輪速信號在提高怠速控制性能過程中的應用

袁觀練，王國棟

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

現有汽車車型，主要為機械式節氣門體和電子式節氣門體，怠速控制，均由發動機管理系統自動控制。怠速控制受到如下眾多因素影響（見表1），需要對這些影響進行修正，以保證怠速穩定性。

表1 怠速控制部分影響因素列表

1 行車怠速的控制

本文將討論行車過程中的怠速控制策略和方法，以及在車速傳感器信號失效情況下的替代方案，以提高車輛行車怠速控制功能的可靠性。

車輛行駛過程中一旦熄火，將導致真空助力制動器失效，液壓式動力轉向泵停止工作，車輛的制動和轉向都受到嚴重影響，發生事故概率大為增加，同時也容易造成車輛駕駛員的恐慌，對車輛滿意度下降。為此，引入行車怠速控制概念。

經過SGMW CN100車型配B12及C14兩款發動機的實際開發驗證說明，更小排量的B12發動機，在真空助力制動器、液壓式轉向助力泵工作時，發動機怠速受到的干擾較大，如果目標怠速設定過低，將存在熄火風險。

如圖1所示，A線為發動機轉速（r/min），C線為進氣量MAF。車輛原地迅速反復踩下/松開制動踏板，因真空助力器作用，對進氣歧管進行供氣[1]，導致進氣量加大，而隨之發動機轉速上升；突然停止踩制動踏板，真空助力器泵氣作用停止，而因怠速步進電機不能快速加大開度，導致進氣量又急劇下降，發動機轉速隨之下降，本次測試中發動機轉速最低降至481 r/min，已經接近該發動機熄火轉速450 r/min。

圖1 發動機怠速受制動真空助力器影響

因此，在CN100-B12車型引出液壓式轉向助力泵壓力開關信號，以告知發動機管理系統，及時采取相應的扭矩補償，降低熄火風險。

行車怠速值的設定，還受到直接檔（CN100車型為4檔）最低穩定車速＜20 km/h的限制，因此行車怠速設定范圍為750～960 r/min，根據CN100-B12車型實際測試情況，將行車怠速設定為900 r/min，既保證行車無熄火風險，同時滿足直接檔最低穩定車速限值要求。

2 行車狀態的判斷

2.1 有車速信號（VS）時的行車狀態識別

通常的行車狀態識別邏輯，如圖2所示。

圖2 行車狀態識別邏輯

因車速在低于5 km/h的時候，車速信號不穩定[1]，所以將車速上升到5 km/h以后，才識別為行車狀態。為了避免車輛在行車狀態和停車狀態反復波動，導致目標怠速變化過于頻繁，車速降低至3 km/h后，才判斷為停車怠速狀態。

2.2 車速信號失效時怠速控制的故障模式

一旦車速信號失效，則發動機控制模塊（ECM）就無法判斷車輛的行車狀態，這時也無法進行行車怠速控制，而只有停車怠速控制一種。同時停車怠速控制自學習值上限、下限受到限制，導致車輛在散差較大及空調壓縮機電子扇等外加負載工作時，怠速值偏離正常目標怠速值，極端情況下偏離較大，特別是偏小時，可能出現共振，導致車輛抖動明顯及噪聲變大。

3 輪速傳感器信號臨時替代失效的車速信號

3.1 輪速信號作為系統車速信號備用量

目前大部分帶OBD車型，均配有右前輪輪速傳感器（或者由ABS系統轉發右前輪輪速信號），EMS系統用此信號來判別車輛是否行使在壞路上，以避免壞路對失火診斷的判斷的影響。此車速信號一般不用于整車車速參考值，但是，在變速器輸出的車速信號出現故障時，臨時采用該信號作為緊急備用信號，擴大其使用范圍，挖掘其在其在行車狀態判斷中的作用。

ifB_VS_ERR=true and B_VS_RR_ERR=false;

//車速信號故障，而輪速信號正常

than VS=VS_RR;

//車速=輪速

else ifB_VS_ERR=true and B_VS_RR_ERR=true;//車速信號故障，輪速信號也故障

than B_VS_RUN=false;

//為非行車狀態（停車狀態）

只有在車速信號和輪速信號同時出現故障時，行車判斷功能才失效。

3.2 輪速信號作為系統車速信號時部分功能受限

輪速信號，因檢測的是右前輪的轉速信號，通過車輛轉速和車輛滾動半徑計算車速，其表征的是該輪子的相關的車速，在車輛轉彎、過凹凸路面時，該輪速與實際車速發生偏差，導致該參考量可信性降低[2]。

車速信號，車速傳感器一般檢測變速器輸出軸的轉速，通過主減速比和車輪滾動半徑計算車速，該車速值更接近實際整車車速值，可信性相對較高；

在CN100車型上，因為變速器后端傳動軸兩個十字軸萬向節、主減速器及差速器的傳動間隙，和后懸掛剛度影響，車輛在急加、減速過程，瞬態車速信號誤差較大。對該車實際情況而言，輪速信號相對可信性要低于車速信號，因此使用輪速信號臨時替代車速信號時，車速信號誤差增加，需要對此時的部分功能，進行適當限制，避免帶來負面影響。

（1）怠速控制自學習范圍的限制。怠速修正，分為短期自學習修正和長期自學習修正。短期修正，針對當前工作狀態、負荷變化和轉速偏離目標值大小進行補償修正，此修正相對于是否行車狀態不敏感；長期修正，針對車輛狀態偏差進行修正，此值形成過程長，變化相對緩慢。

車速信號可信性降低，降低車輛行車怠速判斷可信性，此時長期修正可能積累出較大偏差，為了避免行車狀態誤判，導致長期修正偏離，降低長期怠速修正上下限。

（2）駕駛性能優化功能受限。車速信號可信性降低，導致檔位判斷可信性降低，而使得相應依賴于各個檔位情況下的駕駛性能優化功能，比正常狀態效果要差。如Anti-jek（駕駛員急踩油門加速時，ECM控制發動機自動減小扭矩增加速率，以降低車輛抖動可能性）和Dashpot（駕駛員急收油門減速時，ECM控制發動機自動減小扭矩減小速率，以降低車輛抖動可能）功能，都與檔位相關聯。在此情況下，將Anti-jek和Dashpot功能干預強度，適當減弱，以降低可能的誤判導致的駕駛性能惡化。

3.3 故障顯示模式調整

在沒有引入輪速傳感器信號（VS_RR）臨時替代失效的車速的邏輯前，原故障燈激活模式為：

ifB_VS_ERR=true;

//車速信號故障

than B_MIL_ON=true;

//故障燈點亮

引入輪速傳感器信號（VS_RR）臨時替代失效的車速的邏輯后，故障燈激活模式為：

ifB_VS_ERR=true and B_VS_RR_ERR=false;

//車速信號故障，輪速信號無故障

than B_MIL_ON=false;

//為非行車狀態（停車狀態）

else if B_VS_ERR=true and B_VS_RR_ERR=true;//車速信號故障，輪速信號也故障

than B_MIL_ON=true;

//故障燈點亮

引入輪速傳感器信號（VS_RR）臨時替代失效的車速的邏輯后，只有車速信號和輪速信號同時出現故障時，才點亮故障燈，輪速信號臨時替代車速信號，使得行車怠速控制功能仍然得到保證，盡管出現車速信號故障，在EMS系統中存儲車速信號故障碼，但不需要點亮故障燈，這樣將大大降低故障燈點亮概率，同時也提高了行車安全性和用戶滿意度。

4 結束語

對CN100-B12車型進行臨時改造，使用輪速信號替代車速信號，車速信號可信性降低的程度，對系統的影響細微，在不借助專用標定設備記錄的情況下，主觀發現不了差異，提高了行車怠速功能可靠性，從而提高了車速信號故障情況下的行車安全性，車速信號故障時被輪速信號臨時替代，有著現實的使用價值。

[1]Robert BOSCH有限公司.BOSCH汽車工程手冊（第三版）[M].魏春源譯，北京：北京理工大學出版社，2009.

[2]Peter Liggesmeyer Dieter Rombach.嵌入式系統軟件工程——基礎知識、方法和應用[M].北京：電子工業出版社，2009.