專利名稱：一種車用無(wú)級(jí)變速器的電子調(diào)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種車用無(wú)級(jí)變速器(簡(jiǎn)稱CVT)的電子調(diào)控裝置，屬車輛微計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。
車用CVT一般采用金屬撓帶式或鏈?zhǔn)侥Σ羵鲃?dòng)機(jī)構(gòu)，在軸距固定的平行軸上，各有一對(duì)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的錐形帶輪，將撓性帶或鏈夾持在錐輪對(duì)的V形槽中。在每對(duì)帶輪上適當(dāng)施加軸向壓緊力，便可在兩軸間實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞，通過(guò)適當(dāng)改變每對(duì)帶輪之間的軸向距離，便可改變它們的工作半徑，從而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的調(diào)節(jié)。以住，車用CVT的傳動(dòng)比及軸向夾持壓緊力多通過(guò)傳統(tǒng)的離心機(jī)構(gòu)或機(jī)械－－液壓系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)，其制效率均不高，不能滿足整車性能與動(dòng)力系統(tǒng)性能最佳匹配的要求。近幾年來(lái)，出現(xiàn)了以微機(jī)算機(jī)為核心的CVT調(diào)控裝置，它接收和處理由傳感器獲得的反映動(dòng)力系統(tǒng)及整車工作狀態(tài)的信號(hào)，再發(fā)出指令通過(guò)機(jī)械、電動(dòng)或液壓的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)施對(duì)CVT的調(diào)節(jié)和控制，使調(diào)控的合理性、精確性有了一定改善。然而，現(xiàn)有的這類電子調(diào)控裝置仍是以傳統(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(dòng)機(jī)理想轉(zhuǎn)速nd與實(shí)際轉(zhuǎn)速ne之差或CVT理想傳動(dòng)比id與實(shí)際傳動(dòng)比i之差來(lái)確定調(diào)速量或調(diào)速率，即Δi∝K(nd－ne)或di／dt∝K’(id－i)，其中K、K’均為待定非恒定系數(shù)。因此，這屬于被動(dòng)跟隨式的調(diào)控，總要等實(shí)際控制參數(shù)與理想?yún)?shù)出現(xiàn)偏差后才進(jìn)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(lái)，難于完全消除誤操作和實(shí)現(xiàn)CVT的最佳調(diào)控。此外，有些重要系數(shù)是以半經(jīng)驗(yàn)的方法來(lái)確定的，對(duì)于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)和不同的車型，需要通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)摸索其變化規(guī)律，使這種控制裝置的適應(yīng)性和實(shí)用性受到限制。
本實(shí)用新型的目的就是為了克服現(xiàn)有車用CVT調(diào)控裝置存在的控制效率不高、無(wú)法滿足整車性能與動(dòng)力系統(tǒng)性能最佳匹配的要求或現(xiàn)有車用CVT電子調(diào)控裝置屬于被動(dòng)跟隨式的調(diào)控、難于完全消除誤操作和難于實(shí)現(xiàn)CVT的最佳調(diào)控以及其適應(yīng)性和實(shí)用性受限制等缺點(diǎn)，研制一種控制效律高、適應(yīng)性和實(shí)用性強(qiáng)，能完全消除誤操作和實(shí)現(xiàn)CVT的最佳調(diào)控的車用CVT的電子調(diào)控裝置。
本實(shí)用新型是通過(guò)下述結(jié)構(gòu)技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的汽車工程技術(shù)界的人們都熟知，對(duì)于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，存在著如

圖1所示的最佳經(jīng)濟(jì)性工作曲線E和最佳動(dòng)力性工作工作曲線D，以及如圖2所示的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的功率速度特性曲線族，并且每條曲線的最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)于每一特定油門開度a下的最大輸出功率Pmax。在任一油門開度a下，若能通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)CVT的傳動(dòng)比來(lái)改變車速，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終以曲線E或D上對(duì)應(yīng)的理想轉(zhuǎn)速nd運(yùn)，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(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。據(jù)此，發(fā)明人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研制，設(shè)計(jì)了本車用無(wú)級(jí)變速器CVT的電子調(diào)控裝置。在本車用CVT的最佳電子調(diào)控裝置中，CVT傳動(dòng)比的變化率或調(diào)速率依據(jù)下述調(diào)控邏輯函數(shù)關(guān)系來(lái)確定didt=AVdnddt-idvdvdt+ Ci3n2d△P… … … … …①]]>ηt(Pd－Pe)，ne≤nmax式中ΔP＝ηt(Pe－Pmax)，ne>nmaxA＝0.377Rr／iO為常數(shù)，其中Rr(米)為驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)半徑，為常數(shù)；iO為除CVT外的整個(gè)傳動(dòng)鏈的固定傳動(dòng)比，為常數(shù)；C＝3600／δmA2，為常數(shù)，其中δ為發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量轉(zhuǎn)換成平動(dòng)質(zhì)量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，m為整車平均平動(dòng)質(zhì)量(公斤)；i為CVT傳動(dòng)比，di／dt為調(diào)速率，V為車速(公里／小時(shí))，n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)／分)，P為發(fā)動(dòng)機(jī)功率(千瓦)，ηt為傳動(dòng)系機(jī)械效率；下標(biāo)e指實(shí)際參數(shù)，d指理想?yún)?shù)，max指對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)在各油門開度a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(yùn)行工況，對(duì)車輛起步或超載時(shí)離合器產(chǎn)生打滑的特殊情況，則應(yīng)按下式修正didt= (AVdnddt-idvdvdt) / iL+ Ci3n2d△P -ii2LdiLdt… … … … … ②]]>式中iL＝Kne／nP為離合器打滑時(shí)，即離合器輸入、輸出轉(zhuǎn)速不相等時(shí)的當(dāng)量附加傳動(dòng)比，K為已知常數(shù)；按上述邏輯函數(shù)關(guān)系式計(jì)算di／dt所需的各參變量都可由本車用CVT電子調(diào)控裝置的傳感器組件和主調(diào)控單元的各對(duì)應(yīng)程序模塊測(cè)定或計(jì)算確定。
本車用CVT電子調(diào)控裝置的基本構(gòu)成與基本工作原理圖如圖3所示；當(dāng)涉及采用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的車用CVT的電子調(diào)控裝置實(shí)施例一時(shí)，其結(jié)構(gòu)及工作原理詳圖如圖4所示；當(dāng)涉及采用液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的車用CVT的電子調(diào)控裝置實(shí)施例二時(shí)，其結(jié)構(gòu)及工作原理詳圖則如圖5所示。本車用CVT電子調(diào)控裝置主要由微計(jì)算機(jī)6、傳感器組件以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)4中的相應(yīng)接口驅(qū)動(dòng)放大器等相互電氣連接構(gòu)成。其相互連接關(guān)系為傳感器組件中的檔位選擇手柄的位置開關(guān)8、離合器狀態(tài)開關(guān)10、發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度或油門踏板的行程傳感器12、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速傳感器13、CVT輸入、輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器14、15分別通過(guò)手柄檔位狀態(tài)S信號(hào)傳輸線、離合器狀態(tài)X信號(hào)傳輸電纜、油門開度或油門踏板行程狀態(tài)a信號(hào)傳輸線、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速ne信號(hào)傳輸電纜、CVT輸入、輸出軸轉(zhuǎn)速nP、ne信號(hào)傳輸線與微計(jì)算機(jī)6相對(duì)應(yīng)的輸入接口相連接，微計(jì)算機(jī)6的輸出接口通過(guò)傳動(dòng)比調(diào)節(jié)量U傳輸電纜、壓緊力調(diào)節(jié)量UL傳輸電纜與執(zhí)行機(jī)構(gòu)4的相應(yīng)接口驅(qū)動(dòng)放大器相連接；在微計(jì)算機(jī)6中，以固化程序的形式存貯了本車用CVT電子調(diào)控裝置的主調(diào)控單元17及輔助調(diào)控單元18，為了共享微計(jì)算機(jī)和傳感器組件等硬件資源，在微計(jì)算機(jī)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(dú)立實(shí)施電磁離合器50的自動(dòng)控制的同時(shí)，也向車用CVT電子調(diào)控裝置饋送離合器狀態(tài)信號(hào)LH。上述主調(diào)控單元17由含發(fā)動(dòng)機(jī)最佳特性表的理想轉(zhuǎn)速查表計(jì)算器27、發(fā)動(dòng)機(jī)功率速度特性表28、功率增量計(jì)算器29、理想轉(zhuǎn)速變化率微分計(jì)算器30、理想傳動(dòng)比計(jì)算器31、附加當(dāng)量傳動(dòng)比計(jì)算器32、加速度微分計(jì)算器33、實(shí)際傳動(dòng)比計(jì)算器34、附加當(dāng)量傳動(dòng)比變化率微分計(jì)算器35、調(diào)速率計(jì)算器36、含執(zhí)行調(diào)速任務(wù)量表的調(diào)控指令發(fā)生器37等在邏輯上相對(duì)獨(dú)立的邏輯固化程序模塊通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)傳輸線或敷銅片相互電氣連接構(gòu)成；當(dāng)車用CVT摩擦傳動(dòng)副配有液壓、電磁、氣動(dòng)或機(jī)械的壓緊力調(diào)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，本車用CVT電子調(diào)控裝置則增設(shè)有相應(yīng)的輔助調(diào)控單元18及調(diào)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)的接口驅(qū)動(dòng)放大器，其中輔助調(diào)控單元18由含表的實(shí)際壓緊力查表計(jì)算器38、理想壓緊力計(jì)算器39、含發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩速度特性表的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩查表計(jì)算器40、壓緊力調(diào)量計(jì)算器41、含執(zhí)行任務(wù)量表的調(diào)控指令發(fā)生器42等固化程序模塊通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)傳輸線或敷銅片相應(yīng)電氣連接構(gòu)成調(diào)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)的接口驅(qū)動(dòng)放大器包括用于實(shí)施傳動(dòng)比調(diào)節(jié)和傳動(dòng)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(jī)構(gòu)具體結(jié)構(gòu)類型不同而不同，它可以是由帶輪傳動(dòng)比控制閥的電磁線圈驅(qū)動(dòng)器43、管路壓力控制閥的電磁線圈驅(qū)動(dòng)器44、壓力油泵45、管路壓力控制閥46、帶輪傳動(dòng)比控制閥47通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)傳輸線相互電氣連接構(gòu)成；傳感器組件由發(fā)動(dòng)機(jī)油門或油門踏板11的行程傳感器12、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速傳感器13、CVT輸入、輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器14、15等共同電氣連接構(gòu)成；本車用CVT電子調(diào)控裝置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(jī)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(dòng)機(jī)前端驅(qū)動(dòng)放大器、脈沖信號(hào)前置整形放大器、模擬信號(hào)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、二級(jí)管D5共同電氣連接構(gòu)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(jī)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共同電氣連接構(gòu)成，多功能I／O傳輸接口電路由雙D觸發(fā)器集成件IC9～I(xiàn)C11、可編程定時(shí)器／計(jì)數(shù)器集成件IC8、與門集成件IC7、非門集成件IC8共同電氣連接構(gòu)成，中斷掃描判斷電路由編碼器集成件IC12、位置開關(guān)8、電阻R9～R11共同電氣連接構(gòu)成，電動(dòng)機(jī)前端驅(qū)動(dòng)放大器由光電藕合器集成件IC13～I(xiàn)C16、功率三極管T1～T4、二極管D1～D4共同電氣連接構(gòu)成，轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖信號(hào)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共同電氣連接構(gòu)成，位移傳感器的模擬信號(hào)前置放大器由放大器模塊AP4、電阻R2～R5、電位器W1共同電氣連接構(gòu)成。其簡(jiǎn)單工作原理如下位置開關(guān)8的狀態(tài)，即信號(hào)S，經(jīng)過(guò)編碼器IC12饋送到CPU的P1.2、P1.3口，通過(guò)掃描拾取。ne、np、v的信號(hào)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(biāo)準(zhǔn)方波，再分別經(jīng)雙D觸發(fā)器IC11、IC10、IC9后，通過(guò)可編程定時(shí)器／計(jì)數(shù)器IC8計(jì)數(shù)、送至中央處理器CPU，雙D觸發(fā)器IC9～I(xiàn)C11的IQ端與IC8的GATE端相連以控制IC8計(jì)數(shù)、并同時(shí)與CPU的P1.1、P1.10兩I／O口相連，用以控制IC8的工作狀態(tài)。a信號(hào)由位移傳感器取出，分成兩大小相等、相位相反的Vin＋、Vin－信號(hào)，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(dòng)控制信號(hào)U由CPU的P1.4、P1.5、P1.6、P1.7輸出。
下面結(jié)合兩個(gè)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步描述本車用CVT電子調(diào)控裝置的工作原理如圖4所示的實(shí)施例一的車用CVT采用電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)比調(diào)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)，且軸向夾帶壓緊力的施加和調(diào)節(jié)由兩個(gè)無(wú)須微機(jī)控制的機(jī)械式自動(dòng)加壓裝置Y1、Y2來(lái)執(zhí)行，因而使調(diào)控裝置的任務(wù)和構(gòu)成都變得較為簡(jiǎn)單。在此，微計(jì)算機(jī)6內(nèi)的主調(diào)控單元17根據(jù)實(shí)際工況和最佳調(diào)控邏輯確定調(diào)速率di／dt，并向電動(dòng)機(jī)21的前端驅(qū)動(dòng)放大器19輸出執(zhí)行任務(wù)的電壓信號(hào)U，而驅(qū)動(dòng)放大器19則根據(jù)U值給電動(dòng)機(jī)21加上一個(gè)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(guò)齒輪Z1、Z2及傳動(dòng)比調(diào)節(jié)器TJ等使主動(dòng)錐形帶輪23以一定速率沿其軸向作左右滑移，同時(shí)從動(dòng)錐形帶輪25將沿著自己的軸線作反向隨動(dòng)，從而使兩對(duì)錐形帶輪的工作半徑以一定速率變化并達(dá)到按預(yù)定調(diào)速率實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比調(diào)節(jié)的目的；在行車過(guò)程中，司機(jī)的意圖以油門開度信號(hào)a、擋位選擇信號(hào)S及離合器狀態(tài)信號(hào)LH等形式饋送到主調(diào)控單元。例如，制動(dòng)或停車時(shí)，LH＝1或S＝P，離合器將自動(dòng)斷開，主調(diào)控單元17不進(jìn)入調(diào)控狀態(tài)，否則就進(jìn)入調(diào)控狀態(tài)。在調(diào)控狀態(tài)下，來(lái)自油門開度行程傳感器12的信號(hào)a和位置開關(guān)的信號(hào)S送入理想轉(zhuǎn)速查表計(jì)算器27，它根據(jù)存入微機(jī)存儲(chǔ)器EPROM的發(fā)動(dòng)機(jī)最佳特性表確定發(fā)動(dòng)機(jī)理想轉(zhuǎn)速nd。信號(hào)a、nd及來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速傳感器13的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速ne送往功率增量計(jì)算器29，它根據(jù)存入EPROM中的發(fā)動(dòng)機(jī)功率速度特性表28查出Pd和Pe，然后按邏輯式(1)中ΔP的有關(guān)定義確定功率增量ΔP。信號(hào)nd和來(lái)自輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器15的車速信號(hào)V被送往理想傳動(dòng)比計(jì)算器31，計(jì)算理想傳動(dòng)比id。輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器14測(cè)得的np和輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)得的V亦被送往實(shí)際傳動(dòng)比計(jì)算器34，以確定實(shí)際傳動(dòng)比i，nP、ne還被送往附加當(dāng)量傳動(dòng)比計(jì)算器32，求得相應(yīng)的iL。而具有微分功能的計(jì)算器33、30、35則根據(jù)相鄰兩次采樣的結(jié)果及時(shí)間間隔，分別計(jì)算整車加速度a＝dv／dt、發(fā)動(dòng)機(jī)理想轉(zhuǎn)速變化率n’d＝dnd／dt和附加當(dāng)量傳動(dòng)比變化率iL’＝diL／dt。上述各有關(guān)程序模塊及傳感器的輸出信號(hào)V、nd、id、a、i、ΔP等均被送到調(diào)速率計(jì)算器36，按照反映最佳調(diào)控邏輯的式(2)確定應(yīng)有的調(diào)速率及調(diào)速方向。由調(diào)速率計(jì)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(jī)內(nèi)存中由理論計(jì)算或直流電動(dòng)機(jī)21與車用無(wú)級(jí)變速器CVT聯(lián)合工作實(shí)驗(yàn)所得的執(zhí)行調(diào)速任務(wù)量表，產(chǎn)生控制信號(hào)電壓U并輸送給電動(dòng)機(jī)前端驅(qū)動(dòng)放大器19。該驅(qū)動(dòng)放大器19根據(jù)此信號(hào)給電動(dòng)機(jī)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(lái)調(diào)節(jié)CVT的傳動(dòng)比，以便保證整車具有最佳的動(dòng)力性或經(jīng)濟(jì)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(chǔ)器IC3中已固化了主調(diào)控單元的模塊化程序和需要調(diào)用的各種表格，而運(yùn)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。本裝置啟動(dòng)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(jìn)行操作，為分離地址與指令信號(hào)，兩者間接入了地址鎖存器IC2。在車輛正常行駛時(shí)，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(lái)自傳感器組件的ne、nP、v、a等信號(hào)，其中前三個(gè)脈沖信號(hào)經(jīng)前置整形放大器AP1、AP2、AP3和多功能I／O傳輸接口IC8讀入，而模擬量信號(hào)a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(jì)算出應(yīng)有的di／dt，然后產(chǎn)生控制信號(hào)電壓U并將其從CPU的P1.4～P1.7四個(gè)端口輸送到電動(dòng)機(jī)前端驅(qū)動(dòng)放大器19，經(jīng)過(guò)四個(gè)專用芯片IC13～I(xiàn)C16的藕合，確定強(qiáng)電主驅(qū)動(dòng)電路(H型單極可逆式脈寬調(diào)制放大器主電路)中以開關(guān)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)21便以既定的方向和轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，從而使CVT傳動(dòng)比能按計(jì)算出的di／dt進(jìn)行變化。
如圖5所示的實(shí)施例二的車用CVT采用液壓的傳動(dòng)比及壓緊力調(diào)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在此，調(diào)控裝置不僅需要確定調(diào)速率di／dt，還要確定輸入、輸出軸上帶輪對(duì)的適當(dāng)壓緊力，以便使傳動(dòng)撓性帶22不發(fā)生打滑，且壓緊力又不至過(guò)大而導(dǎo)致機(jī)械效率和使用壽命的下降。圖中主調(diào)控單元17與實(shí)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(gè)與前不同的執(zhí)行調(diào)速任務(wù)量表來(lái)產(chǎn)生輸出信號(hào)U，該表是根據(jù)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)與CVT聯(lián)合工作實(shí)驗(yàn)得到并已存入微機(jī)的EPROM中。信號(hào)U被送往以電磁－－－液壓方式工作之帶輪傳動(dòng)比控制閥47的電磁線圈驅(qū)動(dòng)器43，從而產(chǎn)生一個(gè)幅值和頻率一定的脈沖電流，使帶輪傳動(dòng)比控制閥47的閥芯發(fā)生一定的開合運(yùn)動(dòng)，適當(dāng)?shù)馗淖冚斎搿⑤敵鲚S上伺服油缸48、49內(nèi)壓力的比值，一個(gè)相對(duì)增大而另一個(gè)相對(duì)減小，使帶輪產(chǎn)生滿足要求的軸向位移，實(shí)現(xiàn)帶輪工作半徑、即傳動(dòng)比的調(diào)節(jié)。圖中比實(shí)施例一所增加的輔助調(diào)控單元18也是把程序固化在微機(jī)存貯器EPROM中，它根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度和轉(zhuǎn)速及實(shí)際傳動(dòng)比等信號(hào)，經(jīng)由存入EPROM的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩查表計(jì)算器40、理想壓緊力計(jì)算器39和實(shí)際壓緊力計(jì)算器38來(lái)確定轉(zhuǎn)矩T以及與所需油壓和實(shí)際最大油壓有關(guān)的信號(hào)PLd、PLmax，再由壓緊力調(diào)量計(jì)算器41按PLd和PLmax計(jì)算與油壓調(diào)量有關(guān)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(wù)量表，產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)UL并送往管路壓力控制閥46的電磁線圈驅(qū)動(dòng)器44，把控制信號(hào)放大并驅(qū)動(dòng)管路壓力控制閥46的閥芯，通過(guò)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(dòng)錐形帶輪對(duì)上的軸向壓緊力與所需傳遞的轉(zhuǎn)矩成比例地同時(shí)增大或減小，恰好做到使傳動(dòng)帶22不打滑地在兩對(duì)帶輪之間傳遞動(dòng)力。
上述兩個(gè)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的原理作了詳細(xì)說(shuō)明，但在實(shí)用中可根據(jù)需要做某些變更或增加補(bǔ)充。例如，為減少調(diào)控及執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行的頻繁程度，可增設(shè)一個(gè)判斷開關(guān)電路，使得在給定a下，當(dāng)nEd≤ne≤nDd時(shí)，即發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳特性曲線E和D之間的折中區(qū)域時(shí)，不進(jìn)行傳動(dòng)比的調(diào)整。又如，若司機(jī)選定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行開關(guān)E，可通過(guò)增加一個(gè)門電路，使得當(dāng)反映司機(jī)超車意圖的油門開度變化率dnd／dt大于某個(gè)閾值時(shí)，調(diào)控單元會(huì)自動(dòng)暫時(shí)偏離最佳經(jīng)濟(jì)性特性向最佳動(dòng)力特性過(guò)渡，以滿足短時(shí)加速行駛的需要，等等。綜合起來(lái)說(shuō)，本電子調(diào)控裝置的調(diào)控原理是通過(guò)微計(jì)算機(jī)6內(nèi)的主、輔調(diào)控單元17、18接收并處理來(lái)自傳感器組件的信號(hào)，在車用無(wú)級(jí)變速器CVT傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力時(shí)，按照一種最佳調(diào)控邏輯來(lái)動(dòng)態(tài)地確定CVT傳動(dòng)比調(diào)節(jié)的方向和速率，同時(shí)確定CVT摩擦傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及其壓緊力的相應(yīng)調(diào)節(jié)量，然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)放大器來(lái)控制驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)CVT摩擦傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及工作壓緊力。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果①本實(shí)用新型能動(dòng)態(tài)地、主動(dòng)地實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比及其壓緊力調(diào)節(jié)；②本電子調(diào)控裝置能適合具有機(jī)械、電動(dòng)、液壓或氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的車用CVT；③本實(shí)用新型不僅能進(jìn)一步提高調(diào)控效率、完全消除誤操作、改善整車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，而且無(wú)需通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)或其它半徑驗(yàn)的方法來(lái)獲取計(jì)入某些未知因素影響的非常量系數(shù)，從而在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)具有不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)和CVT傳動(dòng)的各種車型均有較好的適應(yīng)性、實(shí)用性強(qiáng)3④本實(shí)用新型不受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(duì)車用CVT采用電動(dòng)的傳動(dòng)比調(diào)啃機(jī)構(gòu)、且軸向夾帶壓緊力的施加和調(diào)節(jié)由機(jī)械式自動(dòng)加壓裝置來(lái)執(zhí)行時(shí)，能使調(diào)控裝置的任務(wù)和構(gòu)成變得更為簡(jiǎn)單。
下面對(duì)說(shuō)明梳附圖進(jìn)一步說(shuō)明如下圖1為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)最佳經(jīng)濟(jì)曲線E和最佳動(dòng)力曲線D典型走向示例圖，圖2為發(fā)動(dòng)機(jī)功率的速度特性曲線族典型走向示例圖。圖3為本車用CVT電子調(diào)控裝置的基本構(gòu)成與基本工作原理圖，圖4為涉及采用直流伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)執(zhí)行傳動(dòng)比調(diào)節(jié)的車用CVT的本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)及工作原理圖，圖5為涉及采用液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的車用CVT的本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)及作原理圖，圖6為本車用CVT電子調(diào)控系統(tǒng)電路原理圖，圖7為主調(diào)控單元程序流程圖。各圖中nd為發(fā)動(dòng)機(jī)理想轉(zhuǎn)速、a為油門開度、ne為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、Pe、Pd、分別為轉(zhuǎn)速ne、nd所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率、S為檔位信號(hào)、nP、ns分別為CVT輸入、輸出軸轉(zhuǎn)速、U為傳動(dòng)比調(diào)節(jié)量、UL為壓緊力調(diào)節(jié)量、i為實(shí)際傳動(dòng)比、LH為離合器狀態(tài)；CVT為車用無(wú)級(jí)變速器、6為微計(jì)算機(jī)、7為檔位選擇手柄、8為擋位選擇手柄的位置開關(guān)，其中D為動(dòng)力性前進(jìn)檔、E為經(jīng)濟(jì)性前進(jìn)檔、N為空檔、P為停車檔、R為倒車檔，9為制動(dòng)踏板、10為離合器狀態(tài)開關(guān)、11為油門踏板、12為發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度或油門踏板的行程傳感器、13為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速傳感器、14、15分別為CVT輸入、輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器、16為離合器調(diào)控單元、屬現(xiàn)有技術(shù)，17為主調(diào)控單元、18為輔助調(diào)控單元、19為電動(dòng)機(jī)前端驅(qū)動(dòng)放大器、20為發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器及換向器總成，21為直流伺服電動(dòng)機(jī)、19與21組成執(zhí)行機(jī)構(gòu)4，22為金屬撓性傳動(dòng)帶、23為可滑移主動(dòng)錐形帶輪、24為固定主動(dòng)錐形帶輪、25為可滑移從動(dòng)錐形帶輪、26為固定從動(dòng)錐形帶輪、Z1、Z2為齒輪、Y1、Y2為機(jī)械式壓緊力自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置、TJ為傳動(dòng)比調(diào)節(jié)器、27為含發(fā)動(dòng)機(jī)最佳特性表的理想轉(zhuǎn)速查表計(jì)算器、28為發(fā)動(dòng)機(jī)功率速度特性表模塊、29為功率增量計(jì)算器、30為理想轉(zhuǎn)速變化微分計(jì)算器、31為理想傳動(dòng)比計(jì)算器、32為附加當(dāng)量傳動(dòng)比計(jì)算器、33為加速度微分計(jì)算器、34為實(shí)際傳動(dòng)比計(jì)算器、35為附加當(dāng)量傳動(dòng)比變化率微分計(jì)算器、36為調(diào)速率計(jì)算器、37為含執(zhí)行調(diào)速任務(wù)量表的調(diào)控指令發(fā)生器、38為實(shí)際壓緊力查表計(jì)算器、39為理想壓緊力計(jì)算器、40為含發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩速度特性表的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩查表計(jì)算器、41為壓緊力調(diào)量計(jì)算器、42為含執(zhí)行任務(wù)量表的調(diào)控指令發(fā)生器、43為帶輪傳動(dòng)比控制閥的電磁線圈驅(qū)動(dòng)器、45為壓力油泵、46為管路壓力控制閥、47為帶輪傳動(dòng)比控制閥、48為主動(dòng)軸伺服油缸、49為從動(dòng)軸伺服油缸、50為電磁離合器。
本實(shí)用新型的實(shí)施方式如下①按上面說(shuō)明書所述并按圖4、圖5所示，對(duì)組成主調(diào)控單元和輔助調(diào)控單元的各獨(dú)立邏輯部分進(jìn)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(jìn)行安裝連接，其中單板機(jī)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(jìn)行整機(jī)連接，便能較好地實(shí)施本車用CVT的電子調(diào)控裝置；④然后按上面說(shuō)明書所述的兩個(gè)實(shí)施例及調(diào)控原理進(jìn)行實(shí)施和調(diào)控，便可達(dá)到本實(shí)用新型的目的。
權(quán)利要求1.一種車用無(wú)級(jí)變速器CVT電子調(diào)控裝置，其特征在于它主要由微計(jì)算機(jī)(6)、傳感器組件以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)中的相應(yīng)接口驅(qū)動(dòng)放大器等相互電氣連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為傳感器組件中的檔位選擇手柄的位置開關(guān)(8)、離合器狀態(tài)開關(guān)(10)、發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度或油門踏板的行程傳感器(12)、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速傳感器(13)、CVT輸入、輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器(14)、(15)分別通手柄檔位狀態(tài)S信號(hào)傳輸線、離合器狀態(tài)X信號(hào)傳輸電纜、油門開度或油門踏板行程狀態(tài)α信號(hào)傳輸線、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速ne信號(hào)傳輸電纜、CVT輸入、輸出軸轉(zhuǎn)速np、ne信號(hào)傳輸線與微計(jì)算機(jī)(6)相對(duì)應(yīng)的輸入接口相連接，微計(jì)算機(jī)(6)的輸出接口通過(guò)傳動(dòng)比調(diào)節(jié)量U傳輸纜、壓緊力調(diào)節(jié)量UL傳輸電纜與執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)的相應(yīng)接口驅(qū)動(dòng)放大器相連接；在微計(jì)算機(jī)(6)中，以固化程序的形式存貯了本車用CVT電子調(diào)控裝置的主調(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(dòng)機(jī)最佳特性表的理想轉(zhuǎn)速查表計(jì)算器(27)、發(fā)動(dòng)機(jī)功率速度特性表(28)、功率增量計(jì)算器(29)、理想轉(zhuǎn)速變化率微分計(jì)算器(30)、理想傳動(dòng)比計(jì)算器(31)、附加當(dāng)量傳動(dòng)比計(jì)算器(32)、加速度微分計(jì)算器(33)、實(shí)際傳動(dòng)比計(jì)算器(34)、附加當(dāng)量傳動(dòng)比變化率微分計(jì)算器(35)、調(diào)速率計(jì)算器(36)、含執(zhí)行調(diào)速任務(wù)量表的調(diào)控指令發(fā)生器(37)等邏輯上相對(duì)獨(dú)立的固化程序模塊通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)傳輸線或敷銅片相互連接構(gòu)成；當(dāng)車用CVT摩擦傳動(dòng)副配有液壓、電磁、氣動(dòng)或機(jī)械的壓緊力調(diào)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，本車用CVT電子調(diào)控裝置則增設(shè)有相應(yīng)的輔助調(diào)控單元(18)及調(diào)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)的接口驅(qū)動(dòng)放大器，其中輔助調(diào)控單元(18)由含表的實(shí)際壓緊力查表計(jì)算器(38)、理想壓緊力計(jì)算器(39)、含發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩速度特性表的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩查表計(jì)算器(40)、壓緊力調(diào)量計(jì)算器(41)、含執(zhí)行任務(wù)量表的調(diào)控指令發(fā)生器(42)等固化程序模塊通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)傳輸線或敷銅片相應(yīng)連接構(gòu)成；調(diào)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)的接口驅(qū)動(dòng)放大器包括用于實(shí)施傳動(dòng)比調(diào)節(jié)和傳動(dòng)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(jī)構(gòu)具體結(jié)構(gòu)類型不同而不同，它可以是由帶輪傳動(dòng)比控制閥的電磁線圈驅(qū)動(dòng)器(43)、管路壓力控制閥的電磁線圈驅(qū)動(dòng)器(44)、壓力油泵(45)、管路壓力控制閥(46)、帶輪傳動(dòng)比控制閥(47)通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)傳輸線相互連接構(gòu)成；本車用CVT電子調(diào)控裝置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(jī)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(dòng)機(jī)前端驅(qū)動(dòng)放大器、脈沖信號(hào)前置整形放大器、模擬信號(hào)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、二級(jí)管D5共同電氣連接構(gòu)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(jī)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共同電氣連接構(gòu)成，多功能I/O傳輸接口電路由雙D觸發(fā)器集成件IC9～I(xiàn)C11、可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器集成件IC8、與門集成件IC7、非門集成件IC6共同電氣連接構(gòu)成，中斷掃描判斷電路由編碼器集成件IC12、位置開關(guān)8、電阻R9～R11共同電氣連接構(gòu)成，電動(dòng)機(jī)前端驅(qū)動(dòng)放大器由光電藕合器集成件IC13～I(xiàn)C18、功率三極管T1～T4、二極管D1～D4共同電氣連接構(gòu)成，轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖信號(hào)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共同電氣連接構(gòu)成，位移傳感器的模擬信號(hào)前置放大器由放大器模塊AP4、電阻R2～R5、電位器W1共同電氣連接構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型是車用CVT電子調(diào)控裝置，它由微機(jī)、傳感器組件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的接口驅(qū)動(dòng)放大器共同電氣連接構(gòu)成，微機(jī)中固化存貯了主調(diào)控單元，當(dāng)車用CVT配有液壓、電磁、氣動(dòng)或機(jī)械的壓緊力調(diào)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，則增設(shè)固化有輔助調(diào)控單元及相應(yīng)的接口驅(qū)動(dòng)放大器。除此，還包括有中央處理器、地址鎖存器、可編程存貯器、隨機(jī)存貯器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、多寶腦I/O傳輸接口電路、中斷掃描判斷電路、電動(dòng)機(jī)前端驅(qū)動(dòng)放大器、前置放大器等電路。本實(shí)用新型能動(dòng)態(tài)、主動(dòng)的實(shí)現(xiàn)車用CVT調(diào)控，適應(yīng)性好，實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G05B15/00GK2210413SQ94219468
公開日1995年10月18日 申請(qǐng)日期1994年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月9日
發(fā)明者黃向東, 朱剛, 陳柄坤, 吳思光, 梁志剛 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)