AMT控制技术：一种最佳燃油档位确定法

在经济模式下，不能简单地根据老的驾驶习惯单纯地依靠车速决定换档，而着重考虑的是降低油耗兼顾驾驶性。油耗的测定是根据国家法令进行。图3-2是中国2007年7月1日开始实施来测试排放和油耗的国家标准GB/T19233—2008《轻型汽车燃料消耗量试验方法》和GB18352.3—2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》的驾驶工况。因为它有13次起步，所以被称为13工况。前面12次起步是城市工况，最后一次起步是市郊工况（高速）。对于车速达不到120km/h的车辆，最高车速只要到80km/h即可。当然世界上还有其他多种工况规范。不同的车种也有不同的工况标准。

根据发动机的万有特性曲线，TCU通过设置正确的换档线以保证发动机最大可能地运行在最佳油耗区。图3-3是4A15B发动机的万有特性曲线（等油耗率曲线图）。

从该曲线图谱可以看出，一是该发动机的低油耗率区（250g/kW·h）坐落于转矩为92～102N·m和发动机转速为1700～3400r/min的区域。所以能使发动机始终工作在该区域内就是一个很好的选择。二是在最佳转速区的万有特性线都接近水平线，这样换档线就非常容易确定。三是小转矩区油耗

图3-2 国家乘用车油耗、排放测试工况标准

图3-3 4A15B发动机的万有特性曲线

都比较高，所以要尽量使用中大转矩区。四是可在最高换档转速和最低换档转速之间选择任意一点换档。在同样的油耗率情况下，选择较低的发动机速度为好，这样可以避免发动机高速时的噪声及降低机械磨损。

假设某变速器1～5档的速比G_R分别为3.5469、2.1563、1.3438、0.9141、0.7188，并且假设输出轴转速为1r/min，相当于车辆行走0.0278km/h。那么根据图3-2发动机万有特性中的最佳油耗率点来确定档位，如果希望升档后在新档位下的发动机转速为1700r/min，则1到5档的车速换档点分别为：

1700×0.0278/G_R（2～5）′=21.9、35.2、51.7、65.7km/h这样，除了在车速很低的情况和不考虑降档，则发动机会一直工作在1700r/min或以上。

根据图3-2中发动机万有特性曲线中的最佳油耗率区，也可以确定发动机转速高于某一值后升一档，如3400r/min，但是低一点转速换档照样可以得到好的油耗率，如选2800r/min，则有(www.xing528.com)

2800×0.0278/G_R（1～4）′=21.9、36.1、57.9、85.2这样除了在最高档情况，发动机转速不会超过2800r/min。

这意味着如果单从车速这一个参数来确定换档点，那么按照上面的选择，发动机在1档下的转速是在最低转速～2800r/min内运行，2～4档将在1700～2800r/min区间运行，5档将在1700r/min～最高发动机转速内运行。当然，实际上确定档位时还要考虑其他因素。

图3-4是4G63发动机的万有特性曲线。这个发动机的万有特性和前一个有所不同，对于不同的输出转矩，它的最佳转速不在同一个区间：低转矩时，最佳发动机转速较低；高转矩时，最佳发动机转速较高。这就不好用上述简单的单参数方法来确定其换档点。为了便于说明，可将其数据变为更直观的三维图，如图3-5所示。

这样在这个三维图里，发动机各个工作区油耗率高低的差别就一目了然，当然有些发动机的油耗率变化没有那么突出。最佳经济性换档规律是指通过设置正确换档点，尽量使车辆的燃油消耗率降低，使车辆的燃油经济性最优。从前面可以看到，最佳经济性换档规律可通过发动机的燃油经济性曲线求得。假设换档时间很短，可近似认为换档时车速不变，为保证车辆具有良好的乘坐舒适性，最好换档前后的牵引力不变，车辆加速度也就不变。由等牵引力换档条件，换档时节气门开度应自动调节，并与此相适应。其实，更多情况是换档前后的牵引力不一样。比如大节气门起步到最高速，车辆的牵引力是由低档的最大值逐步下降到高档的小转矩输出。因为在大节气门情况下，车辆的动力总成无法在升档后保持原先的大转矩输出。

图3-4 4G63发动机的万有特性曲线

如上所述，为保证汽车的最佳燃油经济性，在汽车运行的转矩和车速范围内都可以得到各个档位下发动机的转速和转矩输出；然后根据发动机的万有特性曲线，可以得到各个工作点对应的燃油消耗率B_e（与输入轴转矩、转速相对应）；最后，可以对相邻两档的B_e进行比较，当满足B_e（a）≥B_e（b）时，就可以从a档换到b档，达到省油的目的。其中B_e（a）和B_e（b）分别为a档和相邻b档的燃油消耗率，该工作点对应的发动机转矩和车速可以标定为换档点的转矩和车速。

图3-5 发动机万有特性曲面