手動(dòng)變速器換擋過(guò)程縱向沖擊問(wèn)題研究

李建鵬 林潤(rùn)生 凡則宏

摘要：某款自主研發(fā)的匹配6MT手動(dòng)變速器的國(guó)六SUV車型，在1擋加速過(guò)程中，松油門快踩離合器時(shí)，車輛產(chǎn)生明顯的縱向沖擊現(xiàn)象，且發(fā)生頻率較高，嚴(yán)重影響了乘客地主觀感受和乘車舒適性。通過(guò)對(duì)故障車輛進(jìn)行實(shí)車診斷測(cè)試，對(duì)縱向沖擊現(xiàn)象分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩突變是導(dǎo)致整車產(chǎn)生縱向沖擊的原因，最終通過(guò)優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)EMS標(biāo)定策略的方法解決了該問(wèn)題，以較低的成本達(dá)到了改善整合NVH性能的目的。

關(guān)鍵詞：手動(dòng)變速器;換擋過(guò)程;縱向沖擊;EMS標(biāo)定

中圖分類號(hào)：U461.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-2550（2020）02-0032-04

李建鵬

畢業(yè)于北京理工大學(xué)，碩士研究生學(xué)歷，現(xiàn)就職與廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，任責(zé)任工程師，主要從事傳動(dòng)系統(tǒng)NVH性能開(kāi)發(fā)工作。

前言

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)車輛的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、駕駛性和舒適性的要求越來(lái)越高。車輛的NVH（Noise、Vibration、Harshness）性能是衡量整車駕駛舒適性的重要指標(biāo)，車輛售后投訴的質(zhì)量問(wèn)題中大部分都與NVH相關(guān)。所以，提升整車的NVH性能無(wú)疑是提升用戶駕駛體驗(yàn)的關(guān)鍵項(xiàng)。

整車換擋沖擊問(wèn)題是消費(fèi)者最容易感知和抱怨的NVH問(wèn)題之一。本文針對(duì)某款手動(dòng)變速器存在的換擋沖擊問(wèn)題，通過(guò)對(duì)故障整車抱怨工況的NVH性能測(cè)試，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行機(jī)理分析，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)EMS標(biāo)定策略的優(yōu)化，改善了換擋過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)問(wèn)題，提高了整車的品質(zhì)。

1問(wèn)題背景

搭載手動(dòng)變速器的某款國(guó)六SUV車型上市后收到部分用戶反饋，車輛在1擋踩油門加速過(guò)程中丟油門后，快踩離合器時(shí)，整車產(chǎn)生明顯的縱向沖擊現(xiàn)象，且發(fā)生頻率較高，用戶對(duì)此問(wèn)題抱怨很大，要求車企快速解決。

2傳動(dòng)系和整車動(dòng)力學(xué)模型

故障車輛為前置前驅(qū)汽車，其動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理非常復(fù)雜，它包含發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)扭矩特性、雙質(zhì)量飛輪的減振特性、離合器的扭矩傳遞特性、差速器的差動(dòng)作用及輪胎與地面的附著作用等。要建立一個(gè)十分精確地模型具有一定的難度，在保證盡可能真實(shí)地反應(yīng)手動(dòng)變速器換擋過(guò)程的前提下，對(duì)模型進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化后的系統(tǒng)模型如圖2所示。

整車的縱向沖擊特性評(píng)價(jià)一般有兩種途徑：根據(jù)駕駛員的操縱感覺(jué)進(jìn)行主觀評(píng)價(jià);根據(jù)汽車動(dòng)力學(xué)響應(yīng)參數(shù)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。僅靠主觀評(píng)價(jià)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且需要進(jìn)行大量的實(shí)車試驗(yàn)，并存在不夠準(zhǔn)確和評(píng)價(jià)者的個(gè)體差異等問(wèn)題。

為了評(píng)價(jià)整車縱向沖擊，行業(yè)內(nèi)提出了沖擊度的概念。沖擊度是指汽車縱向加速度相對(duì)時(shí)間的變化率，是與換擋的主觀評(píng)價(jià)方法相對(duì)應(yīng)的，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

4整車縱向沖擊試驗(yàn)分析

整車縱向沖擊試驗(yàn)是對(duì)針對(duì)故障車輛，運(yùn)用三軸加速度傳感器測(cè)量車輛的垂向、縱向和橫向的加速度。同時(shí)，通過(guò)CAN總線監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、油門踏板、離合器位置、離合器開(kāi)關(guān)信號(hào)和車速等參數(shù)。

圖3是故障車輛在抱怨工況，產(chǎn)生較強(qiáng)縱向沖擊時(shí)，整車縱向沖擊度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩等的變化情況。可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)生縱向沖擊時(shí)，各個(gè)參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的。

根據(jù)EMS標(biāo)定策略，1擋加速收油后，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始緩慢降扭，快踩離合器至離合器位置為8.6%時(shí)，離合器頂開(kāi)關(guān)觸發(fā)，EMS判斷離合器完全分離，使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)牛71Nm/s的扭矩下降率響應(yīng)，隨后整車產(chǎn)生明顯的縱向沖擊，沖擊度最大為23.05g/s。

如圖4離合器行程圖可知，離合器頂開(kāi)關(guān)信號(hào)觸發(fā)時(shí)，離合器的實(shí)際行程只有20mm，離合器未完全分離。而離合器的實(shí)際分離點(diǎn)為離合器行程110mm，對(duì)應(yīng)離合器位置傳感器60%。所以，初步判斷為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩突變的觸發(fā)信號(hào)錯(cuò)誤，使得整車產(chǎn)生明顯的縱向沖擊現(xiàn)象。為了驗(yàn)證此判斷，斷開(kāi)離合器位置信號(hào)（如圖5所示），從而抱怨工況，踩離合器過(guò)程中離合器頂開(kāi)關(guān)和離合器底開(kāi)關(guān)未被觸發(fā)，發(fā)動(dòng)機(jī)EMS接受不到觸發(fā)信號(hào)后，只按松油門后的緩慢降扭的策略降低發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，客觀測(cè)試和主觀評(píng)價(jià)此時(shí)整車的縱向沖擊表現(xiàn)。測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

離合器位置傳感器斷開(kāi)后，抱怨工況，松油門后，快踩離合器過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩緩慢下降，未發(fā)生明顯驟變響應(yīng)，此時(shí)整車的縱向沖擊度為15g/s，主觀評(píng)價(jià)可接受。當(dāng)離合器完全分離后，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩較小，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩下降率為3 5Nm/s，但未產(chǎn)生整車縱向沖擊。由此可知，當(dāng)離合器完全分離之前，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩變化率是導(dǎo)致整車縱向沖擊的原因。

5方案確定和結(jié)果驗(yàn)證

根據(jù)上述分析結(jié)果，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的EMS標(biāo)定策略中的扭矩下降率進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后結(jié)果見(jiàn)表2所示，優(yōu)化前后方案對(duì)比如圖7所示：

按EMS優(yōu)化策略對(duì)故障車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，主觀評(píng)價(jià)，抱怨工況，整車縱向沖擊可接受。客觀測(cè)試結(jié)果如圖8所示，優(yōu)化后，整車縱向沖擊度為17.7g/s。對(duì)市場(chǎng)抱怨的車輛更新為新方案的EMS數(shù)據(jù)，客戶反饋，整車縱向沖擊問(wèn)題可接受。

6總結(jié)

本文針對(duì)故障車輛抱怨的換擋沖擊問(wèn)題，建立了整車縱向動(dòng)力學(xué)模型，并確定沖擊度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過(guò)對(duì)故障車輛進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)車故障診斷，發(fā)現(xiàn)踩離合換擋過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩突變是導(dǎo)致整車縱向沖擊的主要原因。并通過(guò)EMS標(biāo)定策略的優(yōu)化，使得此問(wèn)題得到明顯改善，提高車輛的品質(zhì)感和舒適性。