基于ORIGIN軟件某手動擋汽車換擋提示優化控制策略

張其亮，段偉偉

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

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基于ORIGIN軟件某手動擋汽車換擋提示優化控制策略

張其亮，段偉偉

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

摘 要：隨著國內燃油經濟性法規的日趨加嚴，用戶對燃油經濟性的要求越來越高，各項節油技術的應用也成為大勢所趨。文章基于某手動擋汽車車型，對經濟性換擋提示算法進行分析，并通過Cruise軟件進行節油對比計算分析，判斷其可行性，為整車標定提供依據。

關鍵詞：燃油經濟性；換擋提示；控制策略

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.02.044

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)02-126-04

引言

隨著國內燃油經濟性法規的日趨加嚴，國家政策要求2020年乘用車平均油耗降至5.0L/100km，同時用戶對燃油經濟性的要求越來越高，各項節油技術的應用也成為大勢所趨。整車方面有降阻力和功耗技術，增加輕量化和優化標定策略技術，動力總成方面在傳統節能技術的基礎上，增加啟停和優化熱管理技術也是一個亮點。其中，換擋提示技術作為一個電控標定的子技術，其成本較低，效果明顯，并且在計算乘用車燃料消耗量評價方法及指標中享受額度優惠，受到各大主機廠商的歡迎。

本文基于某手動擋汽車前置前驅車型，對經濟性換擋提示算法進行分析，并通過Cruise軟件進行節油對比計算分析，判斷其可行性，為整車標定提供依據。

1、參數輸入

1.1 整車參數

如表1所示：

表1 整車參數

1.2 變速箱速比參數

如表2所示：

表2 變速箱速比參數

1.3 經濟性滑行阻力數據

如表3所示：

表3 經濟性滑行阻力

此車型經濟性滑行阻力加載質量為1660kg，滑行阻力曲線如圖1所示：

1.4 發動機萬有特性參數

此車型發動機臺架測試萬有特性map圖數據如圖2所示：

圖2 發動機萬有特性map圖

2、升擋點分析

2.1 升擋點設定原則分析

⑴ 低踏板開度，主要考慮升完擋后的最低穩定車速特性，防止升完擋后由于轉速過低而產生發動機抖動問題；

⑵ 讓升擋前盡可能走過更長的經濟區域，升擋后仍有很長的經濟區域可走；

⑶ 對于升擋前和升擋后均有很長經濟區域的，優先考慮升擋后的，即盡量提前升擋。

2.2 10%開度升擋車速設定

⑴ 標定部門提供的各擋最低穩定轉速如如表4所示：

表4 各擋最低穩定轉速

⑵ 依據以上各擋最低穩定轉速，設定升擋后發動機轉速不得低于最低穩定轉速+200rpm，以保證一定的駕駛性，依據轉速與車速的換算關系，可以得到各擋10%開度下的升擋車速，如表5所示：

表5 各擋10%開度下的升擋車速

2.3 其他開度下升擋車速設定

⑴ 依據各擋變速箱速比及輪胎滾動半徑，將臺架測試的萬有特性map圖的橫坐標轉化為車速；

⑵ 利用ORIGIN軟件進行各擋燃油消耗率map圖繪制，繪制時主要保證每個擋位的map圖圖形一致，縱坐標一致（踏板開度值），但橫坐標各不相同（各檔標尺車速值）。每個擋位的橫坐標單獨剪切出來并整齊排列，形成各擋的車速標尺，如圖3所示：

圖3 各擋燃油消耗率map圖繪制

⑶ 分別分析每個擋位每個踏板開度下的換擋點，舉例說明1擋升2擋，20%踏板開度：

① 將map圖20%開度以下的圖形剪切掉，對齊1擋與2擋的車速標尺；

② 對兩個擋位的標尺進行分析，來判斷升擋點的選擇，依據前述設定原則,則選擇升擋車速為15km/h時，升擋前（1擋）已走完了11～15km/h的最經濟區域，升擋后（2擋）還可以走15～25km/h的最經濟區域。

依次可以計算出其余檔位升擋后可以走的最經濟區域。

⑷ 根據以上分析方法，編制升擋車速點如表6所示：

表6 升擋車速點

升擋曲線示意圖如圖4所示：

圖4 升擋曲線調整示意圖

⑸ 升擋曲線修正

將每條升檔線按照踏板開度的大小劃分為低區、過渡區與高區，可見低區與過渡區分界點為10%開度，過渡區與高區分界點為30%開度。

① 低區與過渡區分界點修正

依據標定部要求，由于10%開度實際駕駛時很不好控制，如果低區踏板開度分界點設置為10%，在低區很可能在實際駕駛時使用不到。因此，將低區踏板開度分界點設置為20%。

② 過渡區與高區分界點修正

以下為踏板開度與節氣門開度關系，如表7所示：

表7 踏板開度與節氣門開度關系表

可以看出，踏板開度達到40%～50%以上后，隨著踏板開度的增加，節氣門開度直接達到了100%，也就是踏板開度達到40%～50%以上后，判斷用戶有更強的動力需求。基于這一特點，將過渡區與高區分界點設定為40%比較合適。

③ 高區車速曲線修正

從上述踏板開度與節氣門開度關系表可以看出，超過40%～50%踏板開度后，踏板開度瞬間增大到100%且不再改變。由此可以確定，高區升擋車速不需要隨踏板開度變化而變化。

基于以上分析，對前述換擋車速點進行修正，如表8所示：

表8 換擋車速點修正表

換擋曲線進行修正示意圖如圖5所示：

圖5 換擋曲線修正示意圖

3、降擋點分析

3.1 降擋點設定原則分析

⑴ 為了避免頻繁提示升擋和降擋，低踏板開度區域，降擋車速應該比對應的升擋車速低5～15km/h，一般的，隨檔位增加，車速差增加；

⑵ 為了避免發動機熄火，n擋的降擋車速必須大于n擋的最小車速，設定≥n擋最低穩定車速+1km/h；

⑶ 高區降擋后轉速不得超過發動機額定功率轉速，如超過，則以額定功率轉速對應車速為降擋車速。

3.2 基于原則3.1確認各擋各開度下降擋點車速如表9所示：

表9 各擋各開度下降擋點車速

從上表可看出：

⑴ 各擋位低開度下，降擋前轉速不低（1檔除外，因1檔速比較大，低踏板開度下，降檔前轉速較低，暫不調整1檔速比），不會產生駕駛性問題，因此滿足原則3.1要求；

⑵ 各擋位高開度下，降擋后轉速不高，未達到額定功率轉速（4850rpm），因此滿足原則3.1要求。

3.3基于上述分析升降點曲線如圖6所示：

圖6 升降點曲線示意圖

4、換擋提示節油計算分析

利用Cruise中的AMT模塊進行計算，考慮到實際用戶駕駛時，駕駛員從接收到儀表顯示的換擋提示到完成換擋需要一段時間，因此在Cruise中輸入換擋延遲時間為1.5s。

采用換擋提示后，NEDC工況下車速與擋位特性對比如圖7所示：

圖7 NEDC工況下車速與擋位特性對比圖

由上圖可以看出，采用換擋提示后，在城區與郊區工況，均有較多的擋位提升現象。

通過Cruise軟件進行油耗計算，增加換擋提示前后對比如表10所示：

表10 Cruise軟件油耗計算對比

4、結論

本文綜合考慮整車動力性與經濟性，制定出換擋提示策略曲線， 經Cruise軟件分析計算，依據換擋提示進行NEDC工況油耗試驗，可實現綜合油耗節油3.5%。

以上均基于理論分析，實際換擋曲線需要標定部門基于實際駕駛特性進行優化。另外，節油比例需要下一步進行實車轉轂油耗試驗驗證。

參考文獻

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[4] 劉振軍，趙海峰，秦大同. 基于CRUISE 的動力傳動系統建模與仿真分析[J]. 重慶大學學報: 自然科學版, 2005.

輕量化與節能

The optimized control strategy of a manual gear shift prompt based on ORIGIN software

Zhang Qiliang, Duan Weiwei
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Abstract:With domestic fuel economy regulations increasingly strict,users have become increasingly demanding of fuel economy, the fuel saving technology application has become the trend of the times. This article based on a vehicle with a manual transmission, the economy shift prompt algorithm were analyzed, and through the Cruise software of fuel saving computation analysis and determine its feasibility, in order to provide basis of vehicle calibration.

Keywords:Fuel economy; Shift prompt; Control strategy

作者簡介：張其亮，就職于江淮汽車股份有限公司技術中心乘用車研究院。

中圖分類號：U467.3

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)02-126-04