Modeliranje automatskih transmisija

Konvencionalne automatske transmisije s automatskim mjenjačem opremljene su s planetarnim prijenosnicima. Uobičajeno su to dva planetarna prijenosnika spojena preko nekoliko uljnih i jednosmjernih spojki. Model tipične četverobrzinske automatske transmisije s pet uljnih spojki i dvije jednosmjerne spojke razvijen je u Fordovom istraživačkom centru. Model uključuje samo dominantna stanja transmisije, te tako ima jednostavnu strukturu pogodnu za potrebu analize i simulacije. Trenje uljne spojke modelirano je prema dobro poznatom poopćenom Stribeckovom modelu, koji je aproksimiran strmim pravcem u području nulte brzine (tzv. klasični model trenja).

U literaturi s područja modeliranja i simulacije trenja poznato je da primjena ove aproksimacije modela trenja može dovesti do fizikalnih i numeričkih poteškoća, tj. ona može rezultirati sporim izvođenjem simulacije, te u nekim slučajevima i netočnim simulacijskim rezultatima. Ova činjenica je potakla razvoj modela automatske transmisije zasnovanog na Karnoppovom modelu trenja za spojke transmisije. Potencijalni nedostatak Karnoppovog modela je njegova složenost u primjeni na složene višemasene sustave s više elemenata s trenjem, a automatska transmisija predstavlja upravo takav sustav. Usporedba predloženog modela transmisije s modelom temeljenim na klasičnoj reprezentaciji trenja ukazala je na značajno smanjenje vremena izvođenja simulacije (najmanje 3-7 puta), kao i na točniju simulaciju.

Također je izvršena sistematična analiza dinamičkog ponašanja automobilskog pogona s automatskom transmisijom za slučaj prebacivanja stupnja prijenosa iz mirovanja u natrag. Prvo je provedena algebarska analiza zasnovana na pojednostavljenom lineariziranom modelu pogona za razne faze prebacivanja. Analiza je potom proširena razmatranjem utjecaja zračnosti, trenja, dinamike bloka motora, itd. Temeljem rezultata analize, predloženo je nekoliko proširenja postojećeg modela pogona, što je rezultiralo značajnim poboljšanjem opisa eksperimentalno uočenog ponašanja pogona. Dolje dana slike ilustrira točnost odziva modela za slučaj prebacivanja iz mirovanja u natrag pri potpuno zakočenoj i nezakočenoj kočnici. Analiza i modeliranje automatske transmisije prošireno je za slučaj prebacivanja iz mirovanja u naprijed.

Kao dio projekta, provedena je i analiza dinamičkog ponašanja hidrodinamičkog pretvarača momenta. Analiza se temelji na lineariziranim oblicima standardnog modela pretvarača momenta drugog reda (tzv. statičkog modela) i složenijeg modela četvrtog reda koji uključuje učinke inercije fluida i statora. Analiza rezultira pojednostavljenim lineariziranim modelima pretvarača momenta koji su pogodni za potrebe regulacije i estimacije. Naglasak je na analizi sposobnosti pretvarača momenta da pruiguši vibracije pogona.