[发明专利]一种液力传动系统的自动变速方法

说明书

技术领域

一种液力传动系统的自动变速方法，涉及机械传动领域。

背景技术

液力变矩器是一种广泛应用的传动装置，主要由泵轮、涡轮和导轮构成，泵轮与原动机相连，涡轮与输出装置相连。它大量应用在各种车辆尤其是工程机械的传动系统中，它用在传动系统中具有许多突出的优点：它具有无级变速和变矩能力，使传动系统具有自动适应能力；作为一种柔性传动，它可阻隔发动机的扭转振动，降低冲击振动和传动系的动载荷，延长传动部件的使用寿命；结构简单可靠，无机械磨损，使用寿命长。

液力变矩器虽然具有上述诸多优点，但其缺点也是明显的，就是传动效率低且随载荷的变化而变化。液力变矩器的传动效率最高不到百分之九十，其效率是其转速比i(涡轮与泵轮转速的比值)的函数，普通液力变矩器的原始特性曲线如图1所示，呈抛物线形状，当转速比i等于最佳转速比i^*，液力变矩器工作于高效点，其传动效率最高为η^*；而当转速比i偏离i^*时液力变矩器的效率便急剧下降，普通液力变矩器在小转速比和大转速比时效率都很低。由于工程机械的载荷变化复杂，液力变矩器的转速比波动大，从而导致其传动效率低下。

传统的液力传动布置方式如图2所示，液力变矩器传递的动力由泵轮输入，涡轮输出，泵轮与内燃机相连，涡轮与变速器相连。现代车辆上所用的液力变矩器基本为三元件液力变矩器，三元件液力变矩器一般不具有透穿性或其透穿性可以忽略不计，也就是说泵轮基本不受涡轮的影响，当外载荷发生改变时，泵轮的转速和转矩基本不发生变化。由于泵轮与内燃机相连，所以内燃机的工况处于较稳定状态，即使外载荷增大很多，内燃机也不会熄火。内燃机与液力变矩器的匹配如图3所示，内燃机始终工作于最大功率点，由图4所示的内燃机外特性曲线可以看出，当内燃机工作于最大功率点时，其输出扭矩并非最大，内燃机的潜能没有得到充分利用。

外载荷增大时，液力变矩器的转速比要减小；外载荷减小时，液力变矩器的转速比要增大。因此，当载荷变化较大时，液力变矩器的传动效率波动较大，使得传动系统效率低且波动大。当车辆的工况发生较大的变化时，通常是对车辆变速器进行换挡操作，从而改变液力变矩器的转速比，使它具有较高的传动效率。当载荷增大时，变速器调至低速挡；当载荷减小时，变速器调至高速挡。换挡操作通常由驾驶员手动完成，手动换挡既不能正确把握换挡时机，又使驾驶员的劳动强度增大。此外，变速器各挡位所对应的传动比分布在一个较宽的范围，很难将液力变矩器的工况调节到高效点。为解决这一问题，变速器的挡位数越来越多，目前，重型车辆上所用的变速器最多已达十六个挡位。变速器挡位数的增多，不仅使变速器的成本大幅上升，而且换挡更加频繁且换挡时机不易确定。

发明内容

本发明的目的：提供一种液力传动系统的自动调速方法，在不增加现有变速器挡位的基础上，可将液力变矩器调节至高效点工况。

本发明的技术方案：液力变矩器效率调节的传统方法是对变速器进行换挡操作，变速器换挡只改变了液力变矩器输出端的所传递的力矩大小，输入端传递的力矩并没有改变。本发明在传统的液力传动系统中增加磁粉离合器和智能控制单元，将内燃机、液力变矩器、变速器和磁粉离合器集成为一个系统研究，通过智能控制单元自动变速，使系统的传动效率提高。自动变速的主要目标是改变液力变矩器的转速比，使它工作于高效点。自动变速的方法是变速器和磁粉离合器组合使用，对液力变矩器输入端和输出端传递的力矩同时调节，变速器对液力变矩器进行有级调节，磁粉离合器对液力变矩器进行无级调节。变速器起粗调作用，磁粉离合器起细调作用。

附图说明

图1液力变矩器原始特性曲线

图2传统的液力传动系统布置方式

图3内燃机与液力变矩器的匹配

图4内燃机外特性曲线

图5技术路线

图6控制流程图

具体实施方式

本发明采用的技术路线如图5所示，在内燃机和变速器间增加磁粉离合器，使磁粉离合器与液力变矩器并联。由电子控制单元检测传动系统各部分的状态并采取相应的控制措施，目的是使液力变矩器工作于高效点。