邢志樂，吳瓊，韓俊（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

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基于換擋過程轉(zhuǎn)速控制邏輯的研究

邢志樂，吳瓊，韓俊
（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章首先論述了換擋過程轉(zhuǎn)速的影響因素，確定了換擋過程氣體的容積效應(yīng)，換擋扭矩濾波系數(shù)是影響轉(zhuǎn)速上飄的主要因素，最終根據(jù)影響因素設(shè)計了針對轉(zhuǎn)速上飄的控制邏輯。驗證結(jié)果表明，通過此控制邏輯能有效控制換擋時轉(zhuǎn)速上飄。

換擋過程；容積效應(yīng)；濾波系數(shù)；轉(zhuǎn)速上飄；控制邏輯

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.038

CLC NO.: U463.4Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)08-119-03

引言

隨著生活水平的提高，乘用車成為人們生活的常用代步工具，2015年全國乘用車年銷售2058萬輛。乘用車由原來的傳統(tǒng)代步工具，逐漸向舒適性方向發(fā)展。整車駕駛性是汽車舒適性的重要指標之一，駕駛性的優(yōu)劣直接影響客戶的駕駛體驗。而整車駕駛性能的開發(fā)包含很多內(nèi)容，如加速性能，怠速穩(wěn)定性能，換擋性能等等。換擋性能是指手動擋車型在正常換擋操作過程中的駕駛表現(xiàn)，包括換擋是否頓挫，換擋轉(zhuǎn)速是否上飄，換擋結(jié)束后加速沖擊等。對于手動擋車型，換擋時駕駛員松掉油門同時踩下離合，由于變速箱和發(fā)動機分離，發(fā)動機飛輪端卸掉驅(qū)動負載，此時發(fā)動機轉(zhuǎn)速會繼續(xù)上升，此現(xiàn)象稱為換擋轉(zhuǎn)速上飄。若換擋轉(zhuǎn)速上飄過大，發(fā)動機噪音會加大，儀表轉(zhuǎn)速指針繼續(xù)上升，造成客戶抱怨。本文主要研究駕駛性能中的換擋轉(zhuǎn)速上飄，論述了換擋轉(zhuǎn)速的影響因素，并設(shè)計控制邏輯來防止換擋過程轉(zhuǎn)速上飄過大，以此來達到好的駕乘感受，減小客戶抱怨。

1、換擋過程轉(zhuǎn)速的影響因素

1.1換擋扭矩對轉(zhuǎn)速的影響

換擋時，為了減弱收油時的駕駛頓挫，ECU會對駕駛員需求扭矩進行濾波。因此，換擋時即使松掉油門踏板，但駕駛員扭矩不會立即為發(fā)動機的最大負扭矩，而是由松掉油門時刻的扭矩值向發(fā)動機最大負扭矩值進行濾波，如圖1所示。濾波系數(shù)的大小，會影響換擋過程的駕駛員扭矩值大小，進而影響進氣量及噴油量，從而影響換擋過程的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。

以一款配置 1.6L發(fā)動機5MT變速箱，滾動半徑為16寸的車輛為研究對象，研究換擋過程扭矩濾波系數(shù)對轉(zhuǎn)速的影響。設(shè)置濾波系數(shù)為0.1，0.5， 以同40%油門駕駛車輛，然后進行2檔換3檔操作，并用INCA軟件采集換擋過程濾波系數(shù)分別為0.1、0.5時的轉(zhuǎn)速值、油門信號，如圖2，3所示。

圖2中濾波系數(shù)設(shè)置為0.1，換擋過程轉(zhuǎn)速上升270轉(zhuǎn)，圖3中濾波系數(shù)設(shè)置為0.5，轉(zhuǎn)速上升150轉(zhuǎn)。扭矩濾波系數(shù)越大轉(zhuǎn)速上升越小，轉(zhuǎn)速上升與濾波系數(shù)成反比關(guān)系。

1.2進氣歧管容積效應(yīng)對換擋轉(zhuǎn)速的影響

外部空氣進入氣缸需要一個過程，需要依此經(jīng)過進氣口、空氣濾清器、進氣管、節(jié)氣門、進氣歧管、進氣門，最后才進入氣缸參與燃燒做功。一般地，當(dāng)油門變大時，節(jié)氣門會開度會變大，經(jīng)過節(jié)氣門的空氣質(zhì)量會增大；這時如果松掉油門，節(jié)氣門會突然關(guān)小，經(jīng)過節(jié)氣門的空氣質(zhì)量會減小。但當(dāng)駕駛員由大油門到松掉油門進行換擋操作時，節(jié)氣門開度會發(fā)生由大到小突變。在節(jié)氣門開大時，空氣已經(jīng)通過節(jié)氣門進入了到了進氣歧管，即使這是節(jié)氣門突然關(guān)小，這部分空氣仍會進入氣缸參與燃燒，這種過程稱為歧管容積效應(yīng)，這種現(xiàn)象通過扭矩濾波無法消除，是客觀物理因素。

以一款配置 1.6L發(fā)動機 5MT變速箱，滾動半徑為16寸的車輛為研究對象，研究換擋過程扭矩濾波系數(shù)對轉(zhuǎn)速的影響。設(shè)置相同濾波系數(shù)為0.5,分別以40%,100%油門開度駕駛車輛，然后進行2檔換3檔操作，并用INCA軟件以采集換擋過程油門開度分別為40%、100%時的轉(zhuǎn)速值、油門信號，如圖4，5所示。

濾波系數(shù)都設(shè)置為0.5，圖4中油門開度為40%，進行換擋操作，松油門時，進氣量相對較小，轉(zhuǎn)速上飄130rpm，圖5中油門開度為100%，進行換擋操作，松油門時，進氣量相對較大，轉(zhuǎn)速上飄380rpm?？梢缘贸?，換擋前油門開度越大，容積效應(yīng)越明顯，換擋時因為容積效應(yīng)導(dǎo)致?lián)Q擋過程中仍有很多空氣進入氣缸，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速上飄。

2、換擋過程轉(zhuǎn)速控制邏輯設(shè)計

通過上述對換擋過程影響因素的研究，可以得出扭矩濾波系數(shù)及容積效應(yīng)會導(dǎo)致?lián)Q擋過程轉(zhuǎn)速上飄。針對換擋過程的影響因素，設(shè)計換擋轉(zhuǎn)速控制邏輯如下：

2.1換擋過程設(shè)計濾波系數(shù)

由圖2，圖3可知，換擋過程扭矩值越大，轉(zhuǎn)速換擋轉(zhuǎn)速上飄越嚴重，因此針對換擋過程設(shè)計以轉(zhuǎn)速為橫軸，油門為縱軸的濾波系數(shù)表。當(dāng)進行換擋操作時，濾波系數(shù)通過換擋過程的轉(zhuǎn)速及油門開度值查表得到。

表1　扭矩濾波系數(shù)

2.2換擋過程觸發(fā)斷油

由圖4，圖5可知，換擋過程油門開度越大，因為歧管進氣容積效應(yīng)越大，換擋轉(zhuǎn)速上飄越嚴重。因此針對容積效應(yīng)設(shè)計觸發(fā)斷油邏輯，在駕駛員踩下離合有換擋意圖時，ECU開始計算轉(zhuǎn)速上升程度，若轉(zhuǎn)速上升量大于一定值 A，換擋轉(zhuǎn)速上升速率大于一定值B時，ECU控制發(fā)動機切斷噴油，斷油持續(xù)C時間后，若轉(zhuǎn)速上升量小于A，ECU恢復(fù)發(fā)動機噴油，防止熄火。具體邏輯設(shè)計如下：

3、控制邏輯驗證

以某款搭載1.6L發(fā)動機5MT變速箱，滾動半徑16英尺的車型為試驗驗證對象，濾波系數(shù)設(shè)計如表 1所示，斷油轉(zhuǎn)速上升量A設(shè)置為50r/min，斷油轉(zhuǎn)速上升速率B設(shè)置為5r/s2，斷油持續(xù)時間C設(shè)置為0.5s，然后以30%，50%，70%，100%油門開度行駛并進行換擋操作（本實驗為 2檔換3檔和3擋換4擋），使用上述控制邏輯進行驗證，結(jié)果如下圖。

圖6中， 駕駛員以30%，50%油門開度行駛并進行換擋操作時，通過扭矩濾波及斷油換擋轉(zhuǎn)速上飄值分別為45,55rpm，發(fā)動機噪音不明顯，儀表指針無變化，駕乘感受良好。圖7中，駕駛員以70%，100%油門開度行駛并進行換擋操作時，通過扭矩濾波及斷油換擋轉(zhuǎn)速上飄值分別為70，96rpm，發(fā)動機噪音不明顯，，儀表指針無變化，駕乘感受良好。

6、結(jié)論

該論文首先論述了換擋過程轉(zhuǎn)速的影響因素，確定了換擋過程氣體的容積效應(yīng)，換擋扭矩濾波系數(shù)是影響轉(zhuǎn)速上飄的主要因素，通過設(shè)計扭矩濾波系數(shù)，觸發(fā)斷油等邏輯來減小轉(zhuǎn)速上飄值。通過實車驗證，此邏輯設(shè)計能有效減小轉(zhuǎn)速上飄值，減小客戶抱怨。

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Algorithm for engine speed control based on shifting process

Xing Zhile,Wu Qiong,Han Jun
（Anhui Jianghuai Automobile Co.,Ltd.,Anhui Hefei 230601）

This paper discusses the factors affecting the speed of the shift process.The volume effect of gas in the shifting process and the torque filter coefficient is the main reason for the shift of the shift speed..the control logic of the drift is designed according to the influence factors.The test results showed that this logic can effectively control the rising speed when shifting.

Shifting process; Volume effect; Filter factor; rising speed; control logic

U463.4

A

1671-7988（2016）08-119-03

邢志樂（1990-），男，電控標定工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。主要從事整車電控標定的工作。