優(yōu)化AMT車輛共振換擋策略的研究

近年來，隨著商用車AMT技術(shù)的快速發(fā)展，匹配6擋、8擋AMT的中輕型商用車數(shù)量顯著增加，汽車舒適性對輕型商用車也越來越重要[1]。

輕型商用車的動(dòng)力配置很多是4.5L排量的四缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與6擋或8擋AMT變速器相匹配，但是這種動(dòng)力鏈經(jīng)常出現(xiàn)離合器共振問題，尤其是在高擋位和大油門重載工況下，共振現(xiàn)象尤為明顯。傳統(tǒng)的解決方案，如調(diào)整離合器剛度或更換離合器品牌，均無法完全解決該問題。

為此，本文提出了一種基于換擋策略的共振優(yōu)化方法，旨在通過動(dòng)態(tài)調(diào)整換擋時(shí)機(jī)，減少共振對車輛NVH表現(xiàn)的影響。

離合器共振表現(xiàn)

4.5L排量的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與AMT變速器匹配時(shí)，車輛容易在高擋位區(qū)出現(xiàn)明顯共振，導(dǎo)致車輛抖動(dòng)和NVH表現(xiàn)不佳。共振現(xiàn)象主要表現(xiàn)為變速器輸入軸轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的差值較大，且輸出軸轉(zhuǎn)速在瞬時(shí)狀態(tài)下波動(dòng)明顯。

一般來講，輸入軸轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在同一時(shí)刻差值絕對值有50r/min以上，主觀感受會(huì)有一定的抖動(dòng)感。轉(zhuǎn)速差越大，則共振或抖動(dòng)的主觀感受越明顯，相應(yīng)的跟隨性也就越差。

通過CAN總線獲取的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、變速器輸入軸轉(zhuǎn)速和輸出軸轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確判斷共振的發(fā)生及其嚴(yán)重程度。圖1所示為江淮某車型AMT車輛離合器共振表現(xiàn)數(shù)據(jù)參考圖。

圖1中，各曲線信號(hào)含義如下：TSI_NEngAct為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，TMd_NInsft為變速器輸入軸轉(zhuǎn)速，TMd_NOutsft為變速器輸出軸轉(zhuǎn)速，SSq_TgtGearShiftg為變速器擋位，TSI_PctgAcerPedlAg為油門開度信號(hào)，VeMD_StBrkPedl為剎車信號(hào)。

從圖1可得出，變速器在6擋時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1 1 0 0～1 4 0 0 r / m i n ，大負(fù)載工況下，輸入軸轉(zhuǎn)速和輸出軸轉(zhuǎn)速均有明顯的轉(zhuǎn)速跳變現(xiàn)象，離合器共振表現(xiàn)非常明顯，整車抖動(dòng)感強(qiáng)烈。

優(yōu)化換擋策略

本文提出的優(yōu)化策略基于以下步驟：

（1）共振測試與數(shù)據(jù)采集在滿載狀態(tài)下，通過手動(dòng)模式從起步擋位開始，逐擋測試至最高擋位，測試大油門加速工況，每個(gè)擋位的轉(zhuǎn)速測試范圍在 ， 1 為發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)轉(zhuǎn)速； 為發(fā)動(dòng)機(jī)能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速）。通過CAN總線獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、變速器輸入軸和輸出軸轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，判斷共振發(fā)生的擋位及轉(zhuǎn)速區(qū)間，并記錄各擋位的共振轉(zhuǎn)速范圍。

（2）共振判定當(dāng)輸入軸轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的差值超過 5 0 r / m i n ，且輸出軸轉(zhuǎn)速在 1 0 0 m s內(nèi)波動(dòng)超過100r/min時(shí)，判定車輛進(jìn)入共振狀態(tài)。變速器輸入軸轉(zhuǎn)速和輸出軸轉(zhuǎn)速抖動(dòng)幅度越大，共振感越明顯。

（3）換擋策略調(diào)整根據(jù)測試數(shù)據(jù)，確定各擋位的共振轉(zhuǎn)速范圍。當(dāng)車輛進(jìn)入共振轉(zhuǎn)速區(qū)間時(shí)，通過調(diào)整擋位避開共振區(qū)域。具體策略如下：

1）升擋策略：在升擋前，確保發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于共振轉(zhuǎn)速上限，避免升擋后進(jìn)入共振區(qū)間。

當(dāng)需求的換擋轉(zhuǎn)速較高，發(fā)動(dòng)機(jī)在當(dāng)前油門下的轉(zhuǎn)矩不足以克服道路阻力，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無法達(dá)到目標(biāo)位置，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)NVH表現(xiàn)有轟鳴聲，結(jié)合上述表現(xiàn)，變速器需要進(jìn)行升擋，否則車輛將無法提速。為了優(yōu)先滿足車輛的動(dòng)力性，針對于該工況，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速爬升到接近上限值時(shí)，變速器需要進(jìn)行升擋操作，該換擋轉(zhuǎn)速也為此工況下的最大升擋轉(zhuǎn)速。即使升擋后發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速落在共振轉(zhuǎn)速區(qū)間，也是接近共振轉(zhuǎn)速的上沿，加速后可快速脫離共振區(qū)間，主觀感受相對不明顯。

2）降擋策略：在減速再加速工況下，減速后車速較低，對應(yīng)當(dāng)前擋位的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低，車輛動(dòng)力弱，則讓TCU控制離合器執(zhí)行器和選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選擇合適的擋位和變速器目標(biāo)轉(zhuǎn)速，該工況的降擋擋位選擇是通過車速和油門判斷的。

但如果車速降低不多，在擋位不變換的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速剛好落在共振轉(zhuǎn)速區(qū)間，則需判斷當(dāng)前油門對應(yīng)的轉(zhuǎn)速是否適合降擋。

若降擋后當(dāng)前油門的最大轉(zhuǎn)速高于降擋后轉(zhuǎn)速一定程度，可以保證主觀感受較多時(shí)間的提速感，則可以優(yōu)先換擋。如果當(dāng)前油門開度對應(yīng)的最大轉(zhuǎn)速低于降擋后的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或者與降擋后發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相當(dāng)，則因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生循環(huán)擋，TCU不會(huì)支持降擋操作。

3）轉(zhuǎn)矩控制：在共振不可避免的情況下，變速器通過CAN總線向發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)送轉(zhuǎn)矩限制請求。

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近共振轉(zhuǎn)速上限時(shí)則讓發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮較大動(dòng)力，盡快脫離共振區(qū)間；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速距離共振上限還有一定范圍時(shí)，則讓發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩發(fā)揮的稍小一些，通過降低發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩來降低共振振幅，讓用戶在實(shí)際駕駛過程盡量降低共振抖動(dòng)感。

AMT優(yōu)化共振換擋控制策略如圖2所示。

實(shí)車驗(yàn)證

以圖1所示的江淮某車型為例，車輛滿載測試出現(xiàn)明顯的離合器共振后，多次更換不同剛度的離合器均未能優(yōu)化整車抖動(dòng)情況。基于最終確認(rèn)的離合器狀態(tài)，變速器6擋在 1 1 0 0～1 4 0 0 r / m i n 的離合器共振無法消除，通過優(yōu)化變速器升降擋策略，提高5擋升擋轉(zhuǎn)速，滿足升擋后的轉(zhuǎn)速接近或高于共振轉(zhuǎn)速上限；減速再加速的工況下，AMT變速器能夠通過積極降擋以及在共振轉(zhuǎn)速區(qū)間限制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，主觀上明顯改善了車輛共振表現(xiàn)。

圖3所示為該車型調(diào)整換擋策略后的實(shí)車表現(xiàn)，5擋轉(zhuǎn)速在接近 2 1 0 0 r / m i n 升擋，升擋至6擋后的輸入軸轉(zhuǎn)速約為 1 3 5 0 r / m i n ，基本避開了轉(zhuǎn)速共振區(qū)間；踩制動(dòng)踏板制動(dòng)并踩油門加速，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低，踩油門立即觸發(fā)降擋，保證足夠的動(dòng)力，并避免了離合器共振情況。

結(jié)語

基于技術(shù)方案的論證和實(shí)車驗(yàn)證結(jié)果，本研究表明，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，并據(jù)此動(dòng)態(tài)調(diào)整換擋時(shí)機(jī)，同時(shí)輔以變速器限制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的策略，能夠有效減少離合器共振現(xiàn)象的發(fā)生。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該策略在多個(gè)測試工況下均表現(xiàn)出良好的效果，整車NVH性能得到明顯優(yōu)化，駕駛?cè)烁兄亩秳?dòng)感大幅降低，整體駕駛舒適性提升。此外，該策略的實(shí)施并未對車輛的動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性造成負(fù)面影響，反而在部分工況下略有提升。這些成果不僅驗(yàn)證了技術(shù)方案的有效性和可靠性，還為后續(xù)車型匹配4.5L排量四缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與AMT變速器提供了重要的軟件優(yōu)化思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡俊生，彭宜愛，鐘王，等.離合器特性對整車共振問題的影響分析[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2022，47（9）：92-95.D01：10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.009.020.