一种无级变速拖拉机控制系统技术方案

一种无级变速拖拉机控制系统，包括发动机、液压机械无级变速器、车速传感器、牵引力传感器、发动机电子控制单元、变速器电子控制单元、变速器液压控制单元。本实用新型专利技术采用车速、牵引阻力、变速比和发动机转速作为控制参数，变速器电子控制单元根据车速和牵引负载确定最佳变速比和发动机转速，通过发动机电子控制单元和变速器液压控制单元调节发动机转速和变速器变速比，使拖拉机生产率‑经济性达到综合最佳，保证拖拉机有较好的牵引性能、燃油经济性和驾驶舒适性，提高拖拉机的自动化操作水平。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及拖拉机控制系统，具体涉及一种无级变速拖拉机控制系统。
技术介绍
拖拉机作为农田作业的重要工具，复杂的工作环境使得拖拉机的牵引负载和行驶车速波动较大，液压机械无级变速器能够适应复杂的工况，使车辆性能得到很大提升。通常，无级变速拖拉机的工作模式分为生产率最大工作模式和经济性最佳工作模式，其中，生产率最大工作模式下，拖拉机燃油经济性较差；在经济性最佳模式下，拖拉机工作在燃油消耗最低点，此时如果突然增大车辆牵引负载，易导致发动机熄火。目前，为了获得较大的生产率同时又保证拖拉机的经济性，在拖拉机控制方法引入了权重系数。例如，郝允志，孙冬野等在“无级变速传动系统整体优化控制策略”一文中提出：通过驾驶员的判断选择合适的权重系数，从而得到一定条件下车辆传动系统的整体最佳。然而经过实际操作，各驾驶员操作的熟练程度和对复杂道路状况的判断不同，并不能取得良好的效果。
技术实现思路
本技术为了克服现有技术方法难以很好地解决拖拉机经济性与生产率之间矛盾的问题，提供一种无级变速拖拉机控制系统。本技术为解决上述问题所采用的技术方案为：一种无级变速拖拉机控制系统，包括发动机、液压机械无级变速器、车速传感器、牵引力传感器、发动机电子控制单元、变速器电子控制单元、变速器液压控制单元，所述的液压机械无级变速器包括机械变速机构、液压调速机构以及将机械和液压动力进行汇流合成的行星齿轮机构，液压调速机构是由电液比例变量泵和定量马达组成的闭式液压调速机构，电液比例变量泵包括电液比例电磁阀、油缸柱塞和斜盘，其中，牵引力传感器和车速传感器的输出端与变速器电子控制单元的输入端连接，变速器电子控制单元的输出端与发动机电子控制单元、变速器液压控制单元的输入端连接，变速器液压控制单元根据最佳变速比输出斜盘倾角的控制信号，电液比例电磁阀接收该控制信号，经过放大器后，控制油缸柱塞运动，推动斜盘发生偏转，改变变量泵的排量比，实现无级变速。进一步地，变速器电子控制单元包括中央处理模块、信号输入模块、信号输出模块、通讯模块和应急处理模块，其中，中央处理模块包括电源模块、复位模块、时钟模块、JTAG接口。进一步地，信号输入模块用于向中央处理模块输入反映驾驶员意图和整车系统状态信息；信号输出模块用于驱动变速器液压控制单元的电磁阀实现变速器变速。进一步地，通讯模块包括CAN通讯模块、SCI通讯模块、SPI显示模块。本技术中，应急处理模块用于在变速器无法正常工作时，通过外部开关电路强制变速器低速前进或倒车段离合器结合，使发动机动力可以通过变速器传递到拖拉机驱动轮，保证驾驶员可以将拖拉机从故障点转移到维修站。有益效果：本技术利用车速传感器、牵引力传感器的输出端与变速器电子控制单元的输入端连接，变速器电子控制单元根据拖拉机车速和牵引负载确定最佳变速比和发动机的转速，通过发动机电子控制单元和变速器液压控制单元对应调节发动机转速和变速器变速比，使拖拉机生产率-经济性达到综合最佳，保证拖拉机有较好的牵引性能、燃油经济性和驾驶舒适性，提高拖拉机的自动化操作水平。附图说明图1为本技术中变速器电子控制单元原理图；图2为无级变速拖拉机控制系统原理图；图3为发动机、变量泵-定量马达液压调速机构的控制原理图；图4为发动机、变速器协同控制原理图；附图标记：附图3中，1、电液比例电磁阀，2、油缸柱塞，3、溢流阀，4、高压溢流阀，5、稳压溢流阀，6、过滤器，7、油箱。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本技术的限定。一种无级变速拖拉机控制系统，包括发动机、液压机械无级变速器、车速传感器、牵引力传感器、发动机电子控制单元、变速器电子控制单元、变速器液压控制单元，所述的液压机械无级变速器包括机械变速机构、液压调速机构以及将机械和液压动力进行汇流合成的行星齿轮机构，其中，液压调速机构是由电液比例变量泵和定量马达组成的闭式液压调速机构，电液比例变量泵包括电液比例电磁阀、油缸柱塞和斜盘，牵引力传感器和车速传感器的输出端与变速器电子控制单元的输入端连接，变速器电子控制单元的输出端与发动机电子控制单元、变速器液压控制单元的输入端连接，变速器液压控制单元根据最佳变速比输出斜盘倾角的控制信号，电液比例电磁阀接收该控制信号，经过放大器后，控制油缸柱塞运动，推动斜盘发生偏转，改变变量泵的排量比，实现无级变速。其中，如图1所示，变速器电子控制单元包括中央处理模块、信号输入模块、信号输出模块、通讯模块和应急处理模块，其中，中央处理模块包括电源模块、复位模块、时钟模块、JTAG接口；信号输入模块用于向中央处理模块输入反映驾驶员意图和整车系统状态信息；信号输出模块用于驱动变速器液压控制单元的电磁阀实现变速器变速；通讯模块包括CAN通讯模块、SCI通讯模块、SPI显示模块。本技术中，如图1所示的变速器电子控制单元原理图，本技术采用TMS320C24X型DSP微控制器，主要的接口信号有：输入信号有包括车辆前进、倒车、档位开关，齿条位移，牵引阻力、行驶车速、离合器压力等模拟信号。输出信号离合器电磁换向阀开关控制信号、变量泵控制比例电磁阀控制信号、发动机指令转速信号。人机界面显示车速、变速比、发动机转速、排量比等数值。DSP内置有微处理器、程序和数据Flash存储器、RAM、PWM控制电路、A/D和D/A、并行I/O接口、CAN接口等。光电隔离电路能够保护微控制器，提高TCU抗干扰能力，信号调理电路对模拟信号进行放大、滤波，保证可靠的采样输入，功率放大电路对信号进行功率放大达到需求值，对功率元件进行短路和反压保护。应急电路在控制器故障时，保证拖拉机能够低速自救行驶。发动机采用电子调速，电子调速器接收发动机指令转速，输出齿条位移驱动信号，控制油泵齿条位移，调整供油量，进而改变发动机转速，保证发动机实际转速与指令转速一致，调速器实时测量发动机转速与齿条位移，采用闭环方式控制齿条位移和转速。本技术利用车速传感器、牵引力传感器的输出端与变速器电子控制单元的输入端连接，变速器电子控制单元根据拖拉机车速和牵引负载确定最佳变速比和发动机的转速，通过发动机电子控制单元和变速器液压控制单元对应调节发动机转速和变速器变速比。本技术提出用目标车速，牵引阻力，最佳变速比和发动机转速作为控制参数，实现综合最佳无级变速规律的工程应用；控制目标为拖拉机按照给定的速度行驶，根据牵引负载的变化，调节变速比和发动机转速，实现拖拉机生产率-经济性综合最佳，控制输入为目标车速和牵引力；控制输出为变速器最佳变速比和发动机转速。依据无级变速规律制定的拖拉机生产率-经济性综合最佳变速控制系统，包括：车速传感器，用于测量拖拉机行驶的速度；牵引力传感器，用于测量拖拉机工作的牵引阻力；变速器电子控制单元，根据车速和牵引负载，判定发动机负荷，确定变速器最佳变速比和对应的发动机转速；发动机电子控制单元，根据发动机转速信号调节发动机转速；HMCVT液压控制单元，根据变速比信号调节变量泵斜盘倾角，改变泵的排量比，实现无级变速。其中，车速传感器安装在拖拉机非驱动轮上，牵引力传感器安装在拖拉机液压悬挂机构与农机具的连接处。本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无级变速拖拉机控制系统，包括发动机、液压机械无级变速器、车速传感器、牵引力传感器、发动机电子控制单元、变速器电子控制单元、变速器液压控制单元，其特征在于：所述的液压机械无级变速器包括机械变速机构、液压调速机构以及将机械和液压动力进行汇流合成的行星齿轮机构，液压调速机构是由电液比例变量泵和定量马达组成的闭式液压调速机构，电液比例变量泵包括电液比例电磁阀、油缸柱塞和斜盘，其中，牵引力传感器和车速传感器的输出端与变速器电子控制单元的输入端连接，变速器电子控制单元的输出端与发动机电子控制单元、变速器液压控制单元的输入端连接，变速器液压控制单元根据最佳变速比输出斜盘倾角的控制信号，电液比例电磁阀接收该控制信号，经过放大器后，控制油缸柱塞运动，推动斜盘发生偏转，改变变量泵的排量比，实现无级变速。

【技术特征摘要】
1.一种无级变速拖拉机控制系统，包括发动机、液压机械无级变速器、车速传感器、牵引力传感器、发动机电子控制单元、变速器电子控制单元、变速器液压控制单元，其特征在于：所述的液压机械无级变速器包括机械变速机构、液压调速机构以及将机械和液压动力进行汇流合成的行星齿轮机构，液压调速机构是由电液比例变量泵和定量马达组成的闭式液压调速机构，电液比例变量泵包括电液比例电磁阀、油缸柱塞和斜盘，其中，牵引力传感器和车速传感器的输出端与变速器电子控制单元的输入端连接，变速器电子控制单元的输出端与发动机电子控制单元、变速器液压控制单元的输入端连接，变速器液压控制单元根据最佳变速比输出斜盘倾角的控制信号，电液比例电磁阀接收该控制信号，经...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明柱，郝晓阳，尹玉鑫，崔明明，王婷婷，白东洋，王全胜，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：新型
国别省市：河南;41