張其亮，段偉偉

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

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基于ORIGIN軟件某手動(dòng)擋汽車換擋提示優(yōu)化控制策略

張其亮，段偉偉

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

摘 要：隨著國內(nèi)燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)的日趨加嚴(yán)，用戶對燃油經(jīng)濟(jì)性的要求越來越高，各項(xiàng)節(jié)油技術(shù)的應(yīng)用也成為大勢所趨。文章基于某手動(dòng)擋汽車車型，對經(jīng)濟(jì)性換擋提示算法進(jìn)行分析，并通過Cruise軟件進(jìn)行節(jié)油對比計(jì)算分析，判斷其可行性，為整車標(biāo)定提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：燃油經(jīng)濟(jì)性；換擋提示；控制策略

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.02.044

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)02-126-04

引言

隨著國內(nèi)燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)的日趨加嚴(yán)，國家政策要求2020年乘用車平均油耗降至5.0L/100km，同時(shí)用戶對燃油經(jīng)濟(jì)性的要求越來越高，各項(xiàng)節(jié)油技術(shù)的應(yīng)用也成為大勢所趨。整車方面有降阻力和功耗技術(shù)，增加輕量化和優(yōu)化標(biāo)定策略技術(shù)，動(dòng)力總成方面在傳統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上，增加啟停和優(yōu)化熱管理技術(shù)也是一個(gè)亮點(diǎn)。其中，換擋提示技術(shù)作為一個(gè)電控標(biāo)定的子技術(shù)，其成本較低，效果明顯，并且在計(jì)算乘用車燃料消耗量評價(jià)方法及指標(biāo)中享受額度優(yōu)惠，受到各大主機(jī)廠商的歡迎。

本文基于某手動(dòng)擋汽車前置前驅(qū)車型，對經(jīng)濟(jì)性換擋提示算法進(jìn)行分析，并通過Cruise軟件進(jìn)行節(jié)油對比計(jì)算分析，判斷其可行性，為整車標(biāo)定提供依據(jù)。

1、參數(shù)輸入

1.1 整車參數(shù)

如表1所示：

表1 整車參數(shù)

1.2 變速箱速比參數(shù)

如表2所示：

表2 變速箱速比參數(shù)

1.3 經(jīng)濟(jì)性滑行阻力數(shù)據(jù)

如表3所示：

表3 經(jīng)濟(jì)性滑行阻力

此車型經(jīng)濟(jì)性滑行阻力加載質(zhì)量為1660kg，滑行阻力曲線如圖1所示：

1.4 發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性參數(shù)

此車型發(fā)動(dòng)機(jī)臺架測試萬有特性map圖數(shù)據(jù)如圖2所示：

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性map圖

2、升擋點(diǎn)分析

2.1 升擋點(diǎn)設(shè)定原則分析

⑴ 低踏板開度，主要考慮升完擋后的最低穩(wěn)定車速特性，防止升完擋后由于轉(zhuǎn)速過低而產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)問題；

⑵ 讓升擋前盡可能走過更長的經(jīng)濟(jì)區(qū)域，升擋后仍有很長的經(jīng)濟(jì)區(qū)域可走；

⑶ 對于升擋前和升擋后均有很長經(jīng)濟(jì)區(qū)域的，優(yōu)先考慮升擋后的，即盡量提前升擋。

2.2 10%開度升擋車速設(shè)定

⑴ 標(biāo)定部門提供的各擋最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速如如表4所示：

表4 各擋最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速

⑵ 依據(jù)以上各擋最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，設(shè)定升擋后發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不得低于最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速+200rpm，以保證一定的駕駛性，依據(jù)轉(zhuǎn)速與車速的換算關(guān)系，可以得到各擋10%開度下的升擋車速，如表5所示：

表5 各擋10%開度下的升擋車速

2.3 其他開度下升擋車速設(shè)定

⑴ 依據(jù)各擋變速箱速比及輪胎滾動(dòng)半徑，將臺架測試的萬有特性map圖的橫坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為車速；

⑵ 利用ORIGIN軟件進(jìn)行各擋燃油消耗率map圖繪制，繪制時(shí)主要保證每個(gè)擋位的map圖圖形一致，縱坐標(biāo)一致（踏板開度值），但橫坐標(biāo)各不相同（各檔標(biāo)尺車速值）。每個(gè)擋位的橫坐標(biāo)單獨(dú)剪切出來并整齊排列，形成各擋的車速標(biāo)尺，如圖3所示：

圖3 各擋燃油消耗率map圖繪制

⑶ 分別分析每個(gè)擋位每個(gè)踏板開度下的換擋點(diǎn)，舉例說明1擋升2擋，20%踏板開度：

① 將map圖20%開度以下的圖形剪切掉，對齊1擋與2擋的車速標(biāo)尺；

② 對兩個(gè)擋位的標(biāo)尺進(jìn)行分析，來判斷升擋點(diǎn)的選擇，依據(jù)前述設(shè)定原則,則選擇升擋車速為15km/h時(shí)，升擋前（1擋）已走完了11～15km/h的最經(jīng)濟(jì)區(qū)域，升擋后（2擋）還可以走15～25km/h的最經(jīng)濟(jì)區(qū)域。

依次可以計(jì)算出其余檔位升擋后可以走的最經(jīng)濟(jì)區(qū)域。

⑷ 根據(jù)以上分析方法，編制升擋車速點(diǎn)如表6所示：

表6 升擋車速點(diǎn)

升擋曲線示意圖如圖4所示：

圖4 升擋曲線調(diào)整示意圖

⑸ 升擋曲線修正

將每條升檔線按照踏板開度的大小劃分為低區(qū)、過渡區(qū)與高區(qū)，可見低區(qū)與過渡區(qū)分界點(diǎn)為10%開度，過渡區(qū)與高區(qū)分界點(diǎn)為30%開度。

① 低區(qū)與過渡區(qū)分界點(diǎn)修正

依據(jù)標(biāo)定部要求，由于10%開度實(shí)際駕駛時(shí)很不好控制，如果低區(qū)踏板開度分界點(diǎn)設(shè)置為10%，在低區(qū)很可能在實(shí)際駕駛時(shí)使用不到。因此，將低區(qū)踏板開度分界點(diǎn)設(shè)置為20%。

② 過渡區(qū)與高區(qū)分界點(diǎn)修正

以下為踏板開度與節(jié)氣門開度關(guān)系，如表7所示：

表7 踏板開度與節(jié)氣門開度關(guān)系表

可以看出，踏板開度達(dá)到40%～50%以上后，隨著踏板開度的增加，節(jié)氣門開度直接達(dá)到了100%，也就是踏板開度達(dá)到40%～50%以上后，判斷用戶有更強(qiáng)的動(dòng)力需求?；谶@一特點(diǎn)，將過渡區(qū)與高區(qū)分界點(diǎn)設(shè)定為40%比較合適。

③ 高區(qū)車速曲線修正

從上述踏板開度與節(jié)氣門開度關(guān)系表可以看出，超過40%～50%踏板開度后，踏板開度瞬間增大到100%且不再改變。由此可以確定，高區(qū)升擋車速不需要隨踏板開度變化而變化。

基于以上分析，對前述換擋車速點(diǎn)進(jìn)行修正，如表8所示：

表8 換擋車速點(diǎn)修正表

換擋曲線進(jìn)行修正示意圖如圖5所示：

圖5 換擋曲線修正示意圖

3、降擋點(diǎn)分析

3.1 降擋點(diǎn)設(shè)定原則分析

⑴ 為了避免頻繁提示升擋和降擋，低踏板開度區(qū)域，降擋車速應(yīng)該比對應(yīng)的升擋車速低5～15km/h，一般的，隨檔位增加，車速差增加；

⑵ 為了避免發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，n擋的降擋車速必須大于n擋的最小車速，設(shè)定≥n擋最低穩(wěn)定車速+1km/h；

⑶ 高區(qū)降擋后轉(zhuǎn)速不得超過發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率轉(zhuǎn)速，如超過，則以額定功率轉(zhuǎn)速對應(yīng)車速為降擋車速。

3.2 基于原則3.1確認(rèn)各擋各開度下降擋點(diǎn)車速如表9所示：

表9 各擋各開度下降擋點(diǎn)車速

從上表可看出：

⑴ 各擋位低開度下，降擋前轉(zhuǎn)速不低（1檔除外，因1檔速比較大，低踏板開度下，降檔前轉(zhuǎn)速較低，暫不調(diào)整1檔速比），不會(huì)產(chǎn)生駕駛性問題，因此滿足原則3.1要求；

⑵ 各擋位高開度下，降擋后轉(zhuǎn)速不高，未達(dá)到額定功率轉(zhuǎn)速（4850rpm），因此滿足原則3.1要求。

3.3基于上述分析升降點(diǎn)曲線如圖6所示：

圖6 升降點(diǎn)曲線示意圖

4、換擋提示節(jié)油計(jì)算分析

利用Cruise中的AMT模塊進(jìn)行計(jì)算，考慮到實(shí)際用戶駕駛時(shí)，駕駛員從接收到儀表顯示的換擋提示到完成換擋需要一段時(shí)間，因此在Cruise中輸入換擋延遲時(shí)間為1.5s。

采用換擋提示后，NEDC工況下車速與擋位特性對比如圖7所示：

圖7 NEDC工況下車速與擋位特性對比圖

由上圖可以看出，采用換擋提示后，在城區(qū)與郊區(qū)工況，均有較多的擋位提升現(xiàn)象。

通過Cruise軟件進(jìn)行油耗計(jì)算，增加換擋提示前后對比如表10所示：

表10 Cruise軟件油耗計(jì)算對比

4、結(jié)論

本文綜合考慮整車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性，制定出換擋提示策略曲線， 經(jīng)Cruise軟件分析計(jì)算，依據(jù)換擋提示進(jìn)行NEDC工況油耗試驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)綜合油耗節(jié)油3.5%。

以上均基于理論分析，實(shí)際換擋曲線需要標(biāo)定部門基于實(shí)際駕駛特性進(jìn)行優(yōu)化。另外，節(jié)油比例需要下一步進(jìn)行實(shí)車轉(zhuǎn)轂油耗試驗(yàn)驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)

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輕量化與節(jié)能

The optimized control strategy of a manual gear shift prompt based on ORIGIN software

Zhang Qiliang, Duan Weiwei
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Abstract:With domestic fuel economy regulations increasingly strict,users have become increasingly demanding of fuel economy, the fuel saving technology application has become the trend of the times. This article based on a vehicle with a manual transmission, the economy shift prompt algorithm were analyzed, and through the Cruise software of fuel saving computation analysis and determine its feasibility, in order to provide basis of vehicle calibration.

Keywords:Fuel economy; Shift prompt; Control strategy

作者簡介：張其亮，就職于江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心乘用車研究院。

中圖分類號：U467.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)02-126-04