)節(jié)CVT摩擦傳動副的傳動比和工作壓緊力。
全文摘要
本發(fā)明是車用CVT調(diào)控方法及其電子調(diào)控系統(tǒng)。其特征是調(diào)速率按下述最佳邏輯式確定其電子調(diào)控系統(tǒng)主要由主調(diào)控單元、輔助調(diào)控單元、傳感器組件、調(diào)控執(zhí)行機構(gòu)及其接口驅(qū)動放大器等共同組成、調(diào)控方法是通過主、輔調(diào)控單元接收并處理來自傳感器組件信號并確定CVT傳動比及其壓緊力的調(diào)節(jié)量，再通過驅(qū)動放大器驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)實施自動控制和調(diào)節(jié)。本發(fā)明調(diào)控效率高、能改善整車的動力性和經(jīng)濟性，并且適應性好、實用性強。
文檔編號B60K31/00GK1100997SQ9410843
公開日1995年4月5日 申請日期1994年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月15日
發(fā)明者黃向東, 朱剛, 陳炳坤, 吳思光, 梁志剛 申請人:華南理工大學