優化AMT車輛共振換擋策略的研究

近年來，隨著商用車AMT技術的快速發展，匹配6擋、8擋AMT的中輕型商用車數量顯著增加，汽車舒適性對輕型商用車也越來越重要[1]。

輕型商用車的動力配置很多是4.5L排量的四缸柴油發動機與6擋或8擋AMT變速器相匹配，但是這種動力鏈經常出現離合器共振問題，尤其是在高擋位和大油門重載工況下，共振現象尤為明顯。傳統的解決方案，如調整離合器剛度或更換離合器品牌，均無法完全解決該問題。

為此，本文提出了一種基于換擋策略的共振優化方法，旨在通過動態調整換擋時機，減少共振對車輛NVH表現的影響。

離合器共振表現

4.5L排量的柴油發動機與AMT變速器匹配時，車輛容易在高擋位區出現明顯共振，導致車輛抖動和NVH表現不佳。共振現象主要表現為變速器輸入軸轉速與發動機轉速的差值較大，且輸出軸轉速在瞬時狀態下波動明顯。

一般來講，輸入軸轉速與發動機轉速在同一時刻差值絕對值有50r/min以上，主觀感受會有一定的抖動感。轉速差越大，則共振或抖動的主觀感受越明顯，相應的跟隨性也就越差。

通過CAN總線獲取的發動機轉速、變速器輸入軸轉速和輸出軸轉速數據，可以準確判斷共振的發生及其嚴重程度。圖1所示為江淮某車型AMT車輛離合器共振表現數據參考圖。

圖1中，各曲線信號含義如下：TSI_NEngAct為發動機轉速，TMd_NInsft為變速器輸入軸轉速，TMd_NOutsft為變速器輸出軸轉速，SSq_TgtGearShiftg為變速器擋位，TSI_PctgAcerPedlAg為油門開度信號，VeMD_StBrkPedl為剎車信號。

從圖1可得出，變速器在6擋時，發動機轉速在1 1 0 0～1 4 0 0 r / m i n ，大負載工況下，輸入軸轉速和輸出軸轉速均有明顯的轉速跳變現象，離合器共振表現非常明顯，整車抖動感強烈。

優化換擋策略

本文提出的優化策略基于以下步驟：

（1）共振測試與數據采集在滿載狀態下，通過手動模式從起步擋位開始，逐擋測試至最高擋位，測試大油門加速工況，每個擋位的轉速測試范圍在 ， 1 為發動機怠速時轉速； 為發動機能達到的最高轉速）。通過CAN總線獲取發動機轉速、變速器輸入軸和輸出軸轉速數據，判斷共振發生的擋位及轉速區間，并記錄各擋位的共振轉速范圍。

（2）共振判定當輸入軸轉速與發動機轉速的差值超過 5 0 r / m i n ，且輸出軸轉速在 1 0 0 m s內波動超過100r/min時，判定車輛進入共振狀態。變速器輸入軸轉速和輸出軸轉速抖動幅度越大，共振感越明顯。

（3）換擋策略調整根據測試數據，確定各擋位的共振轉速范圍。當車輛進入共振轉速區間時，通過調整擋位避開共振區域。具體策略如下：

1）升擋策略：在升擋前，確保發動機轉速高于共振轉速上限，避免升擋后進入共振區間。

當需求的換擋轉速較高，發動機在當前油門下的轉矩不足以克服道路阻力，發動機轉速無法達到目標位置，同時發動機NVH表現有轟鳴聲，結合上述表現，變速器需要進行升擋，否則車輛將無法提速。為了優先滿足車輛的動力性，針對于該工況，在發動機轉速爬升到接近上限值時，變速器需要進行升擋操作，該換擋轉速也為此工況下的最大升擋轉速。即使升擋后發動機轉速落在共振轉速區間，也是接近共振轉速的上沿，加速后可快速脫離共振區間，主觀感受相對不明顯。

2）降擋策略：在減速再加速工況下，減速后車速較低，對應當前擋位的發動機轉速較低，車輛動力弱，則讓TCU控制離合器執行器和選換擋執行機構，選擇合適的擋位和變速器目標轉速，該工況的降擋擋位選擇是通過車速和油門判斷的。

但如果車速降低不多，在擋位不變換的時候，發動機轉速剛好落在共振轉速區間，則需判斷當前油門對應的轉速是否適合降擋。

若降擋后當前油門的最大轉速高于降擋后轉速一定程度，可以保證主觀感受較多時間的提速感，則可以優先換擋。如果當前油門開度對應的最大轉速低于降擋后的發動機轉速或者與降擋后發動機轉速相當，則因為會產生循環擋，TCU不會支持降擋操作。

3）轉矩控制：在共振不可避免的情況下，變速器通過CAN總線向發動機發送轉矩限制請求。

發動機轉速接近共振轉速上限時則讓發動機發揮較大動力，盡快脫離共振區間；發動機轉速距離共振上限還有一定范圍時，則讓發動機轉矩發揮的稍小一些，通過降低發動機輸出轉矩來降低共振振幅，讓用戶在實際駕駛過程盡量降低共振抖動感。

AMT優化共振換擋控制策略如圖2所示。

實車驗證

以圖1所示的江淮某車型為例，車輛滿載測試出現明顯的離合器共振后，多次更換不同剛度的離合器均未能優化整車抖動情況。基于最終確認的離合器狀態，變速器6擋在 1 1 0 0～1 4 0 0 r / m i n 的離合器共振無法消除，通過優化變速器升降擋策略，提高5擋升擋轉速，滿足升擋后的轉速接近或高于共振轉速上限；減速再加速的工況下，AMT變速器能夠通過積極降擋以及在共振轉速區間限制發動機輸出轉矩，主觀上明顯改善了車輛共振表現。

圖3所示為該車型調整換擋策略后的實車表現，5擋轉速在接近 2 1 0 0 r / m i n 升擋，升擋至6擋后的輸入軸轉速約為 1 3 5 0 r / m i n ，基本避開了轉速共振區間；踩制動踏板制動并踩油門加速，發動機轉速較低，踩油門立即觸發降擋，保證足夠的動力，并避免了離合器共振情況。

結語

基于技術方案的論證和實車驗證結果，本研究表明，通過實時監測發動機和變速器的轉速數據，并據此動態調整換擋時機，同時輔以變速器限制發動機轉矩的策略，能夠有效減少離合器共振現象的發生。

試驗數據表明，該策略在多個測試工況下均表現出良好的效果，整車NVH性能得到明顯優化，駕駛人感知的抖動感大幅降低，整體駕駛舒適性提升。此外，該策略的實施并未對車輛的動力性能和燃油經濟性造成負面影響，反而在部分工況下略有提升。這些成果不僅驗證了技術方案的有效性和可靠性，還為后續車型匹配4.5L排量四缸柴油發動機與AMT變速器提供了重要的軟件優化思路。

參考文獻：

[1]胡俊生，彭宜愛，鐘王，等.離合器特性對整車共振問題的影響分析[J].汽車實用技術，2022，47（9）：92-95.D01：10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.009.020.