汽車AMT系統(tǒng)發(fā)動機熄火分析及優(yōu)化

司洪來啜韋偉紀偉

（1.中國第一汽車股份有限公司天津技術開發(fā)分公司；2.精進電動科技股份有限公司）

汽車AMT系統(tǒng)以電控發(fā)動機為基礎，采用電動機（或液壓單元）作為離合器操縱和變速器選換擋執(zhí)行機構的動力源，取代原來由駕駛員完成的離合器分離與接合、摘擋與選換擋以及加速踏板控制等操作[1-2]。電控單元通過CAN總線讀取加速踏板、發(fā)動機轉速、發(fā)動機轉矩、車速及制動等信號，實時判定汽車的運行工況，從而實現智能自動換擋，快速、平順地自動分離與接合離合器，確保汽車的換擋平順性[3-4]。在特殊工況下，提早分離離合器，降低發(fā)動機的負載，再結合發(fā)動機電控系統(tǒng)的有效控制，可以有效防止熄火問題的發(fā)生[5]。AMT系統(tǒng)性能的保障是準確的轉矩模型以及對控制響應時間的設定。文章將針對某車型整車標定過程中，特殊工況下出現的發(fā)動機熄火問題，進行系統(tǒng)的研究與分析。

1 汽車運行中發(fā)動機熄火的危害

1）由于現代化的汽車自動化程度高，熄火后一般大多數汽車（液壓助力）會喪失轉向助力，轉向很沉，個別車型會出現鎖死現象；

2）大多數車輛制動需要真空輔助制動，熄火后只有腳踩制動時有助力參與，后續(xù)制動助力不足很容易引起制動力不足而引發(fā)交通意外。

綜上，有必要對發(fā)動機熄火的問題進行分析，找到問題的主因，解決該問題。

2 造成發(fā)動機熄火的原因分析

搭載AMT系統(tǒng)的某車型在開發(fā)階段進行試驗驗證時，發(fā)現汽車在原地打轉向的工況下，出現發(fā)動機轉速下降較多的現象，雖然未出現熄火，但在行駛中打轉向、制動以及空調開啟等其他負載同時加入的極端工況下，存在熄火風險。研究發(fā)現，制動減速中在3擋減2擋的工況下，發(fā)動機轉速出現下降較多的現象，甚至出現了熄火問題。經試驗數據采集和分析，發(fā)現了造成發(fā)動機熄火的2種原因。

1）發(fā)動機的轉矩模型精度差，突加負載（如空調壓縮機、轉向助力及其他電氣負載等）下，輸出轉矩會發(fā)生突變，從而造成發(fā)動機轉速的修正響應性差；

2）在極端特殊工況下的轉矩控制權無明確定義，發(fā)動機控制單元（ECU）在低轉速下響應傳動控制單元（TCU）的零轉矩或者負轉矩請求時，很容易產生熄火風險。

3 解決方案和效果驗證

3.1 測試要求

首先在發(fā)動機臺架上進行轉矩控制響應測試試驗，測試要求如圖1所示。測試期望轉矩與實際轉矩的誤差；測試期望轉矩與實際轉矩時間延遲；具體指標要求應滿足發(fā)動機ECU轉矩控制響應測試試驗規(guī)范。測試結果達到了規(guī)定的技術指標，說明發(fā)動機ECU轉矩控制響應能夠滿足設計要求。分析確認應從以下方面改進。

圖1 發(fā)動機ECU轉矩控制響應測試要求

3.2 確定整車負載阻力

AMT汽車在換擋期間增加了AMT換擋電磁閥負載、AMT離合器控制閥負載以及間歇工作的AMT液壓泵負載，這些負載的存在會使發(fā)動機需要克服的轉矩增大。

發(fā)動機在不同的工況下和負載變化下（比如：空調壓縮機、發(fā)電機、水泵、機油泵、活塞環(huán)摩擦阻力、泵氣損失、曲柄連桿機構、軸承阻力、水箱風扇、潤滑油黏度、齒輪油黏度、傳動系機械損失、燃油雜質、日常使用中積炭或油泥引起的混合氣不穩(wěn)定等），對于發(fā)動機轉矩模型的修正及補償量應是不同的，需增加不同的補償控制，具體參考參量，如表1所示。

表1 發(fā)動機不同負載變化下的補償控制

3.3 修正發(fā)動機轉矩模型

在影響發(fā)動機的負載阻力作用下，在整車負載阻力變化的作用下，甚至在以上因素的共同作用下，發(fā)動機的轉矩模型也是不一樣的，對于發(fā)動機不熄火的最小轉矩值也應適當調整，同時與TCU請求轉矩進行對比，當TCU請求轉矩低于發(fā)動機不熄火的最小轉矩值時，ECU不響應TCU的轉矩請求，進行發(fā)動機的正?？刂?，防止熄火問題的發(fā)生。

3.4 修正換擋曲線

調整3擋至2擋的換擋點，提升部分換擋線，使變速器在較高的車速時降擋，提升降擋后的發(fā)動機轉速，換擋線調整，如圖2所示。通過圖2中換擋曲線的修正，可以有效改善該AMT車型發(fā)動機熄火的問題。

圖2 2擋和3擋換擋線調整曲線

3.5 方案驗證

將3.3和3.4節(jié)所述方案在汽車上進行實車驗證，并進行結果統(tǒng)計。發(fā)動機熄火試驗具體操作方式，如表2所示。

表2 發(fā)動機熄火試驗

整個試驗過程中，驗證汽車均沒有出現熄火的現象和熄火風險，有效解決了熄火問題。從采集數據的對比分析來看，新方案能有效改善熄火問題。

4 結論

文章采取多種工況的補償措施，使整車標定開發(fā)階段的發(fā)動機轉矩模型得以修正與完善；通過提升換擋點來提高降擋后的發(fā)動機轉速，以延長ECU從降擋后到進入行車怠速工況的控制時間；增加在極端工況下對轉矩控制權的定義，允許ECU在極端工況下收回轉矩控制權，防止因響應過低的轉矩請求，而造成發(fā)動機熄火的問題。最終通過試驗驗證說明該方案能解決特殊工況下出現的發(fā)動機熄火問題，同時得到了市場的認可和考驗，為后續(xù)此類問題的解決提供了寶貴經驗。