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基于数控技术的CVT电液控制系统研究

袁明  
【摘要】:金属带式无级变速器(Metal V-belt CVT)是汽车理想的变速传动装置, 因为其优异的无级变速特性,正获得越来越大的发展,在我国也具有广阔的发 展前景和市场空间。而其中的电液控制系统是直接影响到汽车换挡(变速)品 质、经济性、动力性以及排放的关键部件。电液控制系统的研究综合了CVT 传动机理、电子控制技术、液压传动技术等诸多方面内容,是较为复杂的控制 系统。国内在这方面的研究工作尚处于起步阶段,在理论研究和实际设计方面 都存在不少困难。而掌握这些理论和关键技术对提高国有轿车的自主研发能 力,增强竞争力都有现实意义。鉴于此,本文围绕基于数控技术的电液控制系 统及相关数控元件进行研究。 1、在参阅了国内外大量文献的基础上,阐述了 CVT 的典型结构及工作原 理,重点分析了与夹紧力控制、速比控制紧密相关的金属带传动机理。为实现 准确的速比控制,从 CVT 动力匹配问题入手,研究了速比控制的一般规律。 根据这些工作确定了 CVT 电液控制系统的主要控制策略。 2、在分析国外引进样机P811型CVT的机液控制系统的基础上,改进设计 了基于数控技术的电液控制系统。该电液控制系统采用了自主研制的数控调压 阀作为夹紧力控制,高速开关阀作为速比控制和离合器控制,因此实现了CVT 电液控制系统的数字化。 3、自主设计了基于步进电机的数控比例调压阀,并通过数学模型仿真分 析和特性试验验证了设计参数的准确性。试验结果表明相对于传统的电磁铁式 比例阀,数控调压阀在稳态特性和动态响应上均有较大提高,可以在开环控制 83 WP=84 吉 林 大 学 硕 士 学 位 论 文 时达到较高精度,满足实际运用的要求。 4、对高速开关阀进行了数学分析,建立了数学模型,并探讨了基于占空 比控制的脉宽调制技术,分析了不同频率下高速开关阀稳态输出压力和占空比 的关系。此外,还特别研究了高速开关阀的电流控制技术以实现节能的目的, 设计了相应的控制电路。在电液集成块的速比控制台架试验中,高速开关阀表 现出良好的动态响应性和可控性,满足使用要求。 本文的主要创新之处在于设计开发了适用于 CVT 电液控制系统的数控比 例调压阀,从而将数字控制技术应用于 CVT 电液控制系统中。试验表明数控 元件提高了控制精度,增加了系统可靠性,降低了产品开发的成本,基本上能 够满足无级变速汽车的性能要求。


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