基于起步性能的CVT控制優化方法淺析

姚帥杰，業德明，劉閃閃，喬曌

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基于起步性能的CVT控制優化方法淺析

姚帥杰，業德明，劉閃閃，喬曌

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

受制于濕式離合器的結合特性，CVT車型在起步階段易出現發動機轉速快速上升，但車速上升緩慢的現象。如何使離合器快速結合以提供有效的動力傳遞，成為一種發展趨勢。文章將結合一款CVT車型在起步階段的實車表現，探討控制策略優化的幾種方法，以優化CVT車型離合器結合時間，并提升整車動力性能。

離合器；整車；動力性

1 前言

當前汽車市場中，自動擋車型已逐漸被消費者所喜愛，因CVT變速器的無極變速功能及高動力輸出，已逐漸占據了自動擋車型的主力軍位置。但客戶通常會抱怨CVT車型在起步階段易出現發動機轉速快速上升，而整車車速上升緩慢的現象。

以某款1.5L CVT車型為例，通過運用標定INCA軟件，完成實車條件下起步加速過程相關數據的采集，如圖1所示。圖中標識①為離合器剛開始接合，標識③為離合器完全接合，通過對數據的細化分析，整個離合器接合過程共計需2.5s，其中①-②（黃色虛線）約為1s，該階段油門踏板已經踩到底，但車速基本沒有變化，同時通過速比監測顯示CVT速比一直與初始條件一致，沒有任何變化，該階段可歸結為濕式離合器的一個響應過程，②-③階段可歸結為離合器開始結合至完全接合過程。如何有效減小①-②階段離合器接合響應時間，以達到縮短CVT車型起步接合時間將可有助于提升CVT車型的整車加速性能，進而可解決起步階段的用戶抱怨。

圖1 1.5L實車起步加速測試結果

2 對策分析

因CVT變速器扭矩接收為發動機端輸出，因此能否通過提升發動機輸出端扭矩及CVT控制策略兩大方面來實現濕式離合器的快速接合。

對于發動機，可通過提升發動機輸出端扭矩以增大CVT變速器接收扭矩，進而提高離合充油壓力，使離合器快速結合；對CVT而言，確保在離合器接合狀態下，通過適當的優化換擋規律，以增大速比輸出進而提升接合響應和動力性能[1]。

表1 起步控制對策分析

2.1 發動機優化

發動機本體可通過增大發動機排量以增大扭矩輸出，合適的動力匹配可達到好的匹配效果。

在ECU扭矩計算模型中能否整體提升發動機計算扭矩，即在原計算模型基礎上增肌發動機計算扭矩的輸出。

利用INCA查看整車ECU控制邏輯關系，因在ECU扭矩模型中有轉速-油門踏板開度-節氣門開度對應MAP輸入，對于部分負荷來講，因油門踏板工作在非全負荷狀態，飛輪端輸出扭矩低于全負荷，可通過標定來提升對應油門踏板開度下節氣門開度。

2.2 CVT變速箱優化

通過圖1所示，當前速比計算按照主動錐輪轉速和車速計算所得，因車速沒有變化或者變化很小，所以采集的速比信息在這1s內沒有變化，從采集的實際速比來看，已達到最大速比狀態，因此起步階段速比優化的可能性很低，可通過提升CVT主減的方案來增大速比輸出。

同時通過圖1所示，當離合器完全接合后，此時速比接近最大速比狀態，車速基本在22km/h左右。如若提升后續的加速性能，需通過合適的換擋MAP優化增大速比輸出，同時需求離合器的接合狀態控制配合。

3 方案實施與驗證

方案的驗證條件與試驗資源的協調有著較為矛盾的對應關系，為提升驗證的有效性，可不比拘泥于從頭至尾的邏輯順序組合。

從以上方案來看，增大CVT主減速比與增大發動機排量，根據經驗，其實施效果應優化后續對ECU標定的優化，因此選擇優先測試增大CVT主減速比，增大發動機排量次之，ECU標定優化最后。

3.1 增大CVT主減方案驗證確認

根據現有的主減方案選擇，目前有一款主減為6.65的變速器可供選擇，對比原狀態主減5.76，其測試結果對比如表2所示。

從結果可知，其離合器接合時間有較大的提升，并且全負荷的0-30km/h和0-60km/h加速性能均得到了一定程度的提升。

表2 不同主減起步加速性能對比

3.2 增大發動機排量方案驗證確認

現將發動機排量從1.5L升級到1.6L，外特性扭矩整體可提升約5Nm。需要注意的是，在1.5L匹配條件下，需對部分負荷的換擋線進行優化，同步考慮離合器接合控制特性，以使發動機轉速、車速與整車實際運行工作狀態基本一致，以保證合適的動力傳遞及輸出，優化前后兩種狀態分別如圖2和圖3所示。

圖2 換擋MAP優化示意圖

圖3 離合器接合特性優化示意圖

表3 不同排量發動機起步加速性能對比

3.3 ECU標定優化方案驗證確認

ECU標定優化含優化ECU扭矩摩擦預留值和油門踏板MAP優化，參考標定工程師的標定經驗，在一定的范圍內可進行適當調整，以匹配合適的動力總成[2]。

以1.6L發動機+CVT變速器為例，在此種動力總成下，對ECU標定優化的兩種方案前后對比測試方案分別如圖4和圖5所示。

圖4 ECU扭矩摩擦預留值優化示意圖

圖5 油門踏板MAP優化示意圖

為分析部分負荷狀態下的性能，此種動力總成條件下分別對20%、30%、50%、100%四種狀態分別進行測試對比，測試結果如表4所示，原狀態不同負荷條件下離合器接合時間基本在2.0—2.3s之間，優化后離合器接合時間基本在1.8s-2.2s之間，部分負荷下優化效果較明顯，全負荷狀態下有一定效果。

從整車的加速性能對比來看，0-30km/h全負荷加速時間可縮短0.25s，0-60km/h全負荷加速時間可縮短0.23s，加速性能進一步得到提升。

表4 ECU標定優化驗證對比

ECU標定優化后，離合器完全接合轉速相比優化前有一定降低（50%開度下可降低約50rpm，100%開度下可降低約100rpm），該種方案對于該車型NVH性能也有一定程度的改進。

圖7 離合器接合轉速前后對比

3.4 小結

經過上述相關方案的測試，通過一系列優化設計，相比原狀態起步工況下離合器接合時間進一步縮短，接合時間從3.51s縮短至2.23s，起步控制的目視化效果進一步增強，可有效減少客戶的抱怨。

同時加速性能得到進一步增強，0-30km/h全負荷加速時間縮短了1.04s，0-60km/h全負荷加速時間縮短了1.84s，也驗證了該種方案的有效性和可行性。

表5 原狀態與最終狀態結果對比

4 總結

本文結合CVT車型起步加速時發動機轉速快速上升，但車速上升緩慢這一現象，從CVT離合器的結合時間控制著手，分析了增大主減、更換大排量發動機以及ECU標定優化等控制措施，通過測試驗證，可有效縮短離合器接合時間，并對部分負荷及全負荷加速性能都有一定程度的改進，證實了相關方案的有效性和可行性，可有效減少客戶對CVT車型起步的抱怨，提升增強產品競爭力。

本文中相關測試方案可分布實施亦可結合實施，相同方案的不同優化程度所產生的效果亦不同，需結合車型特點及動力總成配置綜合考慮。

[1] 陳家瑞.汽車構造[M].機械工業出版社2009.2.

[2] 錢葉劍.汽車構造[M].合肥工業大學出版社2011.3.

[3] 余志生.汽車理論[M].機械工業出版社2006.

[4] 喬曌,劉閃閃.標定策略對CVT車型性能影響研究[J].AI汽車制造業.2018（3）:45-46.

CVT Control Optimization Method Based on Starting Performance

Yao Shuaijie, Ye Deming, Liu Shanshan, Qiao Zhao

( AnHui JiangHuai Group Automobile Co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

It is controlled by the bonding characteristics of the wet clutch, In the initial stage, the engine speed is likely to increase rapidly, but the speed of vehicles will increase slowly. How to make the clutch quickly combined to provide effective power transmission has become a trend of development. The article will combine the performance of a CVT vehicle in its initial stage, and discuss several methods of control strategy optimization, in order to optimize the clutch engagement time of the CVT model, and improve the dynamic performance.

Clutch; Vehicle; Performance

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姚帥杰，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.024