自動變速器乘用車的高原標(biāo)定試驗方法

韓榮

廣東皓耘科技有限公司 廣東佛山 528000

中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2020年中國汽車銷量達(dá)到2531.1萬輛，連續(xù)12年蟬聯(lián)全球第一位。我國擁有著世界上最廣泛的高原地區(qū)，一般海拔在3000～5000m之間。因此，針對高原地區(qū)的特殊環(huán)境進(jìn)行變速器標(biāo)定，不僅能使其更好地適應(yīng)高原地區(qū)的環(huán)境，同時還可提高車輛的經(jīng)濟(jì)性、可靠性，降低車輛在高原地區(qū)的污染物排放量。

試驗條件

1.試驗車輛

試驗車輛必須具備車輛管理所申領(lǐng)的臨時牌照或正式牌照，并隨車攜帶車輛保險單。未公布上市的試驗車輛需做好偽裝和保密工作。試驗車輛必須裝備有拖車鉤、拖車?yán)K及滅火器等應(yīng)急救援物品，應(yīng)符合整車技術(shù)條件的要求。

2.載荷條件

標(biāo)定過程中，載荷以五座車不超過4名乘客質(zhì)量，七座車不超5名乘客質(zhì)量為最佳條件。按照每位乘客體重加上行李的總質(zhì)量75kg來配置載荷。

3.試驗場地

我國常見的高原標(biāo)定場所為青海格爾木－西大灘－昆侖山口、云南香格里拉和甘肅祁連山地區(qū)。

4.試驗設(shè)備及備件

常見試驗設(shè)備包括：移動電源、E TA S系列或CANape標(biāo)定工具、故障診斷儀、溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、萬用表、搭鐵線或戶外應(yīng)急電源、車載逆變器和工具箱等。

常見的試驗備件主要包括：變速器潤滑油、變速器液壓油、機(jī)油、備用電池、發(fā)動機(jī)油底殼、車輛備胎和可標(biāo)定開發(fā)的TCU若干等。

高原標(biāo)定項目

1.靜態(tài)常規(guī)標(biāo)定試驗

（1）冷起動試驗 在不同海拔高度（2000～5000m，下同），車輛靜置8h以上，使發(fā)動機(jī)變速器的油水溫度和環(huán)境溫度平衡后，進(jìn)行冷起動試驗。需配合發(fā)動機(jī)保證車輛起動成功。如不能成功起動，且確定發(fā)動機(jī)沒有任何問題的情況下，需對自動變速器油位及油品進(jìn)行確認(rèn)和優(yōu)化。

（2）靜態(tài)擋位操作 在不同海拔高度，冷起動成功后且發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定后，即可在不同變速器油溫區(qū)間下進(jìn)行換擋操作，評估其靜態(tài)換擋質(zhì)量，要求與平原地區(qū)狀態(tài)一致。

（3）變速器失速試驗 液力變矩器由泵輪、渦輪、導(dǎo)輪等組成，安裝在發(fā)動機(jī)和變速器之間，以液壓油為工作介質(zhì)，起傳遞轉(zhuǎn)矩、變矩、變速及離合的作用。液力變矩器在泵輪轉(zhuǎn)速一定的情況下，渦輪轉(zhuǎn)矩隨其轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律，即變矩器特性。其特性一般由三個參數(shù)來表征。

1）轉(zhuǎn)速比i。液力變矩器的轉(zhuǎn)速比指的是渦輪輸出轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速之比。

2）轉(zhuǎn)矩比K。液力變矩器的轉(zhuǎn)矩比指的是渦輪輸出轉(zhuǎn)矩與泵輪輸入轉(zhuǎn)矩之比。當(dāng)i=0時，K值最大，稱為最大轉(zhuǎn)矩比，也稱失速比。

3）傳遞效率。液力變矩器的傳遞效率指的是輸出軸功率（渦輪軸功率）與輸入軸功率（泵輪軸功率）之比。

在不同海拔高度下，整車充分熱機(jī)且發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定后，在不同變速器油溫區(qū)間進(jìn)行液力變矩器失速試驗，檢測其特性。按如下的操作方法進(jìn)行：換擋桿置于D/R擋，左腳踩住剎車，右腳節(jié)氣門到底。每次操作不超過5s，將擋位切換為N擋后怠速1min后繼續(xù)進(jìn)行。每個擋位做3次取平均值，試驗過程中應(yīng)時刻監(jiān)測變速器油溫，一旦油溫過高，立即停止試驗。由于試驗具有一定的危險性，因此應(yīng)保證車輛前后空曠無人，前后輪安裝擋塊。

該試驗應(yīng)分別在空調(diào)關(guān)閉和打開的情況下進(jìn)行，通過實測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)（見表1、圖1），根據(jù)已知的液力變矩器能容系數(shù)31.9，計算出液力變矩器的傳遞轉(zhuǎn)矩。優(yōu)化標(biāo)定參數(shù)使傳遞轉(zhuǎn)矩在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的±5%范圍內(nèi)。

表1 實測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)（空調(diào)關(guān)閉）

圖1 實測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩示意

2.動態(tài)常規(guī)標(biāo)定試驗

（1）TCU自學(xué)習(xí)試驗 不同海拔高度，首次試驗前需對TCU各節(jié)氣門下?lián)Q擋質(zhì)量進(jìn)行自學(xué)習(xí)（見圖2）。操作方法：變速器油溫在80℃左右，以每10%節(jié)氣門為一個臺階，10%～100%節(jié)氣門開度等節(jié)氣門加速至當(dāng)前節(jié)氣門能達(dá)到的最高車速（需低于當(dāng)前道路的限速上限）。反復(fù)多次操作，TCU根據(jù)每次換擋過程中的換擋時間及渦輪轉(zhuǎn)速變化率進(jìn)行換擋數(shù)據(jù)的自學(xué)習(xí)，直到取得較好的換擋質(zhì)量為止。

圖2 TCU自學(xué)習(xí)

（2）Normal模式下的換擋曲線圖標(biāo)定試驗 不同海拔高度，變速器油溫在80℃左右，按10%～100%節(jié)氣門開度，每10%為一個臺階進(jìn)行自動換擋功能測試。在每個節(jié)氣門下達(dá)到其能達(dá)到的最高擋位并鎖止后丟節(jié)氣門自動降擋；變速器油溫在80℃左右，100%節(jié)氣門車速提高到40km/h，松開節(jié)氣門滑行至20km/h，在全節(jié)氣門加速至50km/h，松開節(jié)氣門滑行至30km/h，反復(fù)操作直到最高車速（需低于當(dāng)前道路的限速上限），從而實現(xiàn)加油升擋、減油升擋、加油降擋、減油降擋的綜合工況，同時對換擋及鎖止質(zhì)量進(jìn)行驗證。某車型高原換擋曲線如圖3所示。

圖3 某車型高原換擋曲線

（3）Sport模式的換擋曲線圖標(biāo)定試驗 試驗過程中對不同海拔高度Sport模式下的換擋曲線圖及鎖止曲線圖進(jìn)行驗證和標(biāo)定。操作方法同Normal模式。

（4）手動模式的換擋曲線圖標(biāo)定試驗 在不同海拔高度，對不同節(jié)氣門下手動升擋和降擋操作、定轉(zhuǎn)速手動升降擋、全節(jié)氣門自動升擋保護(hù)功能驗證、滑行時低轉(zhuǎn)速自動降擋保護(hù)功能及Kickdown自動降擋功能的驗證。測試過程中關(guān)注換擋點轉(zhuǎn)速、鎖止轉(zhuǎn)速及換擋過程轉(zhuǎn)矩跟隨情況，同時對換擋及鎖止質(zhì)量進(jìn)行驗證。

（5）坡道模式的換擋曲線圖標(biāo)定試驗 在不同海拔高度，對坡道模式的激活與解除條件進(jìn)行驗證和優(yōu)化，在路況允許的情況下對40～100 km/h車速段的定車速爬坡及坡道加速工況進(jìn)行測試，并對坡道模式的換擋曲線及鎖止曲線進(jìn)行驗證和標(biāo)定。要求在實際坡道駕駛過程中沒有頻繁換擋現(xiàn)象，也沒有降擋過于積極導(dǎo)致不舒適的現(xiàn)象。

（6）空擋控制功能試驗 在不同海拔高度，整車熱機(jī)后，在D擋踩住制動后的空擋控制功能進(jìn)行測試，松制動后分別在不同的節(jié)氣門下加速行駛。對不同操作下的空擋控制進(jìn)入及退出信號，進(jìn)入及退出時的轉(zhuǎn)速波動，起步時的沖擊進(jìn)行標(biāo)定，對異常情況進(jìn)行優(yōu)化分析處理。

3.整車動力性標(biāo)定試驗

不同海拔高度，在平直安全的道路，在保證安全行車的前提下，進(jìn)入0～100km/h的全節(jié)氣門加速試驗、40～60km/h超車試驗等工況，分析其加速時間并與平原工況進(jìn)行比對。若達(dá)不到預(yù)期效果，則需要重新優(yōu)化換擋標(biāo)定。

4.特殊工況試驗

（1）誤操作試驗 在車輛正常行駛過程中，進(jìn)行D-R或R-D擋位切換試驗。若出現(xiàn)車輛熄火現(xiàn)象，需要限制擋位切換的最高允許車速。

（2）緊急制動防熄火試驗 在道路允許的安全車速下行駛，液力變矩器鎖止的情況下，每隔一定的車速進(jìn)行緊急制動，例如每個速度區(qū)間為10km/h。要求在制動過程中，不會因為TCU鎖止造成車輛熄火的情況發(fā)生，試驗一般從低速開始，逐漸增加車速。

5.環(huán)境適應(yīng)性試驗

（1）市區(qū)適應(yīng)性試驗 對各駕駛模式在市區(qū)工況下進(jìn)行實車道路試驗，包括紅綠燈前的停止及起步工況，擁堵交通下的頻繁起步停車和低速行駛，車輛右拐及調(diào)頭，以及特殊情況下的緊急制動和避讓等工況，實時記錄車輛行駛中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行記錄和優(yōu)化標(biāo)定。

（2）市郊適應(yīng)性試驗 對各駕駛模式在郊區(qū)工況下進(jìn)行實車道路試驗，包括可能遇到的水泥路、鄉(xiāng)村泥土路、山路甚至壞路等，長時間中高車速行駛，實時記錄車輛行駛中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行記錄和優(yōu)化標(biāo)定。對于具備定速巡航功能的車輛，在保障安全的前提下，測試定速巡航最小進(jìn)入車速及最高允許車速，定速巡航進(jìn)入及退出條件，虛擬節(jié)氣門和實際節(jié)氣門的交互作用，坡道車速的自動保持功能及每次手動操作的最小速度段等，必要時和EMS聯(lián)合標(biāo)定。

（3）高速適應(yīng)性試驗 對各駕駛模式在高速公路上進(jìn)行實車道路試驗，包括至少一個小時的高速路行駛，車速應(yīng)該覆蓋80～120km/h，包括閘道進(jìn)入服務(wù)區(qū)及從服務(wù)區(qū)匯入高速路等工況，試驗過程中嚴(yán)格遵守交通規(guī)則，實時記錄車輛行駛中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行記錄和優(yōu)化標(biāo)定。對于定速巡航功能標(biāo)定測試方法，見市郊適應(yīng)性試驗。

結(jié)語

本次高原標(biāo)定試驗基本滿足了變速器軟件標(biāo)定開發(fā)管理辦法，車輛在不同的海拔高度下，具備了良好的駕駛性。在最終聯(lián)合評審和驗收階段，主客觀評分達(dá)到7分以上，滿足了車輛量產(chǎn)上市的基本要求。