发动机AMT控制实现高效转速控制

在每次换档过程中，至少有两次同步控制需求：一是挂档时，变速器的输入轴要和输出轴同步以便挂档；二是接合离合器时要求发动机转速和变速器的输入轴同步。

输入轴和输出轴的同步是依赖于挤压变速器的同步器进行。从理论上讲，挤压力越大，同步器的摩擦力越大，输入轴和输出轴的同步时间越短。

在升档和降档时，假设换档时间很短，可以认为车速不变。为维持车速不突变而造成冲击，则要使发动机转速和挂好档后的变速器输入轴转速尽量接近，即同步。这个转速可以从车速和新档位的速比计算出来，即

发动机理想转速=变速器输出轴（r/min）×变速器新档位速比

因为变速器低档的速比要比高档的大，所以降档时要求提高发动机速度。相反在升档时应要求降低发动机速度。图6-8是从1档换到2档，又从2档换到1档时对发动机速度的期望示意图。这个换档请求可能直接来自驾驶人，也有可能由自动选档控制子系统发出指令。

图6-8 换档时发动机转速变化示意图

但考虑到换档时间不是很短的情况，汽车会减速。当然，不同的路面也会对车速降低的幅度产生不同的影响。负荷大或上坡时，汽车会由于动力中断而较快减速，所以应予以考虑。再有，在离合器分离时，如果节气门开度不变，发动机会由于突然失去负载而会急剧增速。发动机失去负载时的增速大小和车子原有的负荷及车速有关，原有的负荷越大，车速越低，发动机的增速会越大，反之则会小些。

若只考虑发动机转速的终点，而不计较其变化过程，就是简单的速度定点控制。但为了更好地控制和避免超调，对从点A到点B的变速过程的控制是必需的。这样，发动机转速变化就不一定是一条直线。

前面说到，发动机的转矩控制通常是开环控制，而转速控制则可以完全实现闭环控制。发动机的转速控制是通过调节发动机的转矩大小来实现的。即在转矩控制外加一个转速闭环。当实际转速和目标转速不同时，调节发动机输出转矩来改变转速。用一个带前馈的比例积分微分调节器（PID）足以完成发动机的速度控制。

在发动机调速中，同步器和离合器起了很大的作用，但是这两个部件都是易损件。如何减少对它们的依赖甚至做到不用它们或少用它们？下面来分析：

①换档过程通常是分离离合器→摘档→选档→同步→挂档→接合离合器。(www.xing528.com)

②第二种方案是在打开离合器之前先摘档（发动机输出转矩为零时，离合器不传递动力），发动机带着输入轴旋转。然后：

a）调节发动机转速到达理想转速，使输入轴和输出轴同步。

b）同步后，分离离合器。

c）离合器分离后，进行挂档。

d）挂档后，接合离合器。

即步骤为：摘档→选档→同步→分离离合器→挂档→接合离合器。

③第三种方案是不用离合器。其步骤为：摘档→选档→同步→挂档。

前面已经说过，除了在怠速和起步阶段必须要使用离合器外，换档时可以采用无离合器换档。

输出轴和输入轴的同步通常在分离离合器后由变速器内的同步器完成。如果没有分离离合器，那么两个轴之间的同步也可以通过发动机或主驱动电动机转速的调整来实现同步，这也就免除了换档对同步器的依赖。这就是下述的方案四。

④第四种方案是不用同步器。如果能不用同步器，则对变速器的简化、降低成本、减少维护次数和降低维修成本很有意义。去掉同步器后，只能靠发动机来直接调同步。输入轴此时的理想转速由车速决定，即变速器输出轴的转速经变速器传动比折算到变速器输入轴的转速。当输入轴转速和输出轴滑齿套绝对同步后才挂档。但是这会带来三个问题：一个是实际上很难绝对同步；二是车速实际上是变化的；三是即使速度一致，但是相位可能不相配而出现顶齿现象。解决的办法是根据需要确定允许误差区间的大小和朝哪个方向逼近理想转速，并用以小力矩传递的方式给动力链预紧以避免阶跃扰动输入对动力链的不利影响。动力链朝哪个方向预紧也就决定了发动机转速应从哪个方向逼近理想转速。在制动减速降档时，发动机的同步转速应略低于输入轴转速，使其在一定程度下慢慢开始协助车辆减速。在没有踩加速踏板的滑行时降档，是由车辆驱动发动机，这与前述减速降档的情况略同。但在KD或WOT增速降档的情况下，情况有所变化，降档后还必须由动力源驱动车辆，所以动力源的转速应高于输入轴转速。有些发动机的调速功能有很高的准确度，速差在10r/min以下。有些系统精度较差，而且还有很大滞后。尤其在升档时，发动机必须减速。但是由于发动机的惯性以及发动机的摩擦阻力很小，即使发动机已经关油，发动机的转速也难以快速下降。再考虑到进气歧管内剩余的油、气缸内已吸入的油，也足以使发动机断油后继续输出转矩和延时减速。在发动机转速降低到一定程度之前，依靠接合离合器也可加速发动机减速，但是这会增加离合器的磨损。最好将这部分能量回收到电池里，或利用关闭发动机进气阀门增加发动机呼吸阻力来使发动机减速，但这必须是有电控进气门的发动机才有这个功能。

另外需要考虑的是在降档瞬间驾驶人紧接着踩加速踏板需要加速的情况，以及在升档瞬间驾驶人紧接着踩制动踏板的情况。