一種新的發(fā)動機(jī)扭矩確認(rèn)法的研究

楊小輝，李福文，侯連軍

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710077）

一種新的發(fā)動機(jī)扭矩確認(rèn)法的研究

楊小輝，李福文，侯連軍

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710077）

正確的發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)對電控機(jī)械式自動變速器（AMT）性能具有決定性影響。錯誤的數(shù)據(jù)會造成AMT錯誤的估算整車質(zhì)量和道路坡道等，導(dǎo)致AMT換擋時發(fā)動機(jī)升速、換擋后沖擊大等，錯誤的整車質(zhì)量或坡道會導(dǎo)致?lián)Q擋混亂、油耗高等。傳統(tǒng)的方法在傳動軸上貼應(yīng)變片測量發(fā)動機(jī)扭矩復(fù)雜且昂貴。本文提出了一種方法“扭矩確認(rèn)法”。該方法經(jīng)過具體操作，驗(yàn)證該方法操作簡單，測試結(jié)果可靠。

電控機(jī)械自動變速器；扭矩確認(rèn)；CAN

CLC NO.: U467.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)06-49-02

前言

電控機(jī)械式自動變速器（AMT)以其操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、成本較低等優(yōu)點(diǎn)成為重型車輛自動變速系統(tǒng)的首選。重型車輛重載、半載與空載時的質(zhì)量變化很大，重載時車輛總質(zhì)量可達(dá)到空載時的5倍以上；同時，重型車輛行駛工況復(fù)雜多變。機(jī)械變速器在換擋過程中通過駕駛員對油門踏板、離合器踏板和換檔桿的控制，實(shí)現(xiàn)換擋。AMT的換擋過程中與機(jī)械變速器的過程相同，通過TCU控制離合器、檔位和發(fā)動機(jī)，實(shí)現(xiàn)換檔。由于我們的AMT系統(tǒng)沒有車重傳感器，錯誤的發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)會造成估算車輛重量錯誤，影響車輛的正常換檔，出現(xiàn)循環(huán)升降檔等問題。同時，在換檔過程中，錯誤的發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)會造成TCU不能按照要求控制發(fā)動機(jī)，造成車輛沖擊等。因此，我們必須確保發(fā)動機(jī)在可能工作工況下發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)的通過在傳動軸上貼應(yīng)變片測量發(fā)動機(jī)扭矩復(fù)雜而昂貴。本文介紹一種基于整車的扭矩確認(rèn)法。具體過程如下：

1、車輛測試：滑行

目的：通過滑行，估算傳動系的損失和滾動阻力的大小。

試驗(yàn)條件：道路筆直，道路上車輛較少，車輛載荷給定。

試驗(yàn)過程：

a、把車輛加速到50km/h，然后置空檔，讓車輛自由滑行至20km/h，通過CAN工具記錄EBC報文發(fā)的數(shù)據(jù)；

b、為消除道路坡道對測試結(jié)果的影響，在同一道路上進(jìn)行相反方向的滑行試驗(yàn)，取平均值；

c、根據(jù)公式（1）

估算傳動系損失及滾動阻力。

根據(jù)以上，我們選擇的試驗(yàn)樣車分別為：華菱（CAMC)6X2牽引車，發(fā)動機(jī)濰柴WP10.300N，變速器12JZSD160，總重37T;陜汽（F3000)4X2牽引車，發(fā)動機(jī)濰柴WP12.400N，變速器10JZSD160，總重35T。

試驗(yàn)道路為廠區(qū)附近的一條道路。

通過MATLAB對華菱牽引車的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到結(jié)果如下圖1,2：

最后，估算該車傳動系損失及滾動阻力為2075N。

2、發(fā)動機(jī)扭矩確認(rèn)

2.1 發(fā)動機(jī)扭矩的估算

根據(jù)載荷和坡度可以估算當(dāng)前狀態(tài)下需要的發(fā)動機(jī)扭矩的大小。具體見公式(2)：

備注：加速度是?v/?t是通過對車速的求導(dǎo)得到的，因此有必考慮車輛動態(tài)因素對此值得影響，對于車輛來說，很難在短坡上迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，因此為了便于測量分析，我們在發(fā)動機(jī)固定轉(zhuǎn)速和變速器固定檔位下進(jìn)行測試；

滾動阻力FRoll和FDriveline通過滑行試驗(yàn)獲得；

變速器速比iGearbox 和傳動系速比iGear2Veh=iDriveAxle/rdyn通過車輛設(shè)計(jì)參數(shù)獲得，其中iDriveAxle為橋速比，rdyn為輪胎動態(tài)滾動半徑。

2.2 CAN總線上的發(fā)動機(jī)扭矩的計(jì)算

通過CAN工具采集發(fā)動機(jī)在穩(wěn)態(tài)恒速下的報文，根據(jù)公式（3）計(jì)算發(fā)動機(jī)的扭矩 MEngine,J1939：

MRef發(fā)動機(jī)參考扭矩；

iNomFrict%名義摩擦扭矩百分比。

2.3 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)測試要求，我們選擇了廠區(qū)附近的跨繞城高速橋梁為測試路段，對橋梁的坡度進(jìn)行測量。應(yīng)用CANape采集如下報文：

EC1-------參考扭矩；

EEC1------發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)前發(fā)動機(jī)扭矩百分比；

EEC3------名義摩擦扭矩百分比；

ETC2------當(dāng)前檔位；

EBC2------前橋車速。

3、數(shù)據(jù)分析

3.1 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用CANape輸出接口把數(shù)據(jù)CANape格式(.mdf)轉(zhuǎn)化為Matlab格式（.mdf)。

3.2 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用Matlab腳本文件對發(fā)動機(jī)扭矩進(jìn)行分析，分析過程中注意選擇發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速恒定范圍的數(shù)據(jù)。具體分析結(jié)果如下圖：

上圖是變速器處于4檔，發(fā)動機(jī)維持在800rpm時的分析結(jié)果，CAN上發(fā)送的扭矩值和試驗(yàn)得到的扭矩估算值平均差距在2%，說明該發(fā)動機(jī)的數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，WABCO要求誤差在5%以內(nèi)。

4、結(jié)論

本文對通過動力學(xué)對發(fā)動機(jī)的扭矩進(jìn)行估算， 通過CAN報文計(jì)算發(fā)動機(jī)的扭矩進(jìn)行了介紹分析。結(jié)合具體車輛進(jìn)行測試，并運(yùn)用Matlab 進(jìn)行結(jié)果分析，結(jié)果表明所得到的試驗(yàn)結(jié)果滿足要求。

A new kind of engine torque confirm the research method

Yang Xiaohui, Li Fuwen, Hou Lianjun
(Shaanxi method and gear Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710077）

the right of electronically controlled engine data automatic mechanical transmission (AMT) is crucial to performance. Wrong data can cause AMT error estimation of vehicle mass and road slope and so on, cause the AMT shift when the engine up and shift shock after the big error of the mass or the ramp will lead to shift chaos and high fuel consumption. Traditional method of strain gauge measuring the engine torque transmission shaft with complex and expensive. This paper proposes a method "torque confirm method". The method after a specific operation, verify that the method is simple, reliable test results.

Electric control mechanical automatic transmission; Torque to confirm; CAN

U467.4

A

1671-7988(2015)06-49-02

楊小輝，工程師，就職于陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司傳動研究院，主要為研究方向AMT。