汽車AMT系統發動機熄火分析及優化

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分公司；2.精進電動科技股份有限公司）

汽車AMT系統以電控發動機為基礎，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、發動機轉速、發動機轉矩、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，降低發動機的負載，再結合發動機電控系統的有效控制，可以有效防止熄火問題的發生[5]。AMT系統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動機熄火問題，進行系統的研究與分析。

1 汽車運行中發動機熄火的危害

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，后續制動助力不足很容易引起制動力不足而引發交通意外。

綜上，有必要對發動機熄火的問題進行分析，找到問題的主因，解決該問題。

2 造成發動機熄火的原因分析

搭載AMT系統的某車型在開發階段進行試驗驗證時，發現汽車在原地打轉向的工況下，出現發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。研究發現，制動減速中在3擋減2擋的工況下，發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，發現了造成發動機熄火的2種原因。

1）發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，輸出轉矩會發生突變，從而造成發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動機ECU轉矩控制響應測試試驗規范。測試結果達到了規定的技術指標，說明發動機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動機需要克服的轉矩增大。

發動機在不同的工況下和負載變化下（比如：空調壓縮機、發電機、水泵、機油泵、活塞環摩擦阻力、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定等），對于發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 發動機不同負載變化下的補償控制

3.3 修正發動機轉矩模型

在影響發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，發動機的轉矩模型也是不一樣的，對于發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，進行發動機的正常控制，防止熄火問題的發生。

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節所述方案在汽車上進行實車驗證，并進行結果統計。發動機熄火試驗具體操作方式，如表2所示。

表2 發動機熄火試驗

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，使整車標定開發階段的發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動機熄火問題，同時得到了市場的認可和考驗，為后續此類問題的解決提供了寶貴經驗。