新型回流式液力机械自动变速传动系统设计理论与控制方法

To break through shackles of the design theory and foreign patent protection of existing hydraulic automatic transmission system, a new design idea of hydraulic automatic transmission system with reflux power is originally proposed. In this transmission system, inherent characteristics of power split and speed synthesis of planetary gear are taken fully advantage of. The hydraulic torque converter is reversely placed in the reflux power path while the gearbox is placed in the main power path. Compared with the existing hydraulic automatic transmission system, the characteristic of increasing torque in the low-speed state of torque converter is not only retained in the new automatic transmission system with reflux power, but also transmission efficiency is improved significantly. Moreover,the continuous speed ratio is achieved fully in the whole ratio changing range. As a result, the operating state of the engine is optimized and the work efficiency of the entire powertrain is further improved. Therefore,by trying to study a series of basic scientific problems of hydraulic automatic transmission system with reflux power, including basic characteristics and related influencing factors, design method and parameter optimization, starting up and shifting control method, dynamic character- istics in shifting process, hydraulic control system design method, etc, the design theory and control method of the new hydraulic automatic transmission system with the characteristic of reflux speed regulation will be established. This research results provides a theoretical support for promoting the research and development ability of China in automotive automatic transmission industry.

突破现有液力机械自动变速器设计理念的束缚和国外专利保护的禁锢，原创性地提出回流式液力机械自动变速传动的设计思想。该传动系统充分利用行星排固有的功率分流和速度合成的特性，将液力变矩器反置于回流路径，而挡位变速器则前置于主传动路径。与现有液力机械自动变速传动系统相比，在保留液力变矩器低速增扭效果的前提下，回流变速传动系统可显著地提高系统传动效率，同时实现整个传动系统的全程无级调速，从而改善发动机的运行状态，进一步提升整个动力传动系统的工作效率。为此，拟通过对回流式液力机械变速传动系统的结构创新设计及基础特性分析、结构与性能参数优化设计方法、变速传动系统控制方法、换挡过程动态特性分析、液压控制系统设计方法等一系列基础性科学问题的研究，创建一种具备回流调速特征的新型液力机械自动变速传动系统的设计理论和控制方法，为提升我国汽车自动变速器的自主研制开发能力提供理论支撑。

突破了现有液力机械自动变速器设计理念的束缚和国外专利保护的禁锢，原创性地提出回流式液力机械自动变速传动的设计思想。该传动系统充分利用行星排固有的功率分流和速度合成的特性，将液力变矩器反置于回流路径，而挡位变速器则前置于主传动路径。与现有液力机械自动变速传动系统相比，在保留液力变矩器低速增扭效果的前提下，回流变速传动系统可显著地提高系统传动效率，同时实现整个传动系统的全程无级调速，从而改善发动机的运行状态，进一步提升整个动力传动系统的工作效率，为提升我国自动变速器的自主研制开发能力提供理论支撑。所取得的成果主要体现在：.1）通过对回流式液力机械变速传动系统的结构创新设计及基础特性分析、结构与性能参数优化设计方法、变速传动系统控制方法、换挡过程动态特性分析、液压控制系统设计方法等一系列基础性科学问题的研究，创建一种具备回流调速特征的新型液力机械自动变速传动系统的设计理论和控制方法；.2）建立了回流式液力机械自动变速传动系统的参数设计方法，提出了回流传动系统中应选用负透穿特性液力变矩器以确保与动力源的联合工作特性合理性的设计原则；.3）针对回流式液力机械自动变速传动系统分段无级变速的特点，确定了回流传动系统最佳燃油经济性和最佳动力性换挡曲线的制定方法，并采用DP算法对换挡曲线进行了优化。结果显示：不仅有效地减少了燃油消耗，而且有效地减少了换挡次数；.4）针对回流式液力机械自动变速传动系统换挡过程中，系统效率存在大幅波动的问题，提出了回流传动系统换挡效率补偿控制算法，有效地抑制了因传动效率突变所带来的系统冲击问题。.研究结果表明：以装载机传动系统为例，回流传动系统最高效率和整个工作区间等效效率分别为90.87%与83.45%，比分流传动系统中相应的效率分别提高5.1%与9.89%；起步变矩比达到4.87，比分流传动提高80%；对转矩波动具有明显抑制作用，有效地保护了传动系统并延长了使用寿命。