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原文传递金属带式无级变速器电液比例控制系统模型及优化研究

论文题名：	金属带式无级变速器电液比例控制系统模型及优化研究
关键词：	汽车金属带式无级变速器;电液比例控制系统;电磁阀;颤振信号
摘要：	随着国民对汽车驾驶舒适性、动力性以及燃油经济性等方面的要求越来越高，金属带式大功率密度无级变速器（Continuously Variable Transmission,CVT）以其使发动机时刻按最佳燃油经济或最佳动力特性曲线工作的特点，越来越多的受到市场青睐，国内外大型汽车和自动变速器公司都致力于开发出新一代大功率密度CVT。电液比例控制系统是CVT的关键部分，其性能优劣直接决定了搭载CVT的车辆能否实现理想的驾驶舒适性、动力性以及燃油经济性等。此外，在电液比例控制系统开发方面，国内与国外存在较大差距。因此，本文依托国家国际科技合作专项“轿车用新一代大功率密度无级变速器联合研发”(2014DFA70170)，对CVT电液比例控制系统的模型及性能优化方面进行了相关研究，开展和完成的主要工作内容如下：　　(1)对变速器控制单元(Transmission Control Unit,TCU)电磁阀控制策略进行了研究。分析了CVT对电液比例控制系统的功能需求，设计了电液比例控制系统液压原理简图。从产业化的角度，建立了TCU电磁阀控制策略。通过离合器结合、液力变矩器锁止以及全球统一轻型车测试工况(Worldwide-harmonized Light vehicles Test Cycle,WLTC)等试验，验证了建立的TCU电磁阀控制策略的有效性。结果表明，建立的TCU电磁阀控制策略可以很好的实现CVT对电液比例控制系统的功能需求。　　(2)对压力滑阀节流区域模型以及配合间隙对其工作特性的影响进行了研究。建立了压力滑阀节流区域稳态液动力数学模型，考虑滑阀与阀体配合间隙，构建了滑阀节流区域流场计算模型，搭建了试验测试平台，验证了考虑配合间隙的滑阀节流区域模型的正确性。结果表明，考虑配合间隙的滑阀节流区域模型仿真与试验结果有很好的一致性。基于验证的模型，分析了配合间隙对压力滑阀节流区域阀口开度、入口射流角以及稳态液动力的影响。　　(3)对比例电磁阀模型以及颤振信号对其性能的影响进行了研究。分析了比例电磁阀结构和工作原理，在考虑驱动电路的情况下，建立了比例电磁阀电场、磁场、机械场和液压场部分数学模型，联合Ansoft Maxwell和AMESim软件搭建了比例电磁阀模型，通过试验验证了比例电磁阀模型的准确性。结果表明，建立的比例电磁阀模型仿真与试验结果有很好的一致性。基于验证的模型，分别分析了颤振信号的频率和幅值对比例电磁阀压力滞环和动态响应的影响。　　(4)对内流式滑阀稳态液动力补偿进行了研究。从理论和试验角度分析了稳态液动力对电液比例溢流阀(Electro-hydraulic Proportional Relief Valve,EPRV)压力控制精度的影响，在滑阀凹槽设计涡轮叶片形状结构补偿稳态液动力，基于响应面方法对涡轮叶片形状参数进行了优化，通过试验验证了优化滑阀对EPRV压力控制精度提升效果。结果表明，优化的滑阀可以明显补偿稳态液动力，并且提升EPRV压力控制精度。　　(5)对降低CVT油泵功率损失进行了研究。提出了采用三级油路压力调节油泵有效排量实现变量泵、用Smart模式对主从动压力进行控制的新液压方案，建立了新液压方案功率匹配数学模型，通过Silver虚拟集成平台，使车辆、TCU电磁阀控制策略和液压功率放大模块形成闭环进行软件在环仿真，在全油门起步、急加速以及新欧洲行驶(New European Driving Cycle,NEDC)工况中，对比了单泵、定量泵和新液压方案的功率匹配情况，通过台架试验分别验证了新液压方案的变量泵和Smart模式对CVT的效率提升效果。结果表明，提出的新液压方案可以明显降低油泵功率损失，提升CVT传递效率。
作者：	瞿道海
专业：	机械工程
导师：	周云山
授予学位：	博士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2019
正文语种：	中文