基于起步性能的CVT控制优化方法浅析

姚帅杰，业德明，刘闪闪，乔曌



基于起步性能的CVT控制优化方法浅析

姚帅杰，业德明，刘闪闪，乔曌

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

受制于湿式离合器的结合特性，CVT车型在起步阶段易出现发动机转速快速上升，但车速上升缓慢的现象。如何使离合器快速结合以提供有效的动力传递，成为一种发展趋势。文章将结合一款CVT车型在起步阶段的实车表现，探讨控制策略优化的几种方法，以优化CVT车型离合器结合时间，并提升整车动力性能。

离合器；整车；动力性

1 前言

当前汽车市场中，自动挡车型已逐渐被消费者所喜爱，因CVT变速器的无极变速功能及高动力输出，已逐渐占据了自动挡车型的主力军位置。但客户通常会抱怨CVT车型在起步阶段易出现发动机转速快速上升，而整车车速上升缓慢的现象。

以某款1.5L CVT车型为例，通过运用标定INCA软件，完成实车条件下起步加速过程相关数据的采集，如图1所示。图中标识①为离合器刚开始接合，标识③为离合器完全接合，通过对数据的细化分析，整个离合器接合过程共计需2.5s，其中①-②（黄色虚线）约为1s，该阶段油门踏板已经踩到底，但车速基本没有变化，同时通过速比监测显示CVT速比一直与初始条件一致，没有任何变化，该阶段可归结为湿式离合器的一个响应过程，②-③阶段可归结为离合器开始结合至完全接合过程。如何有效减小①-②阶段离合器接合响应时间，以达到缩短CVT车型起步接合时间将可有助于提升CVT车型的整车加速性能，进而可解决起步阶段的用户抱怨。

图1 1.5L实车起步加速测试结果

2 对策分析

因CVT变速器扭矩接收为发动机端输出，因此能否通过提升发动机输出端扭矩及CVT控制策略两大方面来实现湿式离合器的快速接合。

对于发动机，可通过提升发动机输出端扭矩以增大CVT变速器接收扭矩，进而提高离合充油压力，使离合器快速结合；对CVT而言，确保在离合器接合状态下，通过适当的优化换挡规律，以增大速比输出进而提升接合响应和动力性能[1]。

表1 起步控制对策分析

2.1 发动机优化

发动机本体可通过增大发动机排量以增大扭矩输出，合适的动力匹配可达到好的匹配效果。

在ECU扭矩计算模型中能否整体提升发动机计算扭矩，即在原计算模型基础上增肌发动机计算扭矩的输出。

利用INCA查看整车ECU控制逻辑关系，因在ECU扭矩模型中有转速-油门踏板开度-节气门开度对应MAP输入，对于部分负荷来讲，因油门踏板工作在非全负荷状态，飞轮端输出扭矩低于全负荷，可通过标定来提升对应油门踏板开度下节气门开度。

2.2 CVT变速箱优化

通过图1所示，当前速比计算按照主动锥轮转速和车速计算所得，因车速没有变化或者变化很小，所以采集的速比信息在这1s内没有变化，从采集的实际速比来看，已达到最大速比状态，因此起步阶段速比优化的可能性很低，可通过提升CVT主减的方案来增大速比输出。

同时通过图1所示，当离合器完全接合后，此时速比接近最大速比状态，车速基本在22km/h左右。如若提升后续的加速性能，需通过合适的换挡MAP优化增大速比输出，同时需求离合器的接合状态控制配合。

3 方案实施与验证

方案的验证条件与试验资源的协调有着较为矛盾的对应关系，为提升验证的有效性，可不比拘泥于从头至尾的逻辑顺序组合。

从以上方案来看，增大CVT主减速比与增大发动机排量，根据经验，其实施效果应优化后续对ECU标定的优化，因此选择优先测试增大CVT主减速比，增大发动机排量次之，ECU标定优化最后。

3.1 增大CVT主减方案验证确认

根据现有的主减方案选择，目前有一款主减为6.65的变速器可供选择，对比原状态主减5.76，其测试结果对比如表2所示。

从结果可知，其离合器接合时间有较大的提升，并且全负荷的0-30km/h和0-60km/h加速性能均得到了一定程度的提升。

表2 不同主减起步加速性能对比

3.2 增大发动机排量方案验证确认

现将发动机排量从1.5L升级到1.6L，外特性扭矩整体可提升约5Nm。需要注意的是，在1.5L匹配条件下，需对部分负荷的换挡线进行优化，同步考虑离合器接合控制特性，以使发动机转速、车速与整车实际运行工作状态基本一致，以保证合适的动力传递及输出，优化前后两种状态分别如图2和图3所示。

图2 换挡MAP优化示意图

图3 离合器接合特性优化示意图

表3 不同排量发动机起步加速性能对比

3.3 ECU标定优化方案验证确认

ECU标定优化含优化ECU扭矩摩擦预留值和油门踏板MAP优化，参考标定工程师的标定经验，在一定的范围内可进行适当调整，以匹配合适的动力总成[2]。

以1.6L发动机+CVT变速器为例，在此种动力总成下，对ECU标定优化的两种方案前后对比测试方案分别如图4和图5所示。

图4 ECU扭矩摩擦预留值优化示意图

图5 油门踏板MAP优化示意图

为分析部分负荷状态下的性能，此种动力总成条件下分别对20%、30%、50%、100%四种状态分别进行测试对比，测试结果如表4所示，原状态不同负荷条件下离合器接合时间基本在2.0—2.3s之间，优化后离合器接合时间基本在1.8s-2.2s之间，部分负荷下优化效果较明显，全负荷状态下有一定效果。

从整车的加速性能对比来看，0-30km/h全负荷加速时间可缩短0.25s，0-60km/h全负荷加速时间可缩短0.23s，加速性能进一步得到提升。

表4 ECU标定优化验证对比

ECU标定优化后，离合器完全接合转速相比优化前有一定降低（50%开度下可降低约50rpm，100%开度下可降低约100rpm），该种方案对于该车型NVH性能也有一定程度的改进。

图7 离合器接合转速前后对比

3.4 小结

经过上述相关方案的测试，通过一系列优化设计，相比原状态起步工况下离合器接合时间进一步缩短，接合时间从3.51s缩短至2.23s，起步控制的目视化效果进一步增强，可有效减少客户的抱怨。

同时加速性能得到进一步增强，0-30km/h全负荷加速时间缩短了1.04s，0-60km/h全负荷加速时间缩短了1.84s，也验证了该种方案的有效性和可行性。

表5 原状态与最终状态结果对比

4 总结

本文结合CVT车型起步加速时发动机转速快速上升，但车速上升缓慢这一现象，从CVT离合器的结合时间控制着手，分析了增大主减、更换大排量发动机以及ECU标定优化等控制措施，通过测试验证，可有效缩短离合器接合时间，并对部分负荷及全负荷加速性能都有一定程度的改进，证实了相关方案的有效性和可行性，可有效减少客户对CVT车型起步的抱怨，提升增强产品竞争力。

本文中相关测试方案可分布实施亦可结合实施，相同方案的不同优化程度所产生的效果亦不同，需结合车型特点及动力总成配置综合考虑。

[1] 陈家瑞.汽车构造[M].机械工业出版社2009.2.

[2] 钱叶剑.汽车构造[M].合肥工业大学出版社2011.3.

[3] 余志生.汽车理论[M].机械工业出版社2006.

[4] 乔曌,刘闪闪.标定策略对CVT车型性能影响研究[J].AI汽车制造业.2018（3）:45-46.

CVT Control Optimization Method Based on Starting Performance

Yao Shuaijie, Ye Deming, Liu Shanshan, Qiao Zhao

( AnHui JiangHuai Group Automobile Co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

It is controlled by the bonding characteristics of the wet clutch, In the initial stage, the engine speed is likely to increase rapidly, but the speed of vehicles will increase slowly. How to make the clutch quickly combined to provide effective power transmission has become a trend of development. The article will combine the performance of a CVT vehicle in its initial stage, and discuss several methods of control strategy optimization, in order to optimize the clutch engagement time of the CVT model, and improve the dynamic performance.

Clutch; Vehicle; Performance

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1671-7988(2018)22-68-03

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姚帅杰，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.024