商用车智能离合系统研究

柯何俊 王永红

摘 要：文章通过对目前主流商用车机械液控气助力离合系统结构原理及市场应用过程中存在的问题分析，明确智能离合系统研究的意义及设计思路。根据现有机械液控气助力离合系统需解决的问题及应对策略分析，构建智能离合系统的设计方案，并对智能离合系统工作原理及有益效果进行简要阐述。智能离合系统与现有机械液控气助力离合系统相比，具有机构设计简单，离合控制精准，换挡操纵平顺，提高驾驶舒适性，智能化科技感强等一系列优势，是商用车技术未来发展的方向。

关键词：机械液控气助力离合系统;智能离合系统

中图分类号：U463.211  文献标识码：A  文章编号：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

商用車特别是中、重型商用车，因档位多，工况复杂，换档频繁，离合器操纵繁重，驾驶强度非常大。随着国内卡车驾驶员对于驾驶舒适性的要求越来越高，市场对于具有自动控制功能的产品需求也越来越高。传动系统组件电子化、 自动化及智能化，是商用车技术未来发展的方向。

本文旨在对比传统离合系统与新型智能离合系统，研讨智能离合系统的工作原理及市场应用前景。

1 现有传统离合系统介绍

目前主流的商用车离合系统为机械液控气助力离合系统，主要由离合踏板、离合油壶、离合总泵、离合助力器、分离拨叉、分离轴承、液压、气压管路及相关接头等零部件组成。

1.1 机械液控气助力离合系统工作原理

工作原理如图1所示：踩下离合踏板，推动离合总泵内活塞下行，液压油经液压管路推动离合助力器液压缸活塞前行，打开助力器气缸气源通道，在整车气压作用下助力器气缸活塞前行，推动分离拨叉运动，拨动分离轴承克服离合压盘的分离力，从而实现离合器的分离。松开离合踏板后，总泵活塞上移，打开泄压孔释压，液压回流至油壶，离合助力器液压缸液压回流关闭气缸气源通道，同时打开气缸排气通道，助力器气缸排气，离合器在压盘的压紧力的作用下实现离合器结合。

1.2 传统离合系统在应用过程中存在的问题

（1）传动离合系统由机械部件及液压、气压管路组成，涉及零部件较多，部分零部件（总泵、分泵等）市场故障率较高，引起顾客抱怨。

（2）该系统需要人为进行离合的分离/结合控制，因个体操控熟练程度，使用工况差异，以及受系统机械、液压杠杆传动效率的影响，很难实现离合器的精准控制，易造成离合器异常磨损故障。

（3）系统的传动由多套机械、液压杠杆机构组合而成，传动效率较低，且传动效率稳定性差，在操控过程中易出现离合高、离合低、离合分离不彻底等系统性故障，易造成离合系统失效或换挡操控不顺。

（4）由于商用车、特别是中、重卡产品使用工况较为复杂，在需要频繁起停或换挡操作时，易造成驾驶员操控疲劳。

（5）液压系统相关部件件易出现漏油等故障，导致系统失效。

（6）故障不易排除，由于该系统涉及零部件较多，当出现系统故障时，需要对每个相关零部件逐一进行故障排查，故障排查过程复杂，同时由于驾驶员的操纵习惯的个体差异对系统性能的影响也较大，易出现反复发生且无法有效解决的疑难问题，造成客户抱怨，降低车辆使用效率。

2 智能离合系统研究

2.1 智能离合系统研究的意义

智能离合系统可以有效解决传统液控气助力离合系统存在的系统及零部件故障高、故障排除困难、传动效率低、操控稳定性差、频繁操控易产生疲劳等一系列问题，满足市场客户对于驾驶舒适性、智能控制等方面需求，实现智能化操作，降低车辆驾驶强度。

2.2 商用车智能离合系统设计思路

智能离合系统需解决的实际问题及应对策略分析：

2.3 商用车智能离合系统方案

通过以上问题分析，新型智能离合系统首先应设计一套简单的离合执行机构用以执行离合器的分离结合操作，该结构应尽量减少杠桿机构的应用以提高传动效率，其次可以通过采集用户意图，实现离合器智能控制，同时具备故障诊断功能。具体结构如图2所示：

2.3.1 分离执行机构

包含离合分离执行器、进排气流量控制阀及其供气管路等，其中，分离执行器设计为一种气动分离轴承机构，直接作用于离合器压盘分离指，通过进排气流量控制阀接通整车气源，从而执行离合器的分离与结合操作。

2.3.2 智能控制系统

包含智能离合控制器及安装于发动机、变速箱、换挡器、离合器、离合执行机构、流量控制阀、制动踏板等相关零部件相应位置上的各类传感器。控制器通过整车CAN总线与各类传感器信号进行实时交互，并经过计算分析，精准控制进排气流量控制阀的进排气压力，从而控制离合执行机构的运动，实现离合器的分离与结合。

2.3.3 智能离合系统工作原理

2.3.3.1 离合器的分离/结合

制动踏板位置信号、换挡意图信号、挡位信号、车速转速信号、离合器温度信号等直接或通过CAN总线间接反馈给智能离合控制器，控制器经计算分析与逻辑判断，控制进排气流量阀中进排气阀的开闭，从而控制分离执行器的运动方向，实现离合器的分离与结合。

当进气阀打开排气阀关闭时，分离执行器接通整车气源后推动离合压盘实现离合器分离。当排气阀打开进气阀关闭时，在离合器压盘压紧力的反作用下推动分离执行器回位，实现离合器结合。

2.4 智能离合系统的有益效果

（1）智能离合系统取消了传统离合系统中故障高发的液控机构（如离合总泵、助力器等），将大大降低整车离合系统的故障率，提高整车运行效率。

（2）智能离合系统与传统液控气助力离合系统相比，能更精确的控制离合器的分离与结合，提高换挡操作的平顺性。

（3）智能离合系统可根据离合器磨损情况进行自适应的补偿，同时，对离合器进行过载保护，避免离合器异常磨损，提高离合器的使用寿命。

（4）智能离合系统中离合执行机构取消了传统离合系统中的机械、液压杠杆机构，传动效率更高，离合响应更灵敏。

（5）智能离合系统在整车运行过程中无需人员进行离合操控，彻底释放了左脚，有效避免了频繁起停及换挡过程中的操作疲劳，提高了整车操控舒适性。

（6）智能离合系统带有故障诊断功能，能有效降低故障排查难度，提高用车效率。

3 结论

与传统机械液控离合系统相比，智能离合系统具有机构设计简单，离合控制精准，换挡操纵平顺，提高驾驶舒适性，智能化科技感强等一系列优势，更符合现代社会年轻群体的消费价值观。同时，与AMT变速箱产品相比具有成本低、控制系统简单、标定程序适应性强等优势，作为商用车向自动变速箱发展过程中的过渡产品，适于在部分离合系统故障高发，工况较为复杂、客户要求较高的商用车产品上推广应用。

参考文献

[1] 王霄锋.汽车底盘设计.[M]清华大学出版社，2018.01.

[2] 陈家瑞.汽车构造（下册）.[M]人民交通出版社，第3版，2001.02.