Оптимальное управление ступенчатой трансмиссией транспортных средств

Abstract

Рассматривается актуальная задача оптимального выбора передаточных чисел трансмиссии транспортных средств (ТС), оснащенных двигателями внутреннего сгорания (ДВС) со ступенчатой коробкой передач, по критерию минимального расхода топлива. Анализ научно-технической литературы показал отсутствие простых и достаточно обоснованных алгоритмов управления энергоустановкой автомобиля, представляющей собой систему, состоящую из ДВС и регулируемой трансмиссии. Целью настоящей работы является теоретическое обоснование закона переключения передаточных чисел ступенчатой трансмиссии, обеспечивающего максимальную топливную экономичность для любого мощного и скоростного режима ТС. В основу предлагаемого метода положено однопараметрическое множество линейных преобразований, связывающих момент двигателя и его частоту вращения с тяговым усилием и скоростью ТС. Множеству передаточных чисел трансмиссии соответствует множество одноэкстремальных функций удельных расходов топлива. Множество точек линий равных уровней расходов топлива, соответствующих двум соседним значениям передаточных чисел трансмиссии, образует линию переключения передач. Предложен соответствующий алгоритм переключения передаточных чисел, обеспечивающий наиболее экономичное функционирование энергоустановки ТС в условиях переменных силовых и скоростных режимов.

The actual problem of optimal selection of means of transport (MT) gear ratios, equipped with internal combustion engines (ICE) with a step-by-step gearbox according to the criterion of minimum fuel consumption is considered in the article. An analysis of the scientific and technical literature has showed the absence of simple and sufficiently justified algorithms for controlling the vehicle’s power plant, which is a system that consists of an ICE and an adjustable transmission. The aim of this work is the theoretical justification of the law of gear ratios shifting of a step-by-step transmission, ensuring maximum fuel efficiency for any power and speed mode of MT. The proposed method is based on set of linear transformations that connect the engine moment and engine speed with a traction force and a speed of MT. The set of gear ratios correspond to the set of one-extremal functions of specific fuel consumptions. The set of points of equal levels lines corresponding to two neighboring values of the gear ratios of the transmission forms a gear shift line. An appropriate algorithm for switching gear ratios is proposed, which ensures the most efficient operation of a power plant of MT in conditions of variable power and speed modes.