自動(dòng)變速器乘用車(chē)的高原標(biāo)定試驗(yàn)方法

韓榮

廣東皓耘科技有限公司 廣東佛山 528000

中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2020年中國(guó)汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到2531.1萬(wàn)輛，連續(xù)12年蟬聯(lián)全球第一位。我國(guó)擁有著世界上最廣泛的高原地區(qū)，一般海拔在3000～5000m之間。因此，針對(duì)高原地區(qū)的特殊環(huán)境進(jìn)行變速器標(biāo)定，不僅能使其更好地適應(yīng)高原地區(qū)的環(huán)境，同時(shí)還可提高車(chē)輛的經(jīng)濟(jì)性、可靠性，降低車(chē)輛在高原地區(qū)的污染物排放量。

試驗(yàn)條件

1.試驗(yàn)車(chē)輛

試驗(yàn)車(chē)輛必須具備車(chē)輛管理所申領(lǐng)的臨時(shí)牌照或正式牌照，并隨車(chē)攜帶車(chē)輛保險(xiǎn)單。未公布上市的試驗(yàn)車(chē)輛需做好偽裝和保密工作。試驗(yàn)車(chē)輛必須裝備有拖車(chē)鉤、拖車(chē)?yán)K及滅火器等應(yīng)急救援物品，應(yīng)符合整車(chē)技術(shù)條件的要求。

2.載荷條件

標(biāo)定過(guò)程中，載荷以五座車(chē)不超過(guò)4名乘客質(zhì)量，七座車(chē)不超5名乘客質(zhì)量為最佳條件。按照每位乘客體重加上行李的總質(zhì)量75kg來(lái)配置載荷。

3.試驗(yàn)場(chǎng)地

我國(guó)常見(jiàn)的高原標(biāo)定場(chǎng)所為青海格爾木－西大灘－昆侖山口、云南香格里拉和甘肅祁連山地區(qū)。

4.試驗(yàn)設(shè)備及備件

常見(jiàn)試驗(yàn)設(shè)備包括：移動(dòng)電源、E TA S系列或CANape標(biāo)定工具、故障診斷儀、溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、萬(wàn)用表、搭鐵線或戶外應(yīng)急電源、車(chē)載逆變器和工具箱等。

常見(jiàn)的試驗(yàn)備件主要包括：變速器潤(rùn)滑油、變速器液壓油、機(jī)油、備用電池、發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼、車(chē)輛備胎和可標(biāo)定開(kāi)發(fā)的TCU若干等。

高原標(biāo)定項(xiàng)目

1.靜態(tài)常規(guī)標(biāo)定試驗(yàn)

（1）冷起動(dòng)試驗(yàn) 在不同海拔高度（2000～5000m，下同），車(chē)輛靜置8h以上，使發(fā)動(dòng)機(jī)變速器的油水溫度和環(huán)境溫度平衡后，進(jìn)行冷起動(dòng)試驗(yàn)。需配合發(fā)動(dòng)機(jī)保證車(chē)輛起動(dòng)成功。如不能成功起動(dòng)，且確定發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有任何問(wèn)題的情況下，需對(duì)自動(dòng)變速器油位及油品進(jìn)行確認(rèn)和優(yōu)化。

（2）靜態(tài)擋位操作 在不同海拔高度，冷起動(dòng)成功后且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定后，即可在不同變速器油溫區(qū)間下進(jìn)行換擋操作，評(píng)估其靜態(tài)換擋質(zhì)量，要求與平原地區(qū)狀態(tài)一致。

（3）變速器失速試驗(yàn) 液力變矩器由泵輪、渦輪、導(dǎo)輪等組成，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間，以液壓油為工作介質(zhì)，起傳遞轉(zhuǎn)矩、變矩、變速及離合的作用。液力變矩器在泵輪轉(zhuǎn)速一定的情況下，渦輪轉(zhuǎn)矩隨其轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律，即變矩器特性。其特性一般由三個(gè)參數(shù)來(lái)表征。

1）轉(zhuǎn)速比i。液力變矩器的轉(zhuǎn)速比指的是渦輪輸出轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速之比。

2）轉(zhuǎn)矩比K。液力變矩器的轉(zhuǎn)矩比指的是渦輪輸出轉(zhuǎn)矩與泵輪輸入轉(zhuǎn)矩之比。當(dāng)i=0時(shí)，K值最大，稱(chēng)為最大轉(zhuǎn)矩比，也稱(chēng)失速比。

3）傳遞效率。液力變矩器的傳遞效率指的是輸出軸功率（渦輪軸功率）與輸入軸功率（泵輪軸功率）之比。

在不同海拔高度下，整車(chē)充分熱機(jī)且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定后，在不同變速器油溫區(qū)間進(jìn)行液力變矩器失速試驗(yàn)，檢測(cè)其特性。按如下的操作方法進(jìn)行：換擋桿置于D/R擋，左腳踩住剎車(chē)，右腳節(jié)氣門(mén)到底。每次操作不超過(guò)5s，將擋位切換為N擋后怠速1min后繼續(xù)進(jìn)行。每個(gè)擋位做3次取平均值，試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)時(shí)刻監(jiān)測(cè)變速器油溫，一旦油溫過(guò)高，立即停止試驗(yàn)。由于試驗(yàn)具有一定的危險(xiǎn)性，因此應(yīng)保證車(chē)輛前后空曠無(wú)人，前后輪安裝擋塊。

該試驗(yàn)應(yīng)分別在空調(diào)關(guān)閉和打開(kāi)的情況下進(jìn)行，通過(guò)實(shí)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)（見(jiàn)表1、圖1），根據(jù)已知的液力變矩器能容系數(shù)31.9，計(jì)算出液力變矩器的傳遞轉(zhuǎn)矩。優(yōu)化標(biāo)定參數(shù)使傳遞轉(zhuǎn)矩在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的±5%范圍內(nèi)。

表1 實(shí)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)（空調(diào)關(guān)閉）

圖1 實(shí)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩示意

2.動(dòng)態(tài)常規(guī)標(biāo)定試驗(yàn)

（1）TCU自學(xué)習(xí)試驗(yàn) 不同海拔高度，首次試驗(yàn)前需對(duì)TCU各節(jié)氣門(mén)下?lián)Q擋質(zhì)量進(jìn)行自學(xué)習(xí)（見(jiàn)圖2）。操作方法：變速器油溫在80℃左右，以每10%節(jié)氣門(mén)為一個(gè)臺(tái)階，10%～100%節(jié)氣門(mén)開(kāi)度等節(jié)氣門(mén)加速至當(dāng)前節(jié)氣門(mén)能達(dá)到的最高車(chē)速（需低于當(dāng)前道路的限速上限）。反復(fù)多次操作，TCU根據(jù)每次換擋過(guò)程中的換擋時(shí)間及渦輪轉(zhuǎn)速變化率進(jìn)行換擋數(shù)據(jù)的自學(xué)習(xí)，直到取得較好的換擋質(zhì)量為止。

圖2 TCU自學(xué)習(xí)

（2）Normal模式下的換擋曲線圖標(biāo)定試驗(yàn) 不同海拔高度，變速器油溫在80℃左右，按10%～100%節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，每10%為一個(gè)臺(tái)階進(jìn)行自動(dòng)換擋功能測(cè)試。在每個(gè)節(jié)氣門(mén)下達(dá)到其能達(dá)到的最高擋位并鎖止后丟節(jié)氣門(mén)自動(dòng)降擋；變速器油溫在80℃左右，100%節(jié)氣門(mén)車(chē)速提高到40km/h，松開(kāi)節(jié)氣門(mén)滑行至20km/h，在全節(jié)氣門(mén)加速至50km/h，松開(kāi)節(jié)氣門(mén)滑行至30km/h，反復(fù)操作直到最高車(chē)速（需低于當(dāng)前道路的限速上限），從而實(shí)現(xiàn)加油升擋、減油升擋、加油降擋、減油降擋的綜合工況，同時(shí)對(duì)換擋及鎖止質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證。某車(chē)型高原換擋曲線如圖3所示。

圖3 某車(chē)型高原換擋曲線

（3）Sport模式的換擋曲線圖標(biāo)定試驗(yàn) 試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)不同海拔高度Sport模式下的換擋曲線圖及鎖止曲線圖進(jìn)行驗(yàn)證和標(biāo)定。操作方法同Normal模式。

（4）手動(dòng)模式的換擋曲線圖標(biāo)定試驗(yàn) 在不同海拔高度，對(duì)不同節(jié)氣門(mén)下手動(dòng)升擋和降擋操作、定轉(zhuǎn)速手動(dòng)升降擋、全節(jié)氣門(mén)自動(dòng)升擋保護(hù)功能驗(yàn)證、滑行時(shí)低轉(zhuǎn)速自動(dòng)降擋保護(hù)功能及Kickdown自動(dòng)降擋功能的驗(yàn)證。測(cè)試過(guò)程中關(guān)注換擋點(diǎn)轉(zhuǎn)速、鎖止轉(zhuǎn)速及換擋過(guò)程轉(zhuǎn)矩跟隨情況，同時(shí)對(duì)換擋及鎖止質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證。

（5）坡道模式的換擋曲線圖標(biāo)定試驗(yàn) 在不同海拔高度，對(duì)坡道模式的激活與解除條件進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，在路況允許的情況下對(duì)40～100 km/h車(chē)速段的定車(chē)速爬坡及坡道加速工況進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)坡道模式的換擋曲線及鎖止曲線進(jìn)行驗(yàn)證和標(biāo)定。要求在實(shí)際坡道駕駛過(guò)程中沒(méi)有頻繁換擋現(xiàn)象，也沒(méi)有降擋過(guò)于積極導(dǎo)致不舒適的現(xiàn)象。

（6）空擋控制功能試驗(yàn) 在不同海拔高度，整車(chē)熱機(jī)后，在D擋踩住制動(dòng)后的空擋控制功能進(jìn)行測(cè)試，松制動(dòng)后分別在不同的節(jié)氣門(mén)下加速行駛。對(duì)不同操作下的空擋控制進(jìn)入及退出信號(hào)，進(jìn)入及退出時(shí)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，起步時(shí)的沖擊進(jìn)行標(biāo)定，對(duì)異常情況進(jìn)行優(yōu)化分析處理。

3.整車(chē)動(dòng)力性標(biāo)定試驗(yàn)

不同海拔高度，在平直安全的道路，在保證安全行車(chē)的前提下，進(jìn)入0～100km/h的全節(jié)氣門(mén)加速試驗(yàn)、40～60km/h超車(chē)試驗(yàn)等工況，分析其加速時(shí)間并與平原工況進(jìn)行比對(duì)。若達(dá)不到預(yù)期效果，則需要重新優(yōu)化換擋標(biāo)定。

4.特殊工況試驗(yàn)

（1）誤操作試驗(yàn) 在車(chē)輛正常行駛過(guò)程中，進(jìn)行D-R或R-D擋位切換試驗(yàn)。若出現(xiàn)車(chē)輛熄火現(xiàn)象，需要限制擋位切換的最高允許車(chē)速。

（2）緊急制動(dòng)防熄火試驗(yàn) 在道路允許的安全車(chē)速下行駛，液力變矩器鎖止的情況下，每隔一定的車(chē)速進(jìn)行緊急制動(dòng)，例如每個(gè)速度區(qū)間為10km/h。要求在制動(dòng)過(guò)程中，不會(huì)因?yàn)門(mén)CU鎖止造成車(chē)輛熄火的情況發(fā)生，試驗(yàn)一般從低速開(kāi)始，逐漸增加車(chē)速。

5.環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)

（1）市區(qū)適應(yīng)性試驗(yàn) 對(duì)各駕駛模式在市區(qū)工況下進(jìn)行實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)，包括紅綠燈前的停止及起步工況，擁堵交通下的頻繁起步停車(chē)和低速行駛，車(chē)輛右拐及調(diào)頭，以及特殊情況下的緊急制動(dòng)和避讓等工況，實(shí)時(shí)記錄車(chē)輛行駛中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行記錄和優(yōu)化標(biāo)定。

（2）市郊適應(yīng)性試驗(yàn) 對(duì)各駕駛模式在郊區(qū)工況下進(jìn)行實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)，包括可能遇到的水泥路、鄉(xiāng)村泥土路、山路甚至壞路等，長(zhǎng)時(shí)間中高車(chē)速行駛，實(shí)時(shí)記錄車(chē)輛行駛中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行記錄和優(yōu)化標(biāo)定。對(duì)于具備定速巡航功能的車(chē)輛，在保障安全的前提下，測(cè)試定速巡航最小進(jìn)入車(chē)速及最高允許車(chē)速，定速巡航進(jìn)入及退出條件，虛擬節(jié)氣門(mén)和實(shí)際節(jié)氣門(mén)的交互作用，坡道車(chē)速的自動(dòng)保持功能及每次手動(dòng)操作的最小速度段等，必要時(shí)和EMS聯(lián)合標(biāo)定。

（3）高速適應(yīng)性試驗(yàn) 對(duì)各駕駛模式在高速公路上進(jìn)行實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)，包括至少一個(gè)小時(shí)的高速路行駛，車(chē)速應(yīng)該覆蓋80～120km/h，包括閘道進(jìn)入服務(wù)區(qū)及從服務(wù)區(qū)匯入高速路等工況，試驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)格遵守交通規(guī)則，實(shí)時(shí)記錄車(chē)輛行駛中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行記錄和優(yōu)化標(biāo)定。對(duì)于定速巡航功能標(biāo)定測(cè)試方法，見(jiàn)市郊適應(yīng)性試驗(yàn)。

結(jié)語(yǔ)

本次高原標(biāo)定試驗(yàn)基本滿足了變速器軟件標(biāo)定開(kāi)發(fā)管理辦法，車(chē)輛在不同的海拔高度下，具備了良好的駕駛性。在最終聯(lián)合評(píng)審和驗(yàn)收階段，主客觀評(píng)分達(dá)到7分以上，滿足了車(chē)輛量產(chǎn)上市的基本要求。