无级变速传动系统速比变化率的设计方法

　　一、前言

　　金属带无级自动变速传动系统能实现汽车发动机—变速器—道路负荷的最佳匹配，确保发动机工作点能始终在最佳燃油经济线或最佳动力线上运行，可有效地降低汽车的废气排放。速比的连续变化，可消除变速系统的换挡冲击，提高乘坐舒适性。

　　目前，金属带无级变速器（continuouslyvariabletransmission，CVT）采用的是电液控制系统。在液压控制设计过程中，不仅要求金属带轮具有足够的夹紧力，以防止金属带打滑；而且需要随着汽车速度和发动机节气门开度的变化，金属带快速而平稳地达到一个新的速比位置，以确保发动机处于理想的工作状态。实现这一目标的关键在于液压控制系统压力和流量的选取，而这些参数选取的主要影响因素是CVT速比变化率。作者通过对国内外典型行驶工况的仿真，获得速比变化率的分布规律，以建立无级变速液压控制系统的设计方法，并通过仿真和台架试验加以验证。

　　二、电液控制原理

　　CVT电液控制系统的结构如图1所示

油泵由发动机直接驱动向系统供油，夹紧力控制采用比例溢流阀，速比控制采用电磁换向阀。驾驶员的意图通过油门信号以及换挡信号，输入到电子控制系统，并可以自主选择动力型或经济型的最佳变速规律。根据油门开度、发动机转速以及目标速比大小确定施加到系统的主压力，并根据发动机实际和目标转速的偏差信号决定速比的控制。

　　三、传动系统建模与仿真

　　CVT汽车动力传动系统的仿真模型如图2所示，主要包括:发动机、无级变速装置、主减速器、车体等部件。由于模型主要用于分析变速系统的速比变化率，因此可忽略合器作用的影响

传动系统的动力学方程为

式中Te为发动机转矩；Tin为主动轮输入转矩；Tv为外界阻力矩；Ie为发动机转动惯量；Is为中间转动惯量；Iv为车体转动惯量；io为主传动比；ωv为车轮转速；ωdr、ωdn分别为主、从动轮转速。

　　以装配CVT的长安铃木SC7101羚羊轿车的动力传动系统为设计对象，发动机型号为JL474Q1，CVT型号为P821型，油门和制动器采用模糊控制，其控制依据是实际车速与目标车速的差值。仿真工况分别采用了典型的欧洲标准行驶工况（ECE93/116）和美国的FTP工况。

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