AMT經(jīng)濟性換擋研究

吳 亮

（中國重汽集團大同齒輪有限公司技術(shù)中心，山西 大同 037305）

引言

AMT智能手自一體變速系統(tǒng)是由電控換擋系統(tǒng)和機械式變速器組成。換擋過程是由電控系統(tǒng)自動控制。根據(jù)選擇最優(yōu)指標的不同，分為燃油經(jīng)濟性最優(yōu)和行駛動力性最優(yōu)兩種換擋策略，本文主要論述的是燃油經(jīng)濟性最優(yōu)。燃油經(jīng)濟性最優(yōu)是使AMT能夠以最經(jīng)濟的換擋點進行換擋操作［1］，使發(fā)動機運行在最經(jīng)濟區(qū)域，油耗最低。

1 汽車燃油經(jīng)濟性分析

在保證動力的前提下，車輛使用盡量少的燃油量行駛的能力，就叫做車輛的燃油經(jīng)濟性。有許多因素會影響汽車的燃油經(jīng)濟性，下面通過使用方面和車輛結(jié)構(gòu)對其進行討論。

1.1 使用方面

1）駕駛的習(xí)慣。如果駕駛習(xí)慣良好就可以實現(xiàn)節(jié)油，從而實現(xiàn)燃油經(jīng)濟性。勻速行駛就是一個可以實現(xiàn)節(jié)油的好習(xí)慣。除此之外，經(jīng)常檢查和控制輪胎氣壓、高速行駛中使用空擋而不是打開車窗、避免起步和剎車突發(fā)性等都是實現(xiàn)節(jié)油的有效方式。

2）車輛的速度。車輛中速行駛時油耗最低。這是因為低速時車輛的動力全部來自于發(fā)動機，功率也沒有被充分利用，所以油耗相對大。而高速時車輛要靠發(fā)動機的動力去抵抗空氣的阻力，所以油耗增高。相比而言，車輛在中速行駛時，發(fā)動機動力適中，阻力適中，發(fā)動機的功率被充分利用，此時油耗最理想。司機在行駛時要進行預(yù)見性駕駛，避免不必要的加速和減速，從而合理控制油耗。

3）合理的擋位。傳動比對整車的動力性和燃油經(jīng)濟性有很大的影響，所以擋位多可以更加準確地選擇傳動比，使發(fā)動機的工作達到經(jīng)濟性（轉(zhuǎn)速、油耗、出力等）最佳的狀態(tài)。合理的擋位要求是低速擋起步，高速擋行駛。

4）掛車的使用。拖帶掛車可以有效地提高運輸生產(chǎn)率，從而實現(xiàn)降低油耗和成本的目的。

5）車輛維護。良好的車況是汽車節(jié)油的基礎(chǔ)。車輛表面清潔可以適當(dāng)?shù)販p少運動阻力，正確的四輪定位、“三濾”的保養(yǎng)、按要求更換機油等都是減少燃油消耗的有效措施。所以做好車輛的維護和保養(yǎng)對其節(jié)油有著重要影響。如果保養(yǎng)得當(dāng)，車輛可以降低15%～20%的油耗。

1.2 車輛結(jié)構(gòu)方面

1）發(fā)動機。在發(fā)動機工作時，有兩個根本因素會影響油耗——空燃比和發(fā)動機負荷，而這兩個根本因素在理論上都有一個最佳值。在工作實踐中，實際的空燃比和發(fā)動機負荷的數(shù)值越接近最佳值，車輛就越省油。實踐證明，在空燃比為1.05∶1，負荷為90%時發(fā)動機的燃燒效率最高。

2）傳動系。汽車的傳動系也會影響車輛的燃油經(jīng)濟性，變速箱擋位多，車輛既可以平順地換擋，又可以使發(fā)動機更容易處于經(jīng)濟工況，從而可以提高車輛的燃油經(jīng)濟性。

3）車輛的外形與輪胎。改變車身形狀可以降低汽車的空氣阻力系數(shù)。而輪胎是車輛的一個關(guān)鍵承載部件，起到了承受車輛負載，把驅(qū)動力和制動力傳遞給地面等作用。由此看來，輪胎也能作為影響車輛燃油經(jīng)濟性的一個因素。而依據(jù)經(jīng)驗來看，子午線輪胎比橡膠胎更好，更省油。

2 經(jīng)濟型的換擋規(guī)律簡述

發(fā)動機的負荷特性為燃油消耗率ge與功率Pe的對應(yīng)關(guān)系曲線（如圖1）［2］。

圖1 發(fā)動機負荷特性曲線圖

由圖1可知，某一擋位燃油消耗是先減少后增加。

功率與轉(zhuǎn)速有直接關(guān)系，如公式（1）所示：

式中，Te為扭矩，N／m；ne為轉(zhuǎn)速，r／min。

等油耗曲線的形狀及分布情況也會很大程度上影響到發(fā)動機的使用經(jīng)濟性（如圖2）。如果等油耗消耗率曲線圖形沿橫坐標方向較長，則表示當(dāng)發(fā)動機工作時，在負荷變化不大而轉(zhuǎn)速變化較大的情況下，燃油消耗率變化較少：如果等油耗消耗率曲線圖形沿縱坐標方向較長，則表示當(dāng)發(fā)動機工作時，在負荷變化較大而在轉(zhuǎn)速變化不大的情況下，燃油消耗率變化較小。對于車輛用發(fā)動機，最理想應(yīng)該是最經(jīng)濟區(qū)處于在萬有特性的中間位置，使常用轉(zhuǎn)速和負荷處于最經(jīng)濟區(qū)，并且等油耗消耗率曲線圖形沿橫坐標方向長一些。

圖3中，A、B點為切換擋位點，例如B點為2擋切換3擋使燃油消耗始終維持較低水平。

圖2 油門固定某一值時等油耗曲線圖

圖3 燃油消耗和換擋點圖

發(fā)動機轉(zhuǎn)速ne與車輛行駛速度u的關(guān)系式：

式中，u為車輛行駛速度，km／h；r為車輪半徑，m；ig為變速箱速比；io為主減速比。

由式（2）可知，油門穩(wěn)定時，車輛行駛速度和車輪半徑、發(fā)動機轉(zhuǎn)速成正比，和變速箱速比、減速器速比成反比。

3 結(jié)語

對想要擁有或已經(jīng)使用AMT車輛的用戶來說，車輛的燃油經(jīng)濟性是衡量一個車輛性能的重要指標。所以其經(jīng)濟性擋位的合理選擇要求可以簡單概述為，盡可能地使用高擋，在高擋不能滿足工況的情況下再考慮釆用低擋。

［1］ 余志生.汽車理論［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1999.

［2］ 劉崢，王建昕.汽車發(fā)動機原理教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2001.