重型商用車機(jī)械自動(dòng)變速器控制軟件開發(fā)及試驗(yàn)研究

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，重型商用車的增多以及司機(jī)人才的短缺，對(duì)重型商用車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)也越來(lái)越高。本文就重型商用車機(jī)械自動(dòng)變速器控制軟件開發(fā)進(jìn)行研究，并在軟件開發(fā)的基礎(chǔ)上，就其軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

關(guān)鍵詞：重型商用車；自動(dòng)變速器控制軟件；實(shí)驗(yàn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.228

自動(dòng)變速控制是機(jī)械節(jié)省能源的必要措施。不過(guò)，以現(xiàn)代應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，如果自動(dòng)控制無(wú)法達(dá)成良好的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，將可能造成意外的事故。所以，在軟件的研發(fā)和使用上，必須經(jīng)過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)，以及反復(fù)試驗(yàn)直至無(wú)誤后，才能夠投入到使用之中。本文在軟件上的開發(fā)，將基于AMT變速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，結(jié)合其執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，在下文中充分詮釋關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素，并進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)工作，以保障變速器的穩(wěn)定使用。

1 關(guān)鍵部位執(zhí)行機(jī)構(gòu)開發(fā)內(nèi)容

1.1 換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)

本文所開發(fā)的對(duì)象是重型商用車，為12擋的手動(dòng)變速器。其主要結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)部分：一是主箱，其中包括撥叉軸四根，主要用于1—6擋，以及R擋位的調(diào)節(jié)。在主箱上，將設(shè)置在結(jié)構(gòu)上為X-Y型，這是一種傳統(tǒng)的選擋控制結(jié)構(gòu)，優(yōu)勢(shì)在于穩(wěn)定性高。該結(jié)構(gòu)的設(shè)置難度，在于需要輔助的液壓缸，而且至少為四個(gè)。不過(guò)，其結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜，卻能夠?yàn)樽詣?dòng)控制軟件更好的提升準(zhǔn)確性。所以，沒(méi)有選擇開發(fā)難度較低的平行式；二是副箱，該位置主要用于調(diào)節(jié)高低擋，根據(jù)重型商用車的需求，最終選擇氣動(dòng)控制。該形式整體簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，具有高靈敏的反應(yīng)速率，能夠?yàn)樽詣?dòng)控制的開發(fā)降低難度。在換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的開發(fā)，主要是調(diào)解原有的結(jié)構(gòu)，使開發(fā)結(jié)果能夠呈現(xiàn)出較好穩(wěn)定性和安全性。所以，在原則上應(yīng)減少難度對(duì)選擇的影響，應(yīng)以整體性能為基準(zhǔn)。

1.2 離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)

結(jié)合使用安全的基本要求，AMT系統(tǒng)已經(jīng)將離合器的物理控制取消，即在本文所開發(fā)的車輛中，并沒(méi)有設(shè)置離合器踏板。這種情況下，必須要將現(xiàn)有的離合器系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)，以達(dá)成自動(dòng)化控制對(duì)高響應(yīng)效率的需求。不過(guò)鑒于現(xiàn)有系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性，若進(jìn)行過(guò)多改動(dòng)，可能會(huì)降低離合器的靈敏度。故此，在離合器中以更換電磁閥的方式進(jìn)行優(yōu)化。所采用的新電磁閥，具有高靈敏度的特征，可以讓機(jī)械快速反饋?lái)憫?yīng)信息。不過(guò)，由于電磁閥的更換，現(xiàn)有的信號(hào)系統(tǒng)必須進(jìn)行調(diào)節(jié)。目前離合器主要支持PWM型號(hào)信息，依靠dSPACE系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。因此，需要基于該系統(tǒng)，嘗試與新電磁閥的接駁信號(hào)，以保障汽車可以正常使用。

1.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器開發(fā)

驅(qū)動(dòng)器是指通過(guò)供電，而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械環(huán)節(jié)。在被研究的汽車上，其驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成主要為磁鐵、繼電器和電磁閥。但是，結(jié)合上述對(duì)電磁閥的更換，以及自動(dòng)化所要求的更大供電量來(lái)看，現(xiàn)有的電壓和電流，都無(wú)法滿足基本的需求。因此，需要將驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行重新的修改。具體為：首先，設(shè)置IGBT，以晶體管實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通，進(jìn)而承受更大的電流；其次，連接電磁閥，將一端與IGBT連接，確定導(dǎo)通后，需要測(cè)試晶體管能否通過(guò)線圈接地，并核準(zhǔn)電流的放大情況；最后，進(jìn)行防干擾設(shè)置，例如光耦隔離等。

2 整車試驗(yàn)分析

2.1 起步試驗(yàn)

鑒于本文所開發(fā)的車輛為重型商用車，其需要承擔(dān)大貨運(yùn)量交通運(yùn)輸?shù)呢?zé)任。而在不同貨運(yùn)量下，車輛所承受的壓力有所差異。因此，需要以不同的載量為基礎(chǔ)，測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定和靈活程度，并根據(jù)符合承受壓力，確定相關(guān)硬件的使用壽命。在具體測(cè)試內(nèi)容上，包括擋位的切換，速度變化，各類起步方式，離合器的控制速度等。而測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)搭建并不存在問(wèn)題。在800r/min情況下的起步，擁有較高的穩(wěn)定性，且與一般恒轉(zhuǎn)的形式相同。

2.2 急速起步試驗(yàn)

考慮到司機(jī)的操作習(xí)慣不同，一些司機(jī)喜歡急速起步，即油門踩合力度較大，使汽車可以在短時(shí)內(nèi)進(jìn)入工作。為了提升測(cè)試的準(zhǔn)確性，在過(guò)程中添加了載量基準(zhǔn)。而測(cè)試內(nèi)容主要為不同起步速度下的轉(zhuǎn)速。經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，設(shè)置自動(dòng)變速控制的汽車，無(wú)論物理起步速度壓力有多大，均維持在較低的水準(zhǔn)。

2.3 換擋試驗(yàn)

試驗(yàn)內(nèi)容為嘗試不同擋起步，汽車進(jìn)入到正常行駛的狀態(tài)后，再逐漸提升擋位。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，汽車換擋過(guò)程中，油門開度會(huì)同時(shí)縮小，直至換擋結(jié)束后，才恢復(fù)到正常的開度。換擋試驗(yàn)的目的，在于汽車是否會(huì)在添加自動(dòng)控制后，出現(xiàn)換擋及時(shí)的狀況。而經(jīng)過(guò)相對(duì)密集的測(cè)試結(jié)果表明，并未發(fā)生此類問(wèn)題。

2.4 制動(dòng)跳擋降擋試驗(yàn)

速度變化能否實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的操控，關(guān)系到行車的安全。所以，需要將跳擋和降擋進(jìn)行獨(dú)立測(cè)試。內(nèi)容包括，汽車在高速路段行駛過(guò)程中，司機(jī)將其控制在10擋位置持續(xù)行駛，之后根據(jù)需求控制制動(dòng)踏板，將轉(zhuǎn)速降低到750r/min以下。此環(huán)節(jié)為自動(dòng)操作，控制器會(huì)根據(jù)需求計(jì)算目標(biāo)擋位。結(jié)合實(shí)際需求來(lái)看，目標(biāo)檔位應(yīng)降低到6。而最終也達(dá)成了的目標(biāo)。另外，在測(cè)試中，系統(tǒng)較為平穩(wěn)的實(shí)現(xiàn)跳擋，并沒(méi)有出現(xiàn)熄火的情況。數(shù)據(jù)反饋報(bào)告也指出，離合器工作正常。

3 結(jié)論

本文主要對(duì)機(jī)械自動(dòng)變速控制軟件進(jìn)行研究，除了基本開發(fā)內(nèi)容闡述外，也進(jìn)行了一定的試驗(yàn)，以保障軟件可以有效運(yùn)行。上述研究?jī)?nèi)容中可以總結(jié)為：首先，開發(fā)過(guò)程中必須要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性，所以除了搭建和重建相關(guān)系統(tǒng)外，還需要反復(fù)的試驗(yàn)工作，以保證控制意圖在第一時(shí)間的實(shí)現(xiàn)；其次，需要確保離合器的穩(wěn)定性，由于是自動(dòng)操作，而且本文試驗(yàn)汽車不具備物理操作，故而其動(dòng)作的正確性，將是考量軟件是否成功的重要標(biāo)準(zhǔn)；最后，開發(fā)結(jié)果表明，本文基于AMT變速系統(tǒng)的開發(fā)，在穩(wěn)定性、靈活性和準(zhǔn)確性上，都達(dá)到了基本要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉振軍，秦大同，胡建軍.重型車輛電控機(jī)械式自動(dòng)變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2011（08）.

[2]鄧濤，孫冬野.重型車輛AMT硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)研究[J].中國(guó)機(jī)械工程，2010（02）.

[3]馬文星，張雁，雷雨龍.重型車液力自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2015（05）.

作者簡(jiǎn)介：王祺波（1993-），男，湖南邵陽(yáng)人，本科，研究方向：機(jī)電一體化。