基于BOSCH ME7系統的手動擋車型判檔及防抖動功能的研究

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

判檔及防抖動功能是車輛駕駛性匹配的基礎。駕駛性是指任何天氣、任何駕駛條件下，汽車的發動機和動力傳動系統按照駕駛者的意志進行平穩運轉的能力。整車駕駛性能的評價是以主觀感覺作為評價基準的，本文通過Bosch ME7系統，對車輛判檔及防抖動功能的標定策略進行研究，做好判檔及防抖動功能的匹配工作，為后續進行駕駛性精細調節提供必要條件。

1 判檔匹配

1.1 車速信號計算原理

對于Bosch ME7系統，車速信號來源車速傳感器，此信號為一個電信號，經過ECU（發動機控制模塊）系統濾波整形成一個方波信號，該信號表示每秒鐘信號輪轉過的齒數ZF，ECU將該信號除以車速信號輪每米的齒數AI即可得到車速，車速的計算原理如下：

對于匹配來說只要將匹配值AI標定準確即可得到車速信號。

1.2 檔位信號計算原理

一般情況下，車速和發動機轉速之間有如下關系[1]：

其中：

VS表示車速，km/h；

N表示發動機轉速，r/min；

U表示輪胎周長，m；

Rw表示輪胎半徑，m；

ig表示變速箱系統的速比。

根據上述理論公式，檔位信號可以用車速VS和發動機轉速N的比值V/N來表征，該值反映了不同檔位下的車輛變速系統速比、驅動系統以及輪胎直徑等的關系。

1.3 判檔匹配基本思路

在負荷變化時，車輛沖擊和扭振等因素都會導致發動機轉速波動，從而使得V/N發生波動，因此某一檔位對應的V/N應為某一特定區間[2]，在Bosch ME7系統中的判檔模塊，通過標定最大和最小值來進行。

1.4 判檔匹配具體方法

首先關閉防抖動功能，分別在每一檔位上，以1 500轉低負荷勻速行駛，通過急加速和急減速讓發動機轉速在1 000~2 500轉區間變化，測得每一檔V/N的區間，即V/N變化的最大和最小值填入，表格1是某微型車的判檔匹配標定數據。需要注意的是，通常某檔位的最小值與下一檔的最大值有一定的重疊，該重疊區間不應該太大，否則也會引起檔位的亂跳。如果確實存在較大重疊區間，說明變速箱某幾檔之間差別相對較小。重疊區間需要確保在換檔后檔位能被及時正確識別。在該值標定結束后，可以將駕駛性功能打開，自由駕駛檢查檔位輸出的正確性。

表1某微車型檔位匹配標定值

需要注意的是表格1的V/N的數值具有單調性，即從小變大或從大變小，標定的數值不允許破壞單調性。這也是系統判檔后輸出正確檔位識別的功能要求

另外，需注意的是對于沒有離合器開關的系統，ECU無法知道換檔過程，當離合器踩下時，此時車速和轉速的比值已經不能正確反映車速驅動系統的速比變化，故此時系統計算的檔位值會出現不準確的情況。對于有離合器開關的系統，當離合器踏下時，檔位標識會從當前值變化到0即空檔狀態，當離合器閉合時，檔位標識能準確表征檔位狀態。

2 防抖動功能匹配

當負荷大幅變化時，動力總成系統就可簡化為單質量彈簧系統，加上動力總成硬件間隙等因素，會造成不合理的發動機轉速振蕩沖擊，引起車輛前后抖動[3]，即駕駛性很差。加速防抖功能就是通過扭矩干預達到減少或弱化這種振蕩，達到駕駛員不能查覺，或者在可接受范圍；而因為轉速振蕩頻率很快，要達到控制效果，扭矩干預調節必須快速響應，因此只能通過點火角來進行控制。防抖動功能簡稱AR。

2.1 總體控制邏輯

Bosch ME7系統的防抖動功能模塊的總體控制邏輯見圖1。用發動機模型轉速與實際轉速的差值，通過標定系數的相乘，得到修正扭矩Dr，該修正扭矩作用在最終的輸出扭矩上，實現防抖功能。

圖1防抖動功能控制邏輯圖

其中：Nr是模型轉速和實際轉速的差值，為測量量；Fr是根據不同車型進行標定的輸出值，為AR的修正系數，最終的AR修正扭矩Dr=Nr×Fr，其中Fr的標定值跟檔位一一對應。表格2為某手動擋微車的標定值。

表2某微車型修正系數Fr標定值

為避免特殊工況下修正扭矩超限，還需要有兩個上下限的表格來限值Dr：Ko和Ku，同理，上下限表格也跟判檔識別的檔位一一對應。

2.2 具體控制方法

由駕駛員請求扭矩Mi減去發動機阻力扭矩Md得到離合器處輸出的計算扭矩Mk，減去車輛動量（Fl×Nf）得到離合器處輸出的有效扭矩Me，隨后根據車輛的車重等系數表格，利用Ki將扭矩轉化成模型轉速Nd，Nd減去發動機實際轉速N，得到模型轉速與實際轉速的差值Nf，經過2階低通濾波之后，Nf變成Nl，接著Nl用來和Nf做減法得到用于進行扭矩調節的轉速差Nr。最后Nr與整車修正系數Fr相乘，得到Dr（用于實現AR功能的扭矩差）見圖1。

因此手動擋車型有三個標定表格最為重要：Ki(車型系數，將扭矩模型轉化成轉速模型)；Fl(負荷系數，與Nf相乘得到車輛動量)；Fr(與Nr相乘得到Dr)。

2.2.1 車型系數Ki和負荷系數Fl的標定

關閉AR功能，在每個檔位上油門踩到底進行全負荷加速，測量離合器扭矩Mk和發動機轉速N，選取轉速平滑連續上升段曲線進行如下計算。

然后根據等式Ki×Fl=（A，B，C），其中A、B、C分別是一檔、二檔、二檔以上的標定值，由此計算出Fl的標定值，根據某微型車項目的匹配經驗，建議1檔A=7，2檔B=10，2檔以上C=15，實際標定中可以根據車型的實際情況取值。評定依據是通過比較發動機模型轉速Nd和實際轉速N，在轉速穩定平滑上升段的誤差在可接受范圍內。

2.2.2 修正系數Fr的標定

Fr決定了扭矩調節的強弱，初步計算可以按如下方式：

Fr=0.67×100/Mdn，Mdn為最大計算扭矩，來自發動機臺架標定，比如：0.67×100/240=0.2。實際標定過程中可以通過加減該系數來決定調節的強弱。

2.2.3Ko和Ku的標定

Ko和Ku是一組對應的上下限表格，作用是在正常穩態行駛中，避免出現點火角的跳變（這種跳變會影響失火診斷）。標定方法是：在轉鼓上，每一檔下，勻速駕駛，測量Nr和Fr，算得乘積后再乘以1.25~1.5，將值填到相應的Mk下。關于坐標軸Mk選擇以及Ko/Ku數據分布趨勢的一點建議是，在較大離合器扭矩時，為了不影響0到100公里加速性能，盡可能填入較大值以關閉點火角調節；在離合器扭矩接近0時，填入較小的值，以便小波動也可以得到調節。

2.4 防抖動功能的開啟條件

Bosch ME7系統定義防抖動功能的激活需要全滿足以下開啟條件：

（1）起動結束，即起動標志位等于1；

（2）非斷油工況，即斷油標志位等于0；

（3）非換擋工況及換擋標志位等于0；

（4）車速不能低于標定閥值；

（5）怠速工況下，發動機轉速不能低于標定閥值；

（6）發動機轉速在標定閥值之間，其中最低轉速是一個與檔位相關的表格，最高轉速為一個標定閥值；

（7）水溫高于標定閥值，一般最低水溫閥值標定為 0°.

3 結束語

判檔識別及防抖動功能是車輛駕駛性匹配的基本工作，出色的車輛駕駛性調教，必須在此打好基礎。標定數據的優化需要進行多次重復的試驗，包括整車臺架及道路試驗，覆蓋實際駕駛工況。防抖動功能的進一步優化還需要同時考慮對發動機扭矩模型的影響，在整車開發項目時間和資源允許的情況下，經過多次道路試驗檢查防抖動功能及扭矩功能模型的運行情況，或許能得到更優的匹配效果。

[1]余志生.汽車理論[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2]王兆娟.發動機電控系統優化匹配方法的研究[J].小型內燃機，1999，28（4）:35-36.

[3]德同BOSCH公司.BOSCH汽車工程師手冊[M].顧柏良，唐振聲，等，譯.北京：北京理工大學出版社，1999.