個變速比|可求得對應(yīng)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速義，為避免發(fā) 動機(jī)工作在外特性上，實際轉(zhuǎn)矩應(yīng)限制在外特性以內(nèi)，保證發(fā)動機(jī)有一定的轉(zhuǎn)矩儲備，根據(jù) 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速求出發(fā)動機(jī)對應(yīng)的極限轉(zhuǎn)矩，根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩可計算HMCVT的效率 和發(fā)動機(jī)燃油消耗率，若功率大于
_ Xa發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩。
[0025] (3)判斷,/?是否最大，若最大，則對應(yīng)變速比即是最佳變速比，若不是最 大則進(jìn)入下一個循環(huán)計算； (4) 若變速器輸出功率大于發(fā)動機(jī)最大功率，則最佳變速比取值為變速器輸出轉(zhuǎn)矩和 發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩之比； (5) 當(dāng)發(fā)動機(jī)、變速器轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩以及變速比都達(dá)到極限值時結(jié)束循環(huán)。
[0026] 優(yōu)化變量包括變速器變速比和發(fā)動機(jī)工作點，優(yōu)化目標(biāo)是:_ /|纟最大。約束條件 包括發(fā)動機(jī)和變速器的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩約束，變速比約束和功率約束。拖拉機(jī)滑轉(zhuǎn)率根據(jù)滑轉(zhuǎn)率 特性曲線求出，不同路面狀況下滑轉(zhuǎn)率特性曲線以數(shù)學(xué)表達(dá)式形式存儲在內(nèi)存單元中。
[0027] 為了實現(xiàn)快速實時控制，優(yōu)化計算出的變速器最佳速比和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以數(shù)表的形 式存儲在控制器內(nèi)存單元中，采用插值算法可以求出任一車速和牽引負(fù)載下對應(yīng)的變速器 最佳變速比和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0028] 如圖2所示，無級變速拖拉機(jī)生產(chǎn)率-經(jīng)濟(jì)性綜合最佳變速時發(fā)動機(jī)、變速器協(xié)同 控制原理，由拖拉機(jī)牽引力求出驅(qū)動力和變速器轉(zhuǎn)矩，根據(jù)拖拉機(jī)滑轉(zhuǎn)率特性曲線，計算出 車輛滑轉(zhuǎn)率;根據(jù)目標(biāo)速度，計算出拖拉機(jī)理論速度和變速器轉(zhuǎn)速，由最佳變速比表，求出 變速器最佳變速比和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和最佳變速比分別調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)和變速器 變速比。為保證車速穩(wěn)定，對車速進(jìn)行反饋控制。
[0029] 如圖3所示，拖拉機(jī)生產(chǎn)率-經(jīng)濟(jì)性綜合最佳變速規(guī)律和控制系統(tǒng)原理，牽引力傳 感器和車速傳感器信號輸入到變速ECU的信號處理單元，信號經(jīng)過處理后傳到發(fā)動機(jī)負(fù)荷 判定單元和協(xié)同控制單元，經(jīng)過計算求出發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和變速器最佳變速比，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速指 令輸入到發(fā)動機(jī)ECU，控制調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，最佳變速比指令輸入到HMCVT液壓控制單元，控 制調(diào)節(jié)變速器斜盤傾角，改變變量栗的排量比，實現(xiàn)無級變速。
[0030] 如圖4所示，拖拉機(jī)生產(chǎn)率-經(jīng)濟(jì)性綜合最佳變速控制時發(fā)動機(jī)、栗-馬達(dá)控制系統(tǒng) 原理，發(fā)動機(jī)采用電子調(diào)速，電子調(diào)速器接收發(fā)動機(jī)指令轉(zhuǎn)速，輸出齒條位移驅(qū)動信號，控 制油栗齒條位移，調(diào)整供油量，進(jìn)而改變發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，保證發(fā)動機(jī)實際轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速一 致，調(diào)速器實時測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與齒條位移，采用閉環(huán)方式控制齒條位移和轉(zhuǎn)速。
[0031 ]本發(fā)明中，如圖4所示，變量栗-定量馬達(dá)采用閉式傳動，電液比例電磁閥1接收變 速器斜盤傾角電信號，經(jīng)過放大器后，控制油缸柱塞2運動，推動斜盤發(fā)生偏轉(zhuǎn)，改變變量栗 的排量比。電液比例電磁閥1通過油缸柱塞2的機(jī)械剛性反饋，實現(xiàn)閉式控制，使斜盤傾角與 控制電流成比例變化。為避免加減速時斜盤旋轉(zhuǎn)過快造成油路壓力達(dá)到最高工作壓力，安 全閥在主油路油壓超過設(shè)定值時，對控制油路泄壓;溢流閥3在主油路油壓超過最大值時， 對油路溢流，保護(hù)栗-馬達(dá)系統(tǒng)的安全;沖洗閥將主油路低壓側(cè)的少量油液溢流回油路，起 到?jīng)_洗油路雜質(zhì)和降溫的作用，避免油溫過高影響液壓系統(tǒng)的性能和泄漏;栗-馬達(dá)的泄漏 和沖洗閥的溢流油液流入冷卻器，冷卻之后回流到油箱循環(huán)使用。高壓溢流閥4,是當(dāng)主油 路壓力最大壓力值時對主油路保護(hù);穩(wěn)壓溢流閥5,使從油箱7出來的油穩(wěn)壓;進(jìn)入油箱7的 油需要經(jīng)過過濾器6進(jìn)行過濾。
【主權(quán)項】
1. 一種無級變速拖拉機(jī)控制系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)、液壓機(jī)械無級變速器、車速傳感器、牽 引力傳感器、發(fā)動機(jī)電子控制單元、變速器電子控制單元、變速器液壓控制單元，其特征在 于:所述的液壓機(jī)械無級變速器包括機(jī)械變速機(jī)構(gòu)、液壓調(diào)速機(jī)構(gòu)以及將機(jī)械和液壓動力 進(jìn)行匯流合成的行星齒輪機(jī)構(gòu)，液壓調(diào)速機(jī)構(gòu)是由電液比例變量栗和定量馬達(dá)組成的閉式 液壓調(diào)速機(jī)構(gòu)，電液比例變量栗包括電液比例電磁閥、油缸柱塞和斜盤； 其中，牽引力傳感器和車速傳感器的輸出端與變速器電子控制單元的輸入端連接，變 速器電子控制單元的輸出端與發(fā)動機(jī)電子控制單元、變速器液壓控制單元的輸入端連接， 變速器液壓控制單元根據(jù)最佳變速比輸出斜盤傾角的控制信號，電液比例電磁閥接收該控 制信號，經(jīng)過放大器后，控制油缸柱塞運動，推動斜盤發(fā)生偏轉(zhuǎn)，改變變量栗的排量比，實現(xiàn) 無級變速。2. 使用如權(quán)利要求1所述的一種無級變速拖拉機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包 括以下步驟： 步驟一、分別將發(fā)動機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速范圍設(shè)定為1300~2300 r/min，發(fā)動機(jī)的輸入轉(zhuǎn) 矩1^設(shè)定為0~1200 Ν ·πι，其中，公式（1)變速器的變速比為發(fā)動機(jī)的輸入角速度，單位為rad/s，為變速器的輸出角速度，單位為rad/s; Ib為變 速器的輸出轉(zhuǎn)矩，單位為N · m;設(shè)定拖拉機(jī)的牽引力i7；的范圍為0.01~80kN，每步驟的增量 Δ/、=1 kN; 步驟二、利用車速傳感器和力傳感器分別測得拖拉機(jī)的行駛速度和牽引阻力，根據(jù)公 式(2)，分別求得變速器的輸出角速度 和輸出轉(zhuǎn)矩7^，兒十，泔轉(zhuǎn)率占二0.5565，+.0,0079以|>(0.1!8€>"-〇1?!<;沖("-0,1洶巧） ;滾動摩擦力=_媒，單位為N，其中，戶為摩擦系數(shù)，:#=0.05~0.75，m為拖拉機(jī)整車質(zhì) 量，單位為kg; V為拖拉機(jī)的行駛速度，單位為m/s; Γ為拖拉機(jī)的驅(qū)動輪半徑，單位為m; I為 拖拉機(jī)主傳動比；設(shè)定_.分=0.01~40km/h，每步驟的增量:Ατ??=__1; 步驟三、利用步驟二求得的變速器的輸出轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩$，若，則進(jìn)行下一步驟；否則，最佳變速比，將該最佳變速比存儲后，并返回至步驟二 利用優(yōu)化計算設(shè)定的增量重新計算；其中，為發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩，單位為為 發(fā)動機(jī)最大輸出功率，單位為W; 步驟四、將變速器的變速比$設(shè)定為0.01~2.24,每步驟的增量Δ&: 0.01，利用公式 (1)，由設(shè)定的變速比:?和變速器的輸出轉(zhuǎn)31牛判斷是否滿 足13002300,若滿足，則進(jìn)行下一步驟;否則，根據(jù)每步驟的增量二0:,?重新選 取變速比·； (1) 、若|循環(huán)結(jié)束，則根據(jù)步驟二設(shè)定的增量·=1重新選取*，否則，返回步驟三； (2) 、若ν循環(huán)結(jié)束，則根據(jù)步驟一設(shè)定的增量Δ轉(zhuǎn)=1重新選取f；，否則，返回步驟二； (3 )、若茗循環(huán)結(jié)束，則全部結(jié)束，否則，返回步驟一； 步驟五、利用公式(4，根 據(jù)步驟四計算的^^求發(fā)動機(jī)對應(yīng)的極限轉(zhuǎn)矩1^&，并設(shè)定每步驟的增量透!；=機(jī);利用 公式(5.求得拖拉機(jī)比油耗:g:r，其中，:?為發(fā)動機(jī)燃油消耗率，％ =_戀_術(shù)，衡為變速器傳動 效率;_二德露-表利用公式⑴轉(zhuǎn)二_ 位為W;判斷齡是否最大，若:轉(zhuǎn)/:為最大，則對應(yīng)變速比即是最佳變速比；否則，返回步驟 四。
【專利摘要】一種無級變速拖拉機(jī)控制系統(tǒng)及其控制方法，該控制系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、液壓機(jī)械無級變速器、車速傳感器、牽引力傳感器、發(fā)動機(jī)電子控制單元、變速器電子控制單元、變速器液壓控制單元；本發(fā)明采用最大表征拖拉機(jī)生產(chǎn)率-經(jīng)濟(jì)性綜合最佳，通過對變速器變速比優(yōu)化計算得到滿足拖拉機(jī)生產(chǎn)率-經(jīng)濟(jì)性綜合最佳的最佳變速比和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，能夠保證拖拉機(jī)在取得較大生產(chǎn)率的前提下，仍有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。
【IPC分類】B60W10/06, B60W10/103, B60W30/18
【公開號】CN105711581
【申請?zhí)枴緾N201610189857
【發(fā)明人】張明柱, 郝曉陽, 尹玉鑫, 王婷婷, 崔明明, 王全勝, 白東洋
【申請人】河南科技大學(xué)
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2016年3月30日