轮速信号在提高怠速控制性能过程中的应用

2012-02-20袁观练王国栋

装备制造技术 2012年8期

关键词：轮速可信性车速

袁观练，王国栋

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州 545007）

现有汽车车型，主要为机械式节气门体和电子式节气门体，怠速控制，均由发动机管理系统自动控制。怠速控制受到如下众多因素影响（见表1），需要对这些影响进行修正，以保证怠速稳定性。

表1 怠速控制部分影响因素列表

1 行车怠速的控制

本文将讨论行车过程中的怠速控制策略和方法，以及在车速传感器信号失效情况下的替代方案，以提高车辆行车怠速控制功能的可靠性。

车辆行驶过程中一旦熄火，将导致真空助力制动器失效，液压式动力转向泵停止工作，车辆的制动和转向都受到严重影响，发生事故概率大为增加，同时也容易造成车辆驾驶员的恐慌，对车辆满意度下降。为此，引入行车怠速控制概念。

经过SGMW CN100车型配B12及C14两款发动机的实际开发验证说明，更小排量的B12发动机，在真空助力制动器、液压式转向助力泵工作时，发动机怠速受到的干扰较大，如果目标怠速设定过低，将存在熄火风险。

如图1所示，A线为发动机转速（r/min），C线为进气量MAF。车辆原地迅速反复踩下/松开制动踏板，因真空助力器作用，对进气歧管进行供气[1]，导致进气量加大，而随之发动机转速上升；突然停止踩制动踏板，真空助力器泵气作用停止，而因怠速步进电机不能快速加大开度，导致进气量又急剧下降，发动机转速随之下降，本次测试中发动机转速最低降至481 r/min，已经接近该发动机熄火转速450 r/min。

图1 发动机怠速受制动真空助力器影响

因此，在CN100-B12车型引出液压式转向助力泵压力开关信号，以告知发动机管理系统，及时采取相应的扭矩补偿，降低熄火风险。

行车怠速值的设定，还受到直接档（CN100车型为4档）最低稳定车速＜20 km/h的限制，因此行车怠速设定范围为750～960 r/min，根据CN100-B12车型实际测试情况，将行车怠速设定为900 r/min，既保证行车无熄火风险，同时满足直接档最低稳定车速限值要求。

2 行车状态的判断

2.1 有车速信号（VS）时的行车状态识别

通常的行车状态识别逻辑，如图2所示。

图2 行车状态识别逻辑

因车速在低于5 km/h的时候，车速信号不稳定[1]，所以将车速上升到5 km/h以后，才识别为行车状态。为了避免车辆在行车状态和停车状态反复波动，导致目标怠速变化过于频繁，车速降低至3 km/h后，才判断为停车怠速状态。

2.2 车速信号失效时怠速控制的故障模式

一旦车速信号失效，则发动机控制模块（ECM）就无法判断车辆的行车状态，这时也无法进行行车怠速控制，而只有停车怠速控制一种。同时停车怠速控制自学习值上限、下限受到限制，导致车辆在散差较大及空调压缩机电子扇等外加负载工作时，怠速值偏离正常目标怠速值，极端情况下偏离较大，特别是偏小时，可能出现共振，导致车辆抖动明显及噪声变大。

3 轮速传感器信号临时替代失效的车速信号

3.1 轮速信号作为系统车速信号备用量

目前大部分带OBD车型，均配有右前轮轮速传感器（或者由ABS系统转发右前轮轮速信号），EMS系统用此信号来判别车辆是否行使在坏路上，以避免坏路对失火诊断的判断的影响。此车速信号一般不用于整车车速参考值，但是，在变速器输出的车速信号出现故障时，临时采用该信号作为紧急备用信号，扩大其使用范围，挖掘其在其在行车状态判断中的作用。

ifB_VS_ERR=true and B_VS_RR_ERR=false;

//车速信号故障，而轮速信号正常

than VS=VS_RR;

//车速=轮速

else ifB_VS_ERR=true and B_VS_RR_ERR=true;//车速信号故障，轮速信号也故障

than B_VS_RUN=false;

//为非行车状态（停车状态）

只有在车速信号和轮速信号同时出现故障时，行车判断功能才失效。

3.2 轮速信号作为系统车速信号时部分功能受限

轮速信号，因检测的是右前轮的转速信号，通过车辆转速和车辆滚动半径计算车速，其表征的是该轮子的相关的车速，在车辆转弯、过凹凸路面时，该轮速与实际车速发生偏差，导致该参考量可信性降低[2]。

车速信号，车速传感器一般检测变速器输出轴的转速，通过主减速比和车轮滚动半径计算车速，该车速值更接近实际整车车速值，可信性相对较高；

在CN100车型上，因为变速器后端传动轴两个十字轴万向节、主减速器及差速器的传动间隙，和后悬挂刚度影响，车辆在急加、减速过程，瞬态车速信号误差较大。对该车实际情况而言，轮速信号相对可信性要低于车速信号，因此使用轮速信号临时替代车速信号时，车速信号误差增加，需要对此时的部分功能，进行适当限制，避免带来负面影响。

（1）怠速控制自学习范围的限制。怠速修正，分为短期自学习修正和长期自学习修正。短期修正，针对当前工作状态、负荷变化和转速偏离目标值大小进行补偿修正，此修正相对于是否行车状态不敏感；长期修正，针对车辆状态偏差进行修正，此值形成过程长，变化相对缓慢。

车速信号可信性降低，降低车辆行车怠速判断可信性，此时长期修正可能积累出较大偏差，为了避免行车状态误判，导致长期修正偏离，降低长期怠速修正上下限。

（2）驾驶性能优化功能受限。车速信号可信性降低，导致档位判断可信性降低，而使得相应依赖于各个档位情况下的驾驶性能优化功能，比正常状态效果要差。如Anti-jek（驾驶员急踩油门加速时，ECM控制发动机自动减小扭矩增加速率，以降低车辆抖动可能性）和Dashpot（驾驶员急收油门减速时，ECM控制发动机自动减小扭矩减小速率，以降低车辆抖动可能）功能，都与档位相关联。在此情况下，将Anti-jek和Dashpot功能干预强度，适当减弱，以降低可能的误判导致的驾驶性能恶化。

3.3 故障显示模式调整

在没有引入轮速传感器信号（VS_RR）临时替代失效的车速的逻辑前，原故障灯激活模式为：

ifB_VS_ERR=true;

//车速信号故障

than B_MIL_ON=true;

//故障灯点亮

引入轮速传感器信号（VS_RR）临时替代失效的车速的逻辑后，故障灯激活模式为：

ifB_VS_ERR=true and B_VS_RR_ERR=false;

//车速信号故障，轮速信号无故障

than B_MIL_ON=false;

//为非行车状态（停车状态）

else if B_VS_ERR=true and B_VS_RR_ERR=true;//车速信号故障，轮速信号也故障

than B_MIL_ON=true;

//故障灯点亮

引入轮速传感器信号（VS_RR）临时替代失效的车速的逻辑后，只有车速信号和轮速信号同时出现故障时，才点亮故障灯，轮速信号临时替代车速信号，使得行车怠速控制功能仍然得到保证，尽管出现车速信号故障，在EMS系统中存储车速信号故障码，但不需要点亮故障灯，这样将大大降低故障灯点亮概率，同时也提高了行车安全性和用户满意度。