某车型自动变速器驾驶性问题分析及解决.pdf

10.16638/ ki.1671-7988.2016.12.026 10.16638/ ki.1671-7988.2016.12.026 某车型自动变速器驾驶性问题分析及解决 王量，丁蓉蓉 （华晨汽车工程研究院传动处，辽宁 沈阳 110141） 摘 要：文章通过以某车型自动变速器驾驶性问题为研究案例，从变速器控制策略方面进行分析，通过对换挡策略 功能的研究，制定了优化方案，并经过车辆的标定和测试验证方案的可行性。 关键词：自动变速器；驾驶性；换挡策略；标定 中图分类号：U463.212 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2016)12-74-04 Analysis and Solutionof driving problem of an Automatic Transmission Vehicle Wang Liang, Ding Rongrong （Brilliance Auto R Shiftstrategy; Calibration CLC NO.: U463.212 Document Code: A Article ID: 1671- 7988 (2016)12- 74- 04 前言 随着自动档车型在汽车市场的比重和市场份额的逐年增 加，顾客对整车动力性和驾驶性的要求也日益提高，而自动 变速器的控制策略对整车的动力性、经济性和驾驶性的影响 起着关键性作用。 本文主要针对某车型自动变速器的驾驶性问题，通过对 其换挡策略的分析和研究，提出整改对策，对车辆进行了标 定优化并进行试验验证。 1、问题描述 某车型A在城市工况中驾驶时， 客户反馈在车流中跟车、 加速超车的性能差。车辆问题跟踪时发现驾驶员在跟车和加 速超车时，会频繁的收油门再踩油门，由于档位会在收油门 时容易升档，而在深踩油门时容易降档，这样在这个工况下 档位一升一降，车辆这时动力会中断，动力性差。 2、原因分析 对车辆进行测试，记录发动机的转速，车速，变速器档 位等动力系统的信息。测试结果如图 1 所示，驾驶员操作油 门踏板开度为 80%，车速为 75km/h，随着踏板开度的变化， 档位从 3 档升到 6 档， 又从 6 档降到 34 档， 而车速没有大的 提升， 发动机扭矩在踩下踏板时是 150N.m， 矩响应没有问题， 扭矩在换挡过程中也响应了变速器的降扭请求，所以问题是 自动变速器的原因，不是发动机的原因。 图 1 驾驶性问题 INCA 测试结果 当前档位，发动机扭矩，发动机转速，输入轴转速，油 门踏板开度，目标档位，车速从变速器液力变矩器锁止离合 作者简介：王量，作者简介：王量，男，中级工程师，就职于华晨汽车工程研究院， 主要研究这车变速器碧昂定与匹配。 汽车实用技术汽车实用技术 75 2016 年第 12 期2016 年第 12 期 器分析，检查发动机转速和输入轴转速的曲线，可以确认， 油门踏板为 0%时，液力变矩器锁止离合器反脱锁止，油门 踏板开度为 80%时，液力变矩器锁止离合器打开，滑摩，到 锁止，换挡过程中也离合器控制也正常，所以液力变矩器的 锁止、滑磨、打开和反脱锁止都工作正常。 从变速器档位分析，当车速为 75km/h，油门踏板为 0% 时，按照换挡线，完成了 3 档升 6 档，当车速为 75 km/h， 油门踏板开度为 80%时，按照换挡线，完成了 6 档降 4 档， 所以按照基础换挡线的理论，变速器档位工作正常。 通过测试分析，发动机扭矩及相应正常，液力变矩器工 作正常，变速器按照基础换挡线工作正常，但是频繁的升降 档确认影响了车辆的加速能力，因此频繁升降档确实是问题 的根本原因。 3、问题解决方案分析 为避免变速器的升降档过于频繁，尤其需要急加速急减 速、油门变化过快的工况。依靠基础换挡线优化显然是不能 同时满足普通工况和特定工况的要求，因此特殊功能的开发 和导入是解决问题的根本方法。 首先进行竞品分析和测试，竞品车辆的选择主要考虑擅 长驾驶性的宝马汽车，根据现有的资源选择了 BMW X1 和 MINI 进行测试。 图 2 竞品车辆相同工况测试结果 如图 2 所示，按照竞品车辆的状态，随着发动机油门的 变化，只有 100%油门时 4 档降 2 档，之后档位就一直保持 在 2 档，而随着油门的变化，车辆的加速和减速跟随性非常 好。可见，采用类似功能能够完美的解决此工况的问题。 随后对其它竞品车辆进行评价和测试发现，欧洲品牌车 辆大都采用了类似的方案来提升驾驶性，而日韩系车辆则都 没有采用类似方案，通过调研发现，日韩和中国大部分客户 习惯抬油门时升档，或者说客户发现转速过高档位太低时会 用抬油门来让档位升高转速降低。而且日韩和中国客户没有 像欧洲客户一样十分重视驾驶性。 由于驾驶性是此车辆十分重要的指标，因此该方案得到 确认。 4、方案设计 此方案为在基础换挡线以外的特殊换挡抑制功能，英文 名称为 Fast off，中文解释为快速收油功能，即快速收油门时 进行升档抑制。当功能激活时，则软件驾驶条件判断模块 FO=1， fast off 功能激活，软件档位修正模块则会执行快速收 油的升档抑制作用。 当软件中 FO_SWI_EXT=0 时，退出了快速收油功能， 则可能的升档会立即执行，当软件中 FO_SWI_EXT=1 时， 当需求连续的升档时，首个升档会立即执行，而第二个升档 会按照延迟升档的标定量 FO_T_进行延迟升档,FO_T 会根据 发动机的转速不同标定不能的延迟时间，在延迟时间之内可 以再进入快速收油功能，或者延迟时间完成后，退出功能。 图 3 快速收油功能的状态基流程图 如图 3 所示，快速收油门功能由状态机开发，一共分为 7 个状态， 在任何非 0 状态是都可以直接到状态 0： 进入状态 0 的条件是，换挡手柄位置发生变化，或者当前的换挡线发 生变化； 状态 0，fast off passive:状态 0 到状态 1 的条件，当油门 踏板的变化率是负值，而且其绝对值大于标定阀值+修正值， 修正值可以根据不同道路阻力（道路的坡度）进行标定。 状态 1fast off detected，进入状态 1 后，则 F0=1，执行 升档抑制； 状态 1 到状态 2，当发动机扭矩小于标定阀值时； 状态 1 到状态 0 当发动机扭矩大于标定阀值时而且当前 的踏板位置大于之前存储的踏板位置+滞后值，而且 FO_SWI_EXT=0； 状态 1 到状态 6 当 FO_SWI_EXT=1， 而且当发动机扭矩 大于标定阀值时，当前的踏板位置大于之前存储的踏板位置 +滞后值； 状态 2waiting for Exit，进入状态 2 后，则 F0=1，执行升 档抑制； 状态 2 到状态 0，当车速小于标定阀值，而且 FO_SWI_ EXT=0； 状态 2 到状态 3 当发动机扭矩大于标定阀值时； 状态 2 到状态 6 当 FO_SWI_EXT=1 时，而且车速小于 标定阀值时；或者换挡手柄切换模式； 状态 3prepare Exit，进入状态 3 后，则 F0=1，执行升档 抑制； 状态 3 到状态 2，当发动机扭矩小于标定阀值时； 状态 3 到状态 1，当油门踏板的变化率是负值，而且其 绝对值大于标定阀值+修正值； 状态 3 到状态 4，当油门踏板的变化率是正值，而且其 王量王量 等：某车型自动变速器驾驶性问题分析及解决等：某车型自动变速器驾驶性问题分析及解决 76 2016 年第 12 期2016 年第 12 期 绝对值大于标定阀值时； 状态 3 到状态 0，当标定的延迟时间之后或当期的车辆 加速度大于标定阀值时，而且 FO_SWI_EXT=0； 状态 3 到状态 6， 当 FO_SWI_EXT=1 时而且标定的延迟 时间之后或者当前的车辆加速度大于标定的阀值时或者当前 的换挡手柄切换模式； 状态 3 到状态 5，当油门踏板的变化率是负值，而且其 绝对值大于标定阀值； 状态 4，No Exit on throttle increase，进入状态 4 后，则 F0=1，执行升档抑制； 状态 4 到状态 3，当油门踏板的变化率是负值，而且其 绝对值大于标定阀值； 状态 5，No Exit on negative throttle gradient，进入状态 5 后，则 F0=1，执行升档抑制； 状态 5 到状态 2，当发动机扭矩小于标定阀值时； 状态 5 到状态 1，当油门踏板的变化率是负值，而且其 绝对值大于标定阀值+修正值，修正值可以根据不同道路阻 力（道路的坡度）进行标定； 状态 5 到状态 0，如果 FO_SWI_EXT=0，而且发动机扭 矩大于标定阀值时，而且当油门踏板的变化率是负值，而且 其绝对值大于标定阀值； 状态 5 到状态 6，如果 FO_SWI_EXT=1，而且发动机扭 矩大于标定阀值时，而且当油门踏板的变化率是正值，而且 其绝对值大于标定阀值，或者当前的换挡手柄切换模式； 状态 6 Check for upshift，进入状态 6 后，则 F0=0，允许 升档，并开始倒计时； 状态 6 到状态 0，如果倒计时完成或者没有升档的需求 或者已经在最高档位； 状态 6 到状态 1，如果油门踏板的变化率是负值，而且 其绝对值大于标定阀值+修正值；或者当发动机扭矩小于标 定阀值时；或者当前的的踏板位置小于标定阀值时； 状态 6 到状态 7，如果一个升档正在发生，倒计时的标 定根据发动机转速的不同可以设定不同的标定阀值； 状态 7 Wait upshift delay time，进入状态 7 后，则 F0=1， 执行升档抑制； 状态 7 进入状态 1，如果油门踏板的变化率是负值，而 且其绝对值大于标定阀值+修正值；或者当发动机扭矩小于 标定阀值时；或者当前的的踏板位置小于标定阀值时； 状态 7 进度状态 6，倒计时已经完成。 5、标定优化 如表 1 所示为标定时需要测试需要测试的特殊变量，如 表 2 所示为标定时需要标定量。 表 1 特殊测试变量 变量名称 单位 当前快速手油门功能状态机状态 - 快速手油门功能结果 - 功能起作用时的最小的最小油门踏板开度 % 油门踏板变化率 表 2 标定量 变量名称 单位 车辆加速度 1/s2 下一个升档的延迟时间 s check for uoshift 的最大时间 s 离开状态 3 的时间 s 没有状态变化时的延迟时间 s 换挡杆切换后的延迟时间 s 油门踏板开度变化率进入阀值 %/s 负值踏板变化率阀值 %/s 正值踏板变化率阀值 %/s 重新进入功能的踏板阀值 % 踏板开度增加的修正值 % 最小变速器输出轴转速 1/min 连续的升档控制开关 - 换挡手柄切换开关 - 推动和拉动的发动机扭矩阀值 Nm 扭矩迟滞值 Nm 禁止升档的发动机转速阀值 1/min 此模块标定的首要的重要标定参数就是油门踏板开度变 化率进入阀值，只有踏板变化率大于一定值时才能激活此功 能，因此了解踏板的特性是首要的标定任务，测试踏板开度 的变化率，首先测试操作最快的踏板变化率，负值，负值是 脚侧向弹开后，完成测试最快的负值踏板变化率之后，在逐 渐减慢松开踏板的速度，根据车辆的定位和客户需求，设定 好油门踏板开度变化率进入阀值，最激进的标定则是设定一 个最大值，使所有的收油动作都识别为禁止升档，所以，当 车辆强度运动和动力性时大多数都按最大值标定。 进入条件标定好之后，发动机转速是第二关键因素，即 保持禁止升档的转速，根据车辆及发动机状态的不同，标定 值也有很大差异，需要关注的是车内的噪音和振动的水平， 平衡车辆舒适性、 发动机是否嘈杂， 发动机的制动力大小等， 根据档位的不同，设定不同的发动机转速阀值。 禁止升档的时间标定，时间的长短，决定了保持稳定工 况的时间长短，例如，三档在 4500rpm 时，快速收油，时间 量标定为 4 秒，如果收油后任何动作没有操作，则车辆会保 持三档反脱状态一直 4 秒，车速和发动机转速随着发动机制 动都会降低，4 秒钟之内的大油门加速再加上快速收油，都 有保证档位稳定，如果标定时间为 2 秒，则两秒之后会立即 汽车实用技术汽车实用技术 77 2016 年第 12 期2016 年第 12 期 升为四挡，所以，这个时间相当于留给驾驶员的下一个动作 的相应时间，一般来说，2 秒到 5 秒之间比较合适。 之后，再完善其它的标定量。图 4 中，绿色的为 FO 状 态机，最下方灰色的是 FO 的结果。 图 4 优化标定后的测试结果 6、结论 针对客户反馈的驾驶性问题，通过对问题的分析，找出 了问题的根本原因，并开发变速器快速收油功能模块，通过 标定和试验验证，验证了此方案的可行性。 参考文献 1 李骞.Clutchtoclutch 自动变速器换挡控制策略及实验研究D北 京:北京理工大学,2010:12- 14. 2 万国强等.液力自动变速器换挡过程标定方法研究D北京:北京 理工大学,2012:142- 148. 3 余志生.汽车理论M.北京:机械工业出版社,2006:7- 18. 4 周学建等.车辆自动变速器系统换挡规律的研究现状和展望.农业 机械学报,2003,34（3）:139- 141,145. 5 夏迎春.动力传动系统在换挡过程中的整体控制D.北京:北京理 工大学,2002 年. （上接第 69 页） 位置在后悬架部位，因此对后悬架部位做局部加强，以降低 应力，使车架满足强度要求。加强形式为内加 5mm 的 U 型 加强梁，材料为 550L。加强方式如图 4 所示： 左、右加强梁材料属性如下表所示。 表 2 加强梁材料属性