楊忱，劉淋磊

（陜西汽車集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710021）

1 前言

我國(guó)的大型貨車運(yùn)輸區(qū)域跨度大，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，導(dǎo)致了用戶單邊運(yùn)輸距離較國(guó)際上的運(yùn)輸距離遠(yuǎn)，駕駛員工作強(qiáng)度大。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶來(lái)了環(huán)保等方面的制約影響，從國(guó)Ⅲ排放迅速進(jìn)入國(guó)Ⅴ排放。而駕駛員群體對(duì)于老技術(shù)狀態(tài)所養(yǎng)成的駕駛習(xí)慣無(wú)法滿足新技術(shù)車型，造成經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性差的情況。為解決由于駕駛習(xí)慣導(dǎo)致的車輛性能無(wú)法滿足用戶使用需求的矛盾，主機(jī)廠慢慢推出AMT 車型，能夠有效的提高車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性能，同時(shí)能有效的緩解駕駛員的駕駛疲勞，進(jìn)而避免因駕駛疲勞引起的重大交通事故[1]。隨著新型電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來(lái)越多的電子控制裝置應(yīng)用到了重型車輛上，為自動(dòng)變速器的復(fù)雜控制提供了重要保障[2]。

為此，本文利用本企業(yè)車輛典型工況數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，完成了雙參數(shù)的換擋策略模擬仿真，為后期的TCU 標(biāo)定提供基礎(chǔ)參數(shù)依據(jù)。

2 整車模型的搭建與性能仿真

2.1 重型牽引車模型搭建

AVL Cruise 具有圖形友好的操作界面，設(shè)計(jì)人員能夠根據(jù)所設(shè)計(jì)的車輛快速完成整車模型的搭建，進(jìn)而完成車輛的動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能、排放性能、制動(dòng)性能仿真。

各個(gè)子模型的搭建是根據(jù)各個(gè)零部件的性能參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，完成離合器、變速器、主減速器、制動(dòng)器和車輪、駕駛模塊等模型參數(shù)設(shè)置，各個(gè)子模型通過(guò)虛擬機(jī)械連接，根據(jù)車輛的動(dòng)力傳輸路徑進(jìn)行模塊之間的連接。影響軟件運(yùn)行的另外一個(gè)主要因素是信號(hào)傳輸?shù)倪B接，信號(hào)連接就需要根據(jù)車輛的實(shí)際控制進(jìn)行設(shè)定，應(yīng)該避免造成約束，導(dǎo)致邏輯沖突而出錯(cuò)。

圖1 整車結(jié)構(gòu)圖

2.2 重型牽引車性能模擬仿真

模型搭建好以后，進(jìn)行計(jì)算任務(wù)的設(shè)定，在task folder中設(shè)定相應(yīng)參數(shù)和計(jì)算任務(wù)，軟件允許用戶自行設(shè)定計(jì)算模式。正向仿真模式是對(duì)設(shè)定工況的跟隨，允許一定的速度誤差，逆向仿真要求工況更加符合實(shí)際，并將因路面顛簸導(dǎo)致的速度急劇變化點(diǎn)剔除，形成更加符合實(shí)際的工況，然后百分百滿足工況。正向仿真的可靠性和穩(wěn)定性較高和實(shí)際較為契合，而逆向仿真在工況真實(shí)的情況下精度更高。

圖2 任務(wù)自定義窗口

車輛的動(dòng)力性能屬于車輛的靜態(tài)性能，需要在軟件中單獨(dú)設(shè)置，并獨(dú)立計(jì)算。動(dòng)力性能計(jì)算完成后，再進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性能計(jì)算任務(wù)設(shè)定，能夠得到等速百公里燃油消耗和基于設(shè)定工況的綜合百公里燃油消耗值。

表1 數(shù)據(jù)對(duì)比

3 雙參數(shù)重卡AMT 換擋策略研究

換擋規(guī)律指的是相鄰兩擋位之間的切換時(shí)機(jī)控制，取決于所設(shè)定的邊界條件，邊界條件是多維的，根據(jù)影響因子而呈現(xiàn)立體交叉的關(guān)系。一般采用的換擋參數(shù)包括單參數(shù)、雙參數(shù)以及多參數(shù)。單參數(shù)換擋控制更適合于特種作業(yè)車，設(shè)定簡(jiǎn)單，符合對(duì)NVH 和燃油經(jīng)濟(jì)性要求不高的市場(chǎng)[3]。重卡牽引車駕駛時(shí)間長(zhǎng)，工作強(qiáng)度大，對(duì)舒適性要求較高。普通日用工業(yè)品運(yùn)輸年行駛里程可達(dá)15 萬(wàn)公里，快遞牽引車年行駛里程可達(dá)30 萬(wàn)公里，該車型用戶對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的關(guān)注度較高，因此本文主要從雙參數(shù)進(jìn)行研究。

圖3 雙參數(shù)換擋規(guī)

（1）收斂型換擋規(guī)律

收斂型換擋規(guī)律隨著油門開(kāi)度的增大，換擋延遲逐漸減小。充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率，這種類型的換擋曲線使得大油門開(kāi)度時(shí)降擋速差比較小，能夠避免頻繁換擋。減小油門開(kāi)度時(shí)，換擋延遲逐漸增大，發(fā)動(dòng)機(jī)可以工作在較低的轉(zhuǎn)速，整車行駛起來(lái)舒適性好。該換擋桿規(guī)律，更適合于功率較低的重型貨車。

（2）發(fā)散型換擋規(guī)律

隨著油門開(kāi)度的增大，換擋延遲會(huì)逐漸增大，但是大油門開(kāi)度降擋時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速必須大幅度降低，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用率低。當(dāng)快松油門踏板時(shí)可以盡快換入高擋，減少換擋時(shí)間間隔；隨著換擋延遲的增大，換擋次數(shù)逐漸減少，從而提高了整車駕駛舒適性保證車輛的平穩(wěn)性和適當(dāng)改善燃油經(jīng)濟(jì)性能；當(dāng)車輛大油門開(kāi)度時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最大功率附近，動(dòng)力性能好。該換擋規(guī)律，更適合于后備功率充足的乘用車。

（3）帶強(qiáng)制降低擋的發(fā)散型

在防止發(fā)動(dòng)機(jī)超速的前提下，該換擋策略可以改善發(fā)散型的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)提早降擋，滿足整車的大功率加速需求。

（4）組合型換擋規(guī)律

能夠根據(jù)客戶的駕駛習(xí)慣和意圖進(jìn)行設(shè)定參數(shù)，保證在不同的油門開(kāi)度下的動(dòng)力需求，并能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作在低油耗區(qū)域。該換擋策略主要由兩種或多種不同類型的換擋規(guī)律組合而成：小油門幵度以少污染、穩(wěn)定、舒適為主；中油門開(kāi)度在保證整車燃油經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，提高動(dòng)力性能；大油門開(kāi)度則主要是為了得到最大的動(dòng)力性能。

4 GSP 構(gòu)建換擋策略

軟件根據(jù)不同的需求設(shè)定了不同的計(jì)算方法，設(shè)計(jì)人員根據(jù)所分析的車輛的不同和運(yùn)行工況的不同能夠快速的完成參數(shù)設(shè)定，并完成換擋策略仿真。

GSP-Wizard 需要輸入的參數(shù)較少，能夠快速生成基于動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能的換擋規(guī)律。GSP-Generation 考慮多驅(qū)動(dòng)模式和坡度優(yōu)化。GSP MAP 生成的GSP 可以輸入到TCU 用于車輛標(biāo)定。GSP-Optimization 基于給定工況計(jì)算擋位，考慮燃油消耗和排放進(jìn)行優(yōu)化（K 因子）和駕駛性能范圍。

本文采用GSP-Optimization，通過(guò)靜態(tài)任務(wù)設(shè)定、V1000車速獲取、采樣點(diǎn)設(shè)置、路況設(shè)定（包含風(fēng)速、坡度等），采用Fuel Consumption Optimization Only 不考慮排放限值，基于給定的路譜進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化過(guò)程中將時(shí)間-速度工況轉(zhuǎn)化為速度-功率工況，完成換擋策略的模擬仿真。

圖4 雙參數(shù)換擋策略

軟件能夠?qū)崿F(xiàn)模擬生成的MAP 復(fù)制到Generation MAP中，選擇換擋曲線，進(jìn)行手動(dòng)微調(diào)節(jié)。將生成的換擋策略，輸入到Gbprogram 中，參與車輛性能仿真任務(wù)計(jì)算，進(jìn)而驗(yàn)證采用換擋策略前后，車輛的經(jīng)濟(jì)性能變化。采用GSP 模擬生成換擋策略后，車輛的經(jīng)濟(jì)性能和動(dòng)力性能均有提升。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)Cruise 軟件構(gòu)建整車模型，并依據(jù)企業(yè)典型工況作為基礎(chǔ)，進(jìn)行了雙參數(shù)換擋策略研究。通過(guò)整車模型模擬仿真與實(shí)車測(cè)試的加速性能和經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比分析，通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了模型的可靠性。制定換擋策略，針對(duì)換擋過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性能的提升，也充分的說(shuō)明了該研究方法的可行性，為TCU 標(biāo)定提供基礎(chǔ)參數(shù)支撐。