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判檔及防抖動(dòng)功能是車(chē)輛駕駛性匹配的基礎(chǔ)。駕駛性是指任何天氣、任何駕駛條件下，汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)按照駕駛者的意志進(jìn)行平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。整車(chē)駕駛性能的評(píng)價(jià)是以主觀感覺(jué)作為評(píng)價(jià)基準(zhǔn)的，本文通過(guò)Bosch ME7系統(tǒng)，對(duì)車(chē)輛判檔及防抖動(dòng)功能的標(biāo)定策略進(jìn)行研究，做好判檔及防抖動(dòng)功能的匹配工作，為后續(xù)進(jìn)行駕駛性精細(xì)調(diào)節(jié)提供必要條件。

1 判檔匹配

1.1 車(chē)速信號(hào)計(jì)算原理

對(duì)于Bosch ME7系統(tǒng)，車(chē)速信號(hào)來(lái)源車(chē)速傳感器，此信號(hào)為一個(gè)電信號(hào)，經(jīng)過(guò)ECU（發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊）系統(tǒng)濾波整形成一個(gè)方波信號(hào)，該信號(hào)表示每秒鐘信號(hào)輪轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)ZF，ECU將該信號(hào)除以車(chē)速信號(hào)輪每米的齒數(shù)AI即可得到車(chē)速，車(chē)速的計(jì)算原理如下：

對(duì)于匹配來(lái)說(shuō)只要將匹配值A(chǔ)I標(biāo)定準(zhǔn)確即可得到車(chē)速信號(hào)。

1.2 檔位信號(hào)計(jì)算原理

一般情況下，車(chē)速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間有如下關(guān)系[1]：

其中：

VS表示車(chē)速，km/h；

N表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；

U表示輪胎周長(zhǎng)，m；

Rw表示輪胎半徑，m；

ig表示變速箱系統(tǒng)的速比。

根據(jù)上述理論公式，檔位信號(hào)可以用車(chē)速VS和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N的比值V/N來(lái)表征，該值反映了不同檔位下的車(chē)輛變速系統(tǒng)速比、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及輪胎直徑等的關(guān)系。

1.3 判檔匹配基本思路

在負(fù)荷變化時(shí)，車(chē)輛沖擊和扭振等因素都會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)，從而使得V/N發(fā)生波動(dòng)，因此某一檔位對(duì)應(yīng)的V/N應(yīng)為某一特定區(qū)間[2]，在Bosch ME7系統(tǒng)中的判檔模塊，通過(guò)標(biāo)定最大和最小值來(lái)進(jìn)行。

1.4 判檔匹配具體方法

首先關(guān)閉防抖動(dòng)功能，分別在每一檔位上，以1 500轉(zhuǎn)低負(fù)荷勻速行駛，通過(guò)急加速和急減速讓發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1 000~2 500轉(zhuǎn)區(qū)間變化，測(cè)得每一檔V/N的區(qū)間，即V/N變化的最大和最小值填入，表格1是某微型車(chē)的判檔匹配標(biāo)定數(shù)據(jù)。需要注意的是，通常某檔位的最小值與下一檔的最大值有一定的重疊，該重疊區(qū)間不應(yīng)該太大，否則也會(huì)引起檔位的亂跳。如果確實(shí)存在較大重疊區(qū)間，說(shuō)明變速箱某幾檔之間差別相對(duì)較小。重疊區(qū)間需要確保在換檔后檔位能被及時(shí)正確識(shí)別。在該值標(biāo)定結(jié)束后，可以將駕駛性功能打開(kāi)，自由駕駛檢查檔位輸出的正確性。

表1某微車(chē)型檔位匹配標(biāo)定值

需要注意的是表格1的V/N的數(shù)值具有單調(diào)性，即從小變大或從大變小，標(biāo)定的數(shù)值不允許破壞單調(diào)性。這也是系統(tǒng)判檔后輸出正確檔位識(shí)別的功能要求

另外，需注意的是對(duì)于沒(méi)有離合器開(kāi)關(guān)的系統(tǒng)，ECU無(wú)法知道換檔過(guò)程，當(dāng)離合器踩下時(shí)，此時(shí)車(chē)速和轉(zhuǎn)速的比值已經(jīng)不能正確反映車(chē)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的速比變化，故此時(shí)系統(tǒng)計(jì)算的檔位值會(huì)出現(xiàn)不準(zhǔn)確的情況。對(duì)于有離合器開(kāi)關(guān)的系統(tǒng)，當(dāng)離合器踏下時(shí)，檔位標(biāo)識(shí)會(huì)從當(dāng)前值變化到0即空檔狀態(tài)，當(dāng)離合器閉合時(shí)，檔位標(biāo)識(shí)能準(zhǔn)確表征檔位狀態(tài)。

2 防抖動(dòng)功能匹配

當(dāng)負(fù)荷大幅變化時(shí)，動(dòng)力總成系統(tǒng)就可簡(jiǎn)化為單質(zhì)量彈簧系統(tǒng)，加上動(dòng)力總成硬件間隙等因素，會(huì)造成不合理的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速振蕩沖擊，引起車(chē)輛前后抖動(dòng)[3]，即駕駛性很差。加速防抖功能就是通過(guò)扭矩干預(yù)達(dá)到減少或弱化這種振蕩，達(dá)到駕駛員不能查覺(jué)，或者在可接受范圍；而因?yàn)檗D(zhuǎn)速振蕩頻率很快，要達(dá)到控制效果，扭矩干預(yù)調(diào)節(jié)必須快速響應(yīng)，因此只能通過(guò)點(diǎn)火角來(lái)進(jìn)行控制。防抖動(dòng)功能簡(jiǎn)稱(chēng)AR。

2.1 總體控制邏輯

Bosch ME7系統(tǒng)的防抖動(dòng)功能模塊的總體控制邏輯見(jiàn)圖1。用發(fā)動(dòng)機(jī)模型轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速的差值，通過(guò)標(biāo)定系數(shù)的相乘，得到修正扭矩Dr，該修正扭矩作用在最終的輸出扭矩上，實(shí)現(xiàn)防抖功能。

圖1防抖動(dòng)功能控制邏輯圖

其中：Nr是模型轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速的差值，為測(cè)量量；Fr是根據(jù)不同車(chē)型進(jìn)行標(biāo)定的輸出值，為AR的修正系數(shù)，最終的AR修正扭矩Dr=Nr×Fr，其中Fr的標(biāo)定值跟檔位一一對(duì)應(yīng)。表格2為某手動(dòng)擋微車(chē)的標(biāo)定值。

表2某微車(chē)型修正系數(shù)Fr標(biāo)定值

為避免特殊工況下修正扭矩超限，還需要有兩個(gè)上下限的表格來(lái)限值Dr：Ko和Ku，同理，上下限表格也跟判檔識(shí)別的檔位一一對(duì)應(yīng)。

2.2 具體控制方法

由駕駛員請(qǐng)求扭矩Mi減去發(fā)動(dòng)機(jī)阻力扭矩Md得到離合器處輸出的計(jì)算扭矩Mk，減去車(chē)輛動(dòng)量（Fl×Nf）得到離合器處輸出的有效扭矩Me，隨后根據(jù)車(chē)輛的車(chē)重等系數(shù)表格，利用Ki將扭矩轉(zhuǎn)化成模型轉(zhuǎn)速Nd，Nd減去發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速N，得到模型轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速的差值Nf，經(jīng)過(guò)2階低通濾波之后，Nf變成Nl，接著Nl用來(lái)和Nf做減法得到用于進(jìn)行扭矩調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速差Nr。最后Nr與整車(chē)修正系數(shù)Fr相乘，得到Dr（用于實(shí)現(xiàn)AR功能的扭矩差）見(jiàn)圖1。

因此手動(dòng)擋車(chē)型有三個(gè)標(biāo)定表格最為重要：Ki(車(chē)型系數(shù)，將扭矩模型轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)速模型)；Fl(負(fù)荷系數(shù)，與Nf相乘得到車(chē)輛動(dòng)量)；Fr(與Nr相乘得到Dr)。

2.2.1 車(chē)型系數(shù)Ki和負(fù)荷系數(shù)Fl的標(biāo)定

關(guān)閉AR功能，在每個(gè)檔位上油門(mén)踩到底進(jìn)行全負(fù)荷加速，測(cè)量離合器扭矩Mk和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N，選取轉(zhuǎn)速平滑連續(xù)上升段曲線進(jìn)行如下計(jì)算。

然后根據(jù)等式Ki×Fl=（A，B，C），其中A、B、C分別是一檔、二檔、二檔以上的標(biāo)定值，由此計(jì)算出Fl的標(biāo)定值，根據(jù)某微型車(chē)項(xiàng)目的匹配經(jīng)驗(yàn)，建議1檔A=7，2檔B=10，2檔以上C=15，實(shí)際標(biāo)定中可以根據(jù)車(chē)型的實(shí)際情況取值。評(píng)定依據(jù)是通過(guò)比較發(fā)動(dòng)機(jī)模型轉(zhuǎn)速Nd和實(shí)際轉(zhuǎn)速N，在轉(zhuǎn)速穩(wěn)定平滑上升段的誤差在可接受范圍內(nèi)。

2.2.2 修正系數(shù)Fr的標(biāo)定

Fr決定了扭矩調(diào)節(jié)的強(qiáng)弱，初步計(jì)算可以按如下方式：

Fr=0.67×100/Mdn，Mdn為最大計(jì)算扭矩，來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架標(biāo)定，比如：0.67×100/240=0.2。實(shí)際標(biāo)定過(guò)程中可以通過(guò)加減該系數(shù)來(lái)決定調(diào)節(jié)的強(qiáng)弱。

2.2.3Ko和Ku的標(biāo)定

Ko和Ku是一組對(duì)應(yīng)的上下限表格，作用是在正常穩(wěn)態(tài)行駛中，避免出現(xiàn)點(diǎn)火角的跳變（這種跳變會(huì)影響失火診斷）。標(biāo)定方法是：在轉(zhuǎn)鼓上，每一檔下，勻速駕駛，測(cè)量Nr和Fr，算得乘積后再乘以1.25~1.5，將值填到相應(yīng)的Mk下。關(guān)于坐標(biāo)軸Mk選擇以及Ko/Ku數(shù)據(jù)分布趨勢(shì)的一點(diǎn)建議是，在較大離合器扭矩時(shí)，為了不影響0到100公里加速性能，盡可能填入較大值以關(guān)閉點(diǎn)火角調(diào)節(jié)；在離合器扭矩接近0時(shí)，填入較小的值，以便小波動(dòng)也可以得到調(diào)節(jié)。

2.4 防抖動(dòng)功能的開(kāi)啟條件

Bosch ME7系統(tǒng)定義防抖動(dòng)功能的激活需要全滿(mǎn)足以下開(kāi)啟條件：

（1）起動(dòng)結(jié)束，即起動(dòng)標(biāo)志位等于1；

（2）非斷油工況，即斷油標(biāo)志位等于0；

（3）非換擋工況及換擋標(biāo)志位等于0；

（4）車(chē)速不能低于標(biāo)定閥值；

（5）怠速工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不能低于標(biāo)定閥值；

（6）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在標(biāo)定閥值之間，其中最低轉(zhuǎn)速是一個(gè)與檔位相關(guān)的表格，最高轉(zhuǎn)速為一個(gè)標(biāo)定閥值；

（7）水溫高于標(biāo)定閥值，一般最低水溫閥值標(biāo)定為 0°.

3 結(jié)束語(yǔ)

判檔識(shí)別及防抖動(dòng)功能是車(chē)輛駕駛性匹配的基本工作，出色的車(chē)輛駕駛性調(diào)教，必須在此打好基礎(chǔ)。標(biāo)定數(shù)據(jù)的優(yōu)化需要進(jìn)行多次重復(fù)的試驗(yàn)，包括整車(chē)臺(tái)架及道路試驗(yàn)，覆蓋實(shí)際駕駛工況。防抖動(dòng)功能的進(jìn)一步優(yōu)化還需要同時(shí)考慮對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩模型的影響，在整車(chē)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目時(shí)間和資源允許的情況下，經(jīng)過(guò)多次道路試驗(yàn)檢查防抖動(dòng)功能及扭矩功能模型的運(yùn)行情況，或許能得到更優(yōu)的匹配效果。

[1]余志生.汽車(chē)?yán)碚揫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2]王兆娟.發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)優(yōu)化匹配方法的研究[J].小型內(nèi)燃機(jī)，1999，28（4）:35-36.

[3]德同BOSCH公司.BOSCH汽車(chē)工程師手冊(cè)[M].顧柏良，唐振聲，等，譯.北京：北京理工大學(xué)出版社，1999.