汽車AMT系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火分析及優(yōu)化

司洪來(lái)啜韋偉紀(jì)偉

（1.中國(guó)第一汽車股份有限公司天津技術(shù)開發(fā)分公司；2.精進(jìn)電動(dòng)科技股份有限公司）

汽車AMT系統(tǒng)以電控發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)，采用電動(dòng)機(jī)（或液壓?jiǎn)卧┳鳛殡x合器操縱和變速器選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源，取代原來(lái)由駕駛員完成的離合器分離與接合、摘擋與選換擋以及加速踏板控制等操作[1-2]。電控單元通過CAN總線讀取加速踏板、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、車速及制動(dòng)等信號(hào)，實(shí)時(shí)判定汽車的運(yùn)行工況，從而實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)換擋，快速、平順地自動(dòng)分離與接合離合器，確保汽車的換擋平順性[3-4]。在特殊工況下，提早分離離合器，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載，再結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的有效控制，可以有效防止熄火問題的發(fā)生[5]。AMT系統(tǒng)性能的保障是準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)矩模型以及對(duì)控制響應(yīng)時(shí)間的設(shè)定。文章將針對(duì)某車型整車標(biāo)定過程中，特殊工況下出現(xiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)熄火問題，進(jìn)行系統(tǒng)的研究與分析。

1 汽車運(yùn)行中發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的危害

1）由于現(xiàn)代化的汽車自動(dòng)化程度高，熄火后一般大多數(shù)汽車（液壓助力）會(huì)喪失轉(zhuǎn)向助力，轉(zhuǎn)向很沉，個(gè)別車型會(huì)出現(xiàn)鎖死現(xiàn)象；

2）大多數(shù)車輛制動(dòng)需要真空輔助制動(dòng)，熄火后只有腳踩制動(dòng)時(shí)有助力參與，后續(xù)制動(dòng)助力不足很容易引起制動(dòng)力不足而引發(fā)交通意外。

綜上，有必要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的問題進(jìn)行分析，找到問題的主因，解決該問題。

2 造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的原因分析

搭載AMT系統(tǒng)的某車型在開發(fā)階段進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，發(fā)現(xiàn)汽車在原地打轉(zhuǎn)向的工況下，出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降較多的現(xiàn)象，雖然未出現(xiàn)熄火，但在行駛中打轉(zhuǎn)向、制動(dòng)以及空調(diào)開啟等其他負(fù)載同時(shí)加入的極端工況下，存在熄火風(fēng)險(xiǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，制動(dòng)減速中在3擋減2擋的工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)下降較多的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)了熄火問題。經(jīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集和分析，發(fā)現(xiàn)了造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的2種原因。

1）發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩模型精度差，突加負(fù)載（如空調(diào)壓縮機(jī)、轉(zhuǎn)向助力及其他電氣負(fù)載等）下，輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)發(fā)生突變，從而造成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的修正響應(yīng)性差；

2）在極端特殊工況下的轉(zhuǎn)矩控制權(quán)無(wú)明確定義，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）在低轉(zhuǎn)速下響應(yīng)傳動(dòng)控制單元（TCU）的零轉(zhuǎn)矩或者負(fù)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求時(shí)，很容易產(chǎn)生熄火風(fēng)險(xiǎn)。

3 解決方案和效果驗(yàn)證

3.1 測(cè)試要求

首先在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制響應(yīng)測(cè)試試驗(yàn)，測(cè)試要求如圖1所示。測(cè)試期望轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩的誤差；測(cè)試期望轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩時(shí)間延遲；具體指標(biāo)要求應(yīng)滿足發(fā)動(dòng)機(jī)ECU轉(zhuǎn)矩控制響應(yīng)測(cè)試試驗(yàn)規(guī)范。測(cè)試結(jié)果達(dá)到了規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，說明發(fā)動(dòng)機(jī)ECU轉(zhuǎn)矩控制響應(yīng)能夠滿足設(shè)計(jì)要求。分析確認(rèn)應(yīng)從以下方面改進(jìn)。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)ECU轉(zhuǎn)矩控制響應(yīng)測(cè)試要求

3.2 確定整車負(fù)載阻力

AMT汽車在換擋期間增加了AMT換擋電磁閥負(fù)載、AMT離合器控制閥負(fù)載以及間歇工作的AMT液壓泵負(fù)載，這些負(fù)載的存在會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)需要克服的轉(zhuǎn)矩增大。

發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的工況下和負(fù)載變化下（比如：空調(diào)壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、水泵、機(jī)油泵、活塞環(huán)摩擦阻力、泵氣損失、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、軸承阻力、水箱風(fēng)扇、潤(rùn)滑油黏度、齒輪油黏度、傳動(dòng)系機(jī)械損失、燃油雜質(zhì)、日常使用中積炭或油泥引起的混合氣不穩(wěn)定等），對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩模型的修正及補(bǔ)償量應(yīng)是不同的，需增加不同的補(bǔ)償控制，具體參考參量，如表1所示。

表1 發(fā)動(dòng)機(jī)不同負(fù)載變化下的補(bǔ)償控制

3.3 修正發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩模型

在影響發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載阻力作用下，在整車負(fù)載阻力變化的作用下，甚至在以上因素的共同作用下，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩模型也是不一樣的，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火的最小轉(zhuǎn)矩值也應(yīng)適當(dāng)調(diào)整，同時(shí)與TCU請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)TCU請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩低于發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火的最小轉(zhuǎn)矩值時(shí)，ECU不響應(yīng)TCU的轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的正常控制，防止熄火問題的發(fā)生。

3.4 修正換擋曲線

調(diào)整3擋至2擋的換擋點(diǎn)，提升部分換擋線，使變速器在較高的車速時(shí)降擋，提升降擋后的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，換擋線調(diào)整，如圖2所示。通過圖2中換擋曲線的修正，可以有效改善該AMT車型發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的問題。

圖2 2擋和3擋換擋線調(diào)整曲線

3.5 方案驗(yàn)證

將3.3和3.4節(jié)所述方案在汽車上進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證，并進(jìn)行結(jié)果統(tǒng)計(jì)。發(fā)動(dòng)機(jī)熄火試驗(yàn)具體操作方式，如表2所示。

表2 發(fā)動(dòng)機(jī)熄火試驗(yàn)

整個(gè)試驗(yàn)過程中，驗(yàn)證汽車均沒有出現(xiàn)熄火的現(xiàn)象和熄火風(fēng)險(xiǎn)，有效解決了熄火問題。從采集數(shù)據(jù)的對(duì)比分析來(lái)看，新方案能有效改善熄火問題。

4 結(jié)論

文章采取多種工況的補(bǔ)償措施，使整車標(biāo)定開發(fā)階段的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩模型得以修正與完善；通過提升換擋點(diǎn)來(lái)提高降擋后的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以延長(zhǎng)ECU從降擋后到進(jìn)入行車怠速工況的控制時(shí)間；增加在極端工況下對(duì)轉(zhuǎn)矩控制權(quán)的定義，允許ECU在極端工況下收回轉(zhuǎn)矩控制權(quán)，防止因響應(yīng)過低的轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求，而造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的問題。最終通過試驗(yàn)驗(yàn)證說明該方案能解決特殊工況下出現(xiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)熄火問題，同時(shí)得到了市場(chǎng)的認(rèn)可和考驗(yàn)，為后續(xù)此類問題的解決提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。