商用車智能離合系統(tǒng)研究

柯何俊 王永紅

摘 要：文章通過對目前主流商用車機械液控氣助力離合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理及市場應(yīng)用過程中存在的問題分析，明確智能離合系統(tǒng)研究的意義及設(shè)計思路。根據(jù)現(xiàn)有機械液控氣助力離合系統(tǒng)需解決的問題及應(yīng)對策略分析，構(gòu)建智能離合系統(tǒng)的設(shè)計方案，并對智能離合系統(tǒng)工作原理及有益效果進行簡要闡述。智能離合系統(tǒng)與現(xiàn)有機械液控氣助力離合系統(tǒng)相比，具有機構(gòu)設(shè)計簡單，離合控制精準(zhǔn)，換擋操縱平順，提高駕駛舒適性，智能化科技感強等一系列優(yōu)勢，是商用車技術(shù)未來發(fā)展的方向。

關(guān)鍵詞：機械液控氣助力離合系統(tǒng);智能離合系統(tǒng)

中圖分類號：U463.211? 文獻標(biāo)識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）15-115-03

Abstract： The Article Based on the analysis of the structural principle and problems existing in the market application process of the mechanical hydraulic gas-assisted clutch system of the mainstream commercial vehicles， the significance and design ideas of the intelligent clutch system research are clarified. Based on the analysis of the problems and counter -measures of the existing mechanical hydraulic gas-assisted clutch system， the design scheme of the intelligent clutch system is constructed， and the working principle and beneficial effect of the intelligent clutch system are briefly described. Compared with the existing mechanical hydraulic-gas-assisted clutch system， the intelligent clutch system has a series of advantages such as simple mechanism design， accurate clutch control， smooth gear shift operation， improved driving comfort， and strong sense of intelligent science and technology， which is the future development direction of commercial vehicle technology.

Keywords： Mechanical hydraulic pneumatic clutch system; Intelligent clutch system

CLC NO.： U463.211? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）15-115-03

引言

商用車特別是中、重型商用車，因檔位多，工況復(fù)雜，換檔頻繁，離合器操縱繁重，駕駛強度非常大。隨著國內(nèi)卡車駕駛員對于駕駛舒適性的要求越來越高，市場對于具有自動控制功能的產(chǎn)品需求也越來越高。傳動系統(tǒng)組件電子化、 自動化及智能化，是商用車技術(shù)未來發(fā)展的方向。

本文旨在對比傳統(tǒng)離合系統(tǒng)與新型智能離合系統(tǒng)，研討智能離合系統(tǒng)的工作原理及市場應(yīng)用前景。

1 現(xiàn)有傳統(tǒng)離合系統(tǒng)介紹

目前主流的商用車離合系統(tǒng)為機械液控氣助力離合系統(tǒng)，主要由離合踏板、離合油壺、離合總泵、離合助力器、分離撥叉、分離軸承、液壓、氣壓管路及相關(guān)接頭等零部件組成。

1.1 機械液控氣助力離合系統(tǒng)工作原理

工作原理如圖1所示：踩下離合踏板，推動離合總泵內(nèi)活塞下行，液壓油經(jīng)液壓管路推動離合助力器液壓缸活塞前行，打開助力器氣缸氣源通道，在整車氣壓作用下助力器氣缸活塞前行，推動分離撥叉運動，撥動分離軸承克服離合壓盤的分離力，從而實現(xiàn)離合器的分離。松開離合踏板后，總泵活塞上移，打開泄壓孔釋壓，液壓回流至油壺，離合助力器液壓缸液壓回流關(guān)閉氣缸氣源通道，同時打開氣缸排氣通道，助力器氣缸排氣，離合器在壓盤的壓緊力的作用下實現(xiàn)離合器結(jié)合。

1.2 傳統(tǒng)離合系統(tǒng)在應(yīng)用過程中存在的問題

（1）傳動離合系統(tǒng)由機械部件及液壓、氣壓管路組成，涉及零部件較多，部分零部件（總泵、分泵等）市場故障率較高，引起顧客抱怨。

（2）該系統(tǒng)需要人為進行離合的分離/結(jié)合控制，因個體操控熟練程度，使用工況差異，以及受系統(tǒng)機械、液壓杠桿傳動效率的影響，很難實現(xiàn)離合器的精準(zhǔn)控制，易造成離合器異常磨損故障。

（3）系統(tǒng)的傳動由多套機械、液壓杠桿機構(gòu)組合而成，傳動效率較低，且傳動效率穩(wěn)定性差，在操控過程中易出現(xiàn)離合高、離合低、離合分離不徹底等系統(tǒng)性故障，易造成離合系統(tǒng)失效或換擋操控不順。

（4）由于商用車、特別是中、重卡產(chǎn)品使用工況較為復(fù)雜，在需要頻繁起停或換擋操作時，易造成駕駛員操控疲勞。

（5）液壓系統(tǒng)相關(guān)部件件易出現(xiàn)漏油等故障，導(dǎo)致系統(tǒng)失效。

（6）故障不易排除，由于該系統(tǒng)涉及零部件較多，當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)故障時，需要對每個相關(guān)零部件逐一進行故障排查，故障排查過程復(fù)雜，同時由于駕駛員的操縱習(xí)慣的個體差異對系統(tǒng)性能的影響也較大，易出現(xiàn)反復(fù)發(fā)生且無法有效解決的疑難問題，造成客戶抱怨，降低車輛使用效率。

2 智能離合系統(tǒng)研究

2.1 智能離合系統(tǒng)研究的意義

智能離合系統(tǒng)可以有效解決傳統(tǒng)液控氣助力離合系統(tǒng)存在的系統(tǒng)及零部件故障高、故障排除困難、傳動效率低、操控穩(wěn)定性差、頻繁操控易產(chǎn)生疲勞等一系列問題，滿足市場客戶對于駕駛舒適性、智能控制等方面需求，實現(xiàn)智能化操作，降低車輛駕駛強度。

2.2 商用車智能離合系統(tǒng)設(shè)計思路

智能離合系統(tǒng)需解決的實際問題及應(yīng)對策略分析：

2.3 商用車智能離合系統(tǒng)方案

通過以上問題分析，新型智能離合系統(tǒng)首先應(yīng)設(shè)計一套簡單的離合執(zhí)行機構(gòu)用以執(zhí)行離合器的分離結(jié)合操作，該結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量減少杠桿機構(gòu)的應(yīng)用以提高傳動效率，其次可以通過采集用戶意圖，實現(xiàn)離合器智能控制，同時具備故障診斷功能。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示：

2.3.1 分離執(zhí)行機構(gòu)

包含離合分離執(zhí)行器、進排氣流量控制閥及其供氣管路等，其中，分離執(zhí)行器設(shè)計為一種氣動分離軸承機構(gòu)，直接作用于離合器壓盤分離指，通過進排氣流量控制閥接通整車氣源，從而執(zhí)行離合器的分離與結(jié)合操作。

2.3.2 智能控制系統(tǒng)

包含智能離合控制器及安裝于發(fā)動機、變速箱、換擋器、離合器、離合執(zhí)行機構(gòu)、流量控制閥、制動踏板等相關(guān)零部件相應(yīng)位置上的各類傳感器。控制器通過整車CAN總線與各類傳感器信號進行實時交互，并經(jīng)過計算分析，精準(zhǔn)控制進排氣流量控制閥的進排氣壓力，從而控制離合執(zhí)行機構(gòu)的運動，實現(xiàn)離合器的分離與結(jié)合。

2.3.3 智能離合系統(tǒng)工作原理

2.3.3.1 離合器的分離/結(jié)合

制動踏板位置信號、換擋意圖信號、擋位信號、車速轉(zhuǎn)速信號、離合器溫度信號等直接或通過CAN總線間接反饋給智能離合控制器，控制器經(jīng)計算分析與邏輯判斷，控制進排氣流量閥中進排氣閥的開閉，從而控制分離執(zhí)行器的運動方向，實現(xiàn)離合器的分離與結(jié)合。

當(dāng)進氣閥打開排氣閥關(guān)閉時，分離執(zhí)行器接通整車氣源后推動離合壓盤實現(xiàn)離合器分離。當(dāng)排氣閥打開進氣閥關(guān)閉時，在離合器壓盤壓緊力的反作用下推動分離執(zhí)行器回位，實現(xiàn)離合器結(jié)合。

2.4 智能離合系統(tǒng)的有益效果

（1）智能離合系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)離合系統(tǒng)中故障高發(fā)的液控機構(gòu)（如離合總泵、助力器等），將大大降低整車離合系統(tǒng)的故障率，提高整車運行效率。

（2）智能離合系統(tǒng)與傳統(tǒng)液控氣助力離合系統(tǒng)相比，能更精確的控制離合器的分離與結(jié)合，提高換擋操作的平順性。

（3）智能離合系統(tǒng)可根據(jù)離合器磨損情況進行自適應(yīng)的補償，同時，對離合器進行過載保護，避免離合器異常磨損，提高離合器的使用壽命。

（4）智能離合系統(tǒng)中離合執(zhí)行機構(gòu)取消了傳統(tǒng)離合系統(tǒng)中的機械、液壓杠桿機構(gòu)，傳動效率更高，離合響應(yīng)更靈敏。

（5）智能離合系統(tǒng)在整車運行過程中無需人員進行離合操控，徹底釋放了左腳，有效避免了頻繁起停及換擋過程中的操作疲勞，提高了整車操控舒適性。

（6）智能離合系統(tǒng)帶有故障診斷功能，能有效降低故障排查難度，提高用車效率。

3 結(jié)論

與傳統(tǒng)機械液控離合系統(tǒng)相比，智能離合系統(tǒng)具有機構(gòu)設(shè)計簡單，離合控制精準(zhǔn)，換擋操縱平順，提高駕駛舒適性，智能化科技感強等一系列優(yōu)勢，更符合現(xiàn)代社會年輕群體的消費價值觀。同時，與AMT變速箱產(chǎn)品相比具有成本低、控制系統(tǒng)簡單、標(biāo)定程序適應(yīng)性強等優(yōu)勢，作為商用車向自動變速箱發(fā)展過程中的過渡產(chǎn)品，適于在部分離合系統(tǒng)故障高發(fā)，工況較為復(fù)雜、客戶要求較高的商用車產(chǎn)品上推廣應(yīng)用。

參考文獻

[1] 王霄鋒.汽車底盤設(shè)計.[M]清華大學(xué)出版社，2018.01.

[2] 陳家瑞.汽車構(gòu)造（下冊）.[M]人民交通出版社，第3版，2001.02.