姚帥杰，業(yè)德明，劉閃閃，喬曌

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基于起步性能的CVT控制優(yōu)化方法淺析

姚帥杰，業(yè)德明，劉閃閃，喬曌

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

受制于濕式離合器的結(jié)合特性，CVT車型在起步階段易出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速上升，但車速上升緩慢的現(xiàn)象。如何使離合器快速結(jié)合以提供有效的動(dòng)力傳遞，成為一種發(fā)展趨勢(shì)。文章將結(jié)合一款CVT車型在起步階段的實(shí)車表現(xiàn)，探討控制策略優(yōu)化的幾種方法，以優(yōu)化CVT車型離合器結(jié)合時(shí)間，并提升整車動(dòng)力性能。

離合器；整車；動(dòng)力性

1 前言

當(dāng)前汽車市場(chǎng)中，自動(dòng)擋車型已逐漸被消費(fèi)者所喜愛(ài)，因CVT變速器的無(wú)極變速功能及高動(dòng)力輸出，已逐漸占據(jù)了自動(dòng)擋車型的主力軍位置。但客戶通常會(huì)抱怨CVT車型在起步階段易出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速上升，而整車車速上升緩慢的現(xiàn)象。

以某款1.5L CVT車型為例，通過(guò)運(yùn)用標(biāo)定INCA軟件，完成實(shí)車條件下起步加速過(guò)程相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，如圖1所示。圖中標(biāo)識(shí)①為離合器剛開始接合，標(biāo)識(shí)③為離合器完全接合，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的細(xì)化分析，整個(gè)離合器接合過(guò)程共計(jì)需2.5s，其中①-②（黃色虛線）約為1s，該階段油門踏板已經(jīng)踩到底，但車速基本沒(méi)有變化，同時(shí)通過(guò)速比監(jiān)測(cè)顯示CVT速比一直與初始條件一致，沒(méi)有任何變化，該階段可歸結(jié)為濕式離合器的一個(gè)響應(yīng)過(guò)程，②-③階段可歸結(jié)為離合器開始結(jié)合至完全接合過(guò)程。如何有效減?、?②階段離合器接合響應(yīng)時(shí)間，以達(dá)到縮短CVT車型起步接合時(shí)間將可有助于提升CVT車型的整車加速性能，進(jìn)而可解決起步階段的用戶抱怨。

圖1 1.5L實(shí)車起步加速測(cè)試結(jié)果

2 對(duì)策分析

因CVT變速器扭矩接收為發(fā)動(dòng)機(jī)端輸出，因此能否通過(guò)提升發(fā)動(dòng)機(jī)輸出端扭矩及CVT控制策略兩大方面來(lái)實(shí)現(xiàn)濕式離合器的快速接合。

對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)，可通過(guò)提升發(fā)動(dòng)機(jī)輸出端扭矩以增大CVT變速器接收扭矩，進(jìn)而提高離合充油壓力，使離合器快速結(jié)合；對(duì)CVT而言，確保在離合器接合狀態(tài)下，通過(guò)適當(dāng)?shù)膬?yōu)化換擋規(guī)律，以增大速比輸出進(jìn)而提升接合響應(yīng)和動(dòng)力性能[1]。

表1 起步控制對(duì)策分析

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化

發(fā)動(dòng)機(jī)本體可通過(guò)增大發(fā)動(dòng)機(jī)排量以增大扭矩輸出，合適的動(dòng)力匹配可達(dá)到好的匹配效果。

在ECU扭矩計(jì)算模型中能否整體提升發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算扭矩，即在原計(jì)算模型基礎(chǔ)上增肌發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算扭矩的輸出。

利用INCA查看整車ECU控制邏輯關(guān)系，因在ECU扭矩模型中有轉(zhuǎn)速-油門踏板開度-節(jié)氣門開度對(duì)應(yīng)MAP輸入，對(duì)于部分負(fù)荷來(lái)講，因油門踏板工作在非全負(fù)荷狀態(tài)，飛輪端輸出扭矩低于全負(fù)荷，可通過(guò)標(biāo)定來(lái)提升對(duì)應(yīng)油門踏板開度下節(jié)氣門開度。

2.2 CVT變速箱優(yōu)化

通過(guò)圖1所示，當(dāng)前速比計(jì)算按照主動(dòng)錐輪轉(zhuǎn)速和車速計(jì)算所得，因車速?zèng)]有變化或者變化很小，所以采集的速比信息在這1s內(nèi)沒(méi)有變化，從采集的實(shí)際速比來(lái)看，已達(dá)到最大速比狀態(tài)，因此起步階段速比優(yōu)化的可能性很低，可通過(guò)提升CVT主減的方案來(lái)增大速比輸出。

同時(shí)通過(guò)圖1所示，當(dāng)離合器完全接合后，此時(shí)速比接近最大速比狀態(tài)，車速基本在22km/h左右。如若提升后續(xù)的加速性能，需通過(guò)合適的換擋MAP優(yōu)化增大速比輸出，同時(shí)需求離合器的接合狀態(tài)控制配合。

3 方案實(shí)施與驗(yàn)證

方案的驗(yàn)證條件與試驗(yàn)資源的協(xié)調(diào)有著較為矛盾的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為提升驗(yàn)證的有效性，可不比拘泥于從頭至尾的邏輯順序組合。

從以上方案來(lái)看，增大CVT主減速比與增大發(fā)動(dòng)機(jī)排量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，其實(shí)施效果應(yīng)優(yōu)化后續(xù)對(duì)ECU標(biāo)定的優(yōu)化，因此選擇優(yōu)先測(cè)試增大CVT主減速比，增大發(fā)動(dòng)機(jī)排量次之，ECU標(biāo)定優(yōu)化最后。

3.1 增大CVT主減方案驗(yàn)證確認(rèn)

根據(jù)現(xiàn)有的主減方案選擇，目前有一款主減為6.65的變速器可供選擇，對(duì)比原狀態(tài)主減5.76，其測(cè)試結(jié)果對(duì)比如表2所示。

從結(jié)果可知，其離合器接合時(shí)間有較大的提升，并且全負(fù)荷的0-30km/h和0-60km/h加速性能均得到了一定程度的提升。

表2 不同主減起步加速性能對(duì)比

3.2 增大發(fā)動(dòng)機(jī)排量方案驗(yàn)證確認(rèn)

現(xiàn)將發(fā)動(dòng)機(jī)排量從1.5L升級(jí)到1.6L，外特性扭矩整體可提升約5Nm。需要注意的是，在1.5L匹配條件下，需對(duì)部分負(fù)荷的換擋線進(jìn)行優(yōu)化，同步考慮離合器接合控制特性，以使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速與整車實(shí)際運(yùn)行工作狀態(tài)基本一致，以保證合適的動(dòng)力傳遞及輸出，優(yōu)化前后兩種狀態(tài)分別如圖2和圖3所示。

圖2 換擋MAP優(yōu)化示意圖

圖3 離合器接合特性優(yōu)化示意圖

表3 不同排量發(fā)動(dòng)機(jī)起步加速性能對(duì)比

3.3 ECU標(biāo)定優(yōu)化方案驗(yàn)證確認(rèn)

ECU標(biāo)定優(yōu)化含優(yōu)化ECU扭矩摩擦預(yù)留值和油門踏板MAP優(yōu)化，參考標(biāo)定工程師的標(biāo)定經(jīng)驗(yàn)，在一定的范圍內(nèi)可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以匹配合適的動(dòng)力總成[2]。

以1.6L發(fā)動(dòng)機(jī)+CVT變速器為例，在此種動(dòng)力總成下，對(duì)ECU標(biāo)定優(yōu)化的兩種方案前后對(duì)比測(cè)試方案分別如圖4和圖5所示。

圖4 ECU扭矩摩擦預(yù)留值優(yōu)化示意圖

圖5 油門踏板MAP優(yōu)化示意圖

為分析部分負(fù)荷狀態(tài)下的性能，此種動(dòng)力總成條件下分別對(duì)20%、30%、50%、100%四種狀態(tài)分別進(jìn)行測(cè)試對(duì)比，測(cè)試結(jié)果如表4所示，原狀態(tài)不同負(fù)荷條件下離合器接合時(shí)間基本在2.0—2.3s之間，優(yōu)化后離合器接合時(shí)間基本在1.8s-2.2s之間，部分負(fù)荷下優(yōu)化效果較明顯，全負(fù)荷狀態(tài)下有一定效果。

從整車的加速性能對(duì)比來(lái)看，0-30km/h全負(fù)荷加速時(shí)間可縮短0.25s，0-60km/h全負(fù)荷加速時(shí)間可縮短0.23s，加速性能進(jìn)一步得到提升。

表4 ECU標(biāo)定優(yōu)化驗(yàn)證對(duì)比

ECU標(biāo)定優(yōu)化后，離合器完全接合轉(zhuǎn)速相比優(yōu)化前有一定降低（50%開度下可降低約50rpm，100%開度下可降低約100rpm），該種方案對(duì)于該車型NVH性能也有一定程度的改進(jìn)。

圖7 離合器接合轉(zhuǎn)速前后對(duì)比

3.4 小結(jié)

經(jīng)過(guò)上述相關(guān)方案的測(cè)試，通過(guò)一系列優(yōu)化設(shè)計(jì)，相比原狀態(tài)起步工況下離合器接合時(shí)間進(jìn)一步縮短，接合時(shí)間從3.51s縮短至2.23s，起步控制的目視化效果進(jìn)一步增強(qiáng)，可有效減少客戶的抱怨。

同時(shí)加速性能得到進(jìn)一步增強(qiáng)，0-30km/h全負(fù)荷加速時(shí)間縮短了1.04s，0-60km/h全負(fù)荷加速時(shí)間縮短了1.84s，也驗(yàn)證了該種方案的有效性和可行性。

表5 原狀態(tài)與最終狀態(tài)結(jié)果對(duì)比

4 總結(jié)

本文結(jié)合CVT車型起步加速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速上升，但車速上升緩慢這一現(xiàn)象，從CVT離合器的結(jié)合時(shí)間控制著手，分析了增大主減、更換大排量發(fā)動(dòng)機(jī)以及ECU標(biāo)定優(yōu)化等控制措施，通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證，可有效縮短離合器接合時(shí)間，并對(duì)部分負(fù)荷及全負(fù)荷加速性能都有一定程度的改進(jìn)，證實(shí)了相關(guān)方案的有效性和可行性，可有效減少客戶對(duì)CVT車型起步的抱怨，提升增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

本文中相關(guān)測(cè)試方案可分布實(shí)施亦可結(jié)合實(shí)施，相同方案的不同優(yōu)化程度所產(chǎn)生的效果亦不同，需結(jié)合車型特點(diǎn)及動(dòng)力總成配置綜合考慮。

[1] 陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].機(jī)械工業(yè)出版社2009.2.

[2] 錢葉劍.汽車構(gòu)造[M].合肥工業(yè)大學(xué)出版社2011.3.

[3] 余志生.汽車?yán)碚揫M].機(jī)械工業(yè)出版社2006.

[4] 喬曌,劉閃閃.標(biāo)定策略對(duì)CVT車型性能影響研究[J].AI汽車制造業(yè).2018（3）:45-46.

CVT Control Optimization Method Based on Starting Performance

Yao Shuaijie, Ye Deming, Liu Shanshan, Qiao Zhao

( AnHui JiangHuai Group Automobile Co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

It is controlled by the bonding characteristics of the wet clutch, In the initial stage, the engine speed is likely to increase rapidly, but the speed of vehicles will increase slowly. How to make the clutch quickly combined to provide effective power transmission has become a trend of development. The article will combine the performance of a CVT vehicle in its initial stage, and discuss several methods of control strategy optimization, in order to optimize the clutch engagement time of the CVT model, and improve the dynamic performance.

Clutch; Vehicle; Performance

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1671-7988(2018)22-68-03

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姚帥杰，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.024