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(dòng)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(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)電控機(jī)械式自動(dòng)變速器（AMT）性能具有決定性影響。錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)會(huì)造成AMT錯(cuò)誤的估算整車(chē)質(zhì)量和道路坡道等，導(dǎo)致AMT換擋時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)升速、換擋后沖擊大等，錯(cuò)誤的整車(chē)質(zhì)量或坡道會(huì)導(dǎo)致?lián)Q擋混亂、油耗高等。傳統(tǒng)的方法在傳動(dòng)軸上貼應(yīng)變片測(cè)量發(fā)動(dòng)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(guò)具體操作，驗(yàn)證該方法操作簡(jiǎn)單，測(cè)試結(jié)果可靠。

電控機(jī)械自動(dòng)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(dòng)變速器（AMT)以其操作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低等優(yōu)點(diǎn)成為重型車(chē)輛自動(dòng)變速系統(tǒng)的首選。重型車(chē)輛重載、半載與空載時(shí)的質(zhì)量變化很大，重載時(shí)車(chē)輛總質(zhì)量可達(dá)到空載時(shí)的5倍以上；同時(shí)，重型車(chē)輛行駛工況復(fù)雜多變。機(jī)械變速器在換擋過(guò)程中通過(guò)駕駛員對(duì)油門(mén)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(guò)程中與機(jī)械變速器的過(guò)程相同，通過(guò)TCU控制離合器、檔位和發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)換檔。由于我們的AMT系統(tǒng)沒(méi)有車(chē)重傳感器，錯(cuò)誤的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)會(huì)造成估算車(chē)輛重量錯(cuò)誤，影響車(chē)輛的正常換檔，出現(xiàn)循環(huán)升降檔等問(wèn)題。同時(shí)，在換檔過(guò)程中，錯(cuò)誤的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)會(huì)造成TCU不能按照要求控制發(fā)動(dòng)機(jī)，造成車(chē)輛沖擊等。因此，我們必須確保發(fā)動(dòng)機(jī)在可能工作工況下發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)的通過(guò)在傳動(dòng)軸上貼應(yīng)變片測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩復(fù)雜而昂貴。本文介紹一種基于整車(chē)的扭矩確認(rèn)法。具體過(guò)程如下：

1、車(chē)輛測(cè)試：滑行

目的：通過(guò)滑行，估算傳動(dòng)系的損失和滾動(dòng)阻力的大小。

試驗(yàn)條件：道路筆直，道路上車(chē)輛較少，車(chē)輛載荷給定。

試驗(yàn)過(guò)程：

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

b、為消除道路坡道對(duì)測(cè)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(dòng)系損失及滾動(dòng)阻力。

根據(jù)以上，我們選擇的試驗(yàn)樣車(chē)分別為：華菱（CAMC)6X2牽引車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)濰柴WP10.300N，變速器12JZSD160，總重37T;陜汽（F3000)4X2牽引車(chē)，發(fā)動(dòng)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(guò)MATLAB對(duì)華菱牽引車(chē)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(chē)傳動(dòng)系損失及滾動(dòng)阻力為2075N。

2、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩確認(rèn)

2.1 發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)扭矩的大小。具體見(jiàn)公式(2)：

備注：加速度是?v/?t是通過(guò)對(duì)車(chē)速的求導(dǎo)得到的，因此有必考慮車(chē)輛動(dòng)態(tài)因素對(duì)此值得影響，對(duì)于車(chē)輛來(lái)說(shuō)，很難在短坡上迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，因此為了便于測(cè)量分析，我們?cè)诎l(fā)動(dòng)機(jī)固定轉(zhuǎn)速和變速器固定檔位下進(jìn)行測(cè)試；

滾動(dòng)阻力FRoll和FDriveline通過(guò)滑行試驗(yàn)獲得；

變速器速比iGearbox 和傳動(dòng)系速比iGear2Veh=iDriveAxle/rdyn通過(guò)車(chē)輛設(shè)計(jì)參數(shù)獲得，其中iDriveAxle為橋速比，rdyn為輪胎動(dòng)態(tài)滾動(dòng)半徑。

2.2 CAN總線(xiàn)上的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的計(jì)算

通過(guò)CAN工具采集發(fā)動(dòng)機(jī)在穩(wěn)態(tài)恒速下的報(bào)文，根據(jù)公式（3）計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩 MEngine,J1939：

MRef發(fā)動(dòng)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(cè)試要求，我們選擇了廠區(qū)附近的跨繞城高速橋梁為測(cè)試路段，對(duì)橋梁的坡度進(jìn)行測(cè)量。應(yīng)用CANape采集如下報(bào)文：

EC1-------參考扭矩；

EEC1------發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)前發(fā)動(dòng)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(chē)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩進(jìn)行分析，分析過(guò)程中注意選擇發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)維持在800rpm時(shí)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(shuō)明該發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，WABCO要求誤差在5%以?xún)?nèi)。

4、結(jié)論

本文對(duì)通過(guò)動(dòng)力學(xué)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩進(jìn)行估算， 通過(guò)CAN報(bào)文計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩進(jìn)行了介紹分析。結(jié)合具體車(chē)輛進(jìn)行測(cè)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(mǎn)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(dòng)研究院，主要為研究方向AMT。