AMT控制技术：平滑起步挑战&解决方法

如果是用电动机作为动力源，起步和蠕动就很简单，因为电动机的转速可以从零开始慢慢上升以对应车辆以零车速慢慢上升的需求。但是对于以内燃机作为动力源的情况就不同，因为内燃机的最低稳定运行速度大多数都在600r/min以上。虽然发动机及其控制技术都在不断提高，发动机的最低稳定运转速度也在慢慢降低，但是要做到像电动机一样是不可能的。

当离合器完全接合时，汽车在发动机最低稳定运行转速条件下的速度就是最低稳定无滑摩车速。此时，离合器摩擦片上没有转速差，离合器上也就没有能量损耗。

图9-1是某车辆起步测试时记录的有关信号图。该系统使用的是开关式制动信号。当图中时间为30s时，制动信号由高跳到零表示制动踏板松开，汽车要起步。在时间为31.23s时输入轴才有转动信号，离合器处于滑摩状态，滑差很大。时间为32.27s时，发动机和输入轴的转速相等，说明离合器已经传递发动机的所有转矩到车轮，离合器没有打滑，转速没有滑差。

最低稳定无滑摩车速=发动机最低稳定转速/1档传动比/主传动比

×轮胎有效周长

图9-1 起步时信号图

不同发动机的最低稳定工作转速点可能不同，即使同一个发动机，在不同负荷或不同温度下，其最低稳定工作转速点也可能是不同的。在发动机低速区，发动机工况会比较差，即使不熄火，也可能会出现抖动。有时为了简便，将发动机最低稳定运行转速作为常温下的标称怠速，因而通常使用一个固定的最低发动机稳定转速来保证发动机不熄火。在热机和车速较低时，允许发动机速度低于标称怠速，但必须高于不稳定转速以保证发动机不熄火。实际上应根据具体起步负荷和温度来调整最低运行发动机转速。起步负荷的大小主要取决于车辆的质量和路面坡度的大小，以及转向盘的转角大小等。本书中，起步的整个过程定义为松开制动踏板后车辆从零速上升到发动机怠速下离合器不滑摩时所对应的车速，即最低稳定无滑摩车速。图9-2为车辆自动起步曲线示意图。

图9-2 车辆自动起步曲线示意图

理想的自动起步曲线是什么样的，每个人的要求可能不同。但是作为一个整体，起步曲线应该考虑舒适性、安全性、经济性。舒适性主要取决于驾驶人的感觉，但正如前面所述，即便对于同一个驾驶人，理想的起步曲线也不是固定的，因为这还要看场合。较多的人可能比较容易接受一松开制动踏板（t₀）车辆就进入由慢到快的变加速过程，如图9-2中的变曲率曲线所示。踩加速踏板起步时，车子起步速度能反映驾驶人的企图，如踩加速踏板的大小、快慢。但是由于离合器接合需要时间，从松开制动踏板到车子移动（t₁），总会有一点点延迟。在平路上起步时间延迟的多少（Δt=t₁-t₀）是衡量起步控制好坏的标志之一。Δt越小越好，一般应该在0.5s之内。汽车自动起步后理想车速变化率的大小也因人而异。年轻人可能喜欢快一点，老年人可能喜欢慢一点。要满足所有用户的要求，不是一件容易的事。

为了满足不同的要求，起步可分为自动起步和踩加速踏板起步两种。自动起步可以考虑慢一点，以满足小空间停车和起步，由TCU控制。踩节气门起步则可为满足希望快速起步的驾驶人的需要，驾驶人希望稍微快一点就轻踩加速踏板，如希望快一点，就深踩加速踏板起步。自动起步的最高速度应限制在离合器完全接合和发动机运行在怠速下的车速。踩加速踏板起步就可以没有最高起步速度的限制。原则上，起步时，在离合器完全接合前，发动机转速高于怠速是不可取的，因为这会加速离合器的磨损；但踩加速踏板起步时允许发动机速度高于怠速，以取得更好的平顺性和快速性效果。踩加速踏板起步应以发动机不空转飙升、车轮不打滑、没有冲击为极限。有些驾驶人希望有很强的推背感和轮胎打滑冒烟的刺激感，这可通过使用运动模式来实现。

当汽车从静止起步到达最低稳定无滑摩车速之前，离合器必须处于半离合状态，变速器输入轴转速必须低于发动机转速，其速差等于发动机转速减去输入轴转速。在滑摩状态下，发动机的输出功率=发动机的输出转矩×发动机的转速。而输入轴得到的功率=输入轴的转矩×输入轴的转速。由于两转矩相等但输入轴转速低，部分能量就损耗在离合器摩擦片上。能量的损耗=离合器速差×离合器传递的转矩。这就是离合器摩擦片发热和磨损的起因。

在堵车情况下，车辆常常处于停车和起步过程，而且车速常常低于最低无滑摩车速，离合器可能会长时间工作在滑摩区，因此减少离合器发热和磨损是起步和蠕动控制的要点之一。在发热严重时，应有一定的保护措施。

不踩加速踏板让其自动起步是通过控制离合器的接合程度来控制传输到输入轴的转矩，因为离合器能传递的最大转矩和离合器的接合深度有一定的关系，当然还和离合器摩擦片的摩擦材料、离合器的温度等有关。如果对离合器位置控制得不恰当，则容易引起起步振荡。

振荡的来源有：(www.xing528.com)

①离合器接合深度波动造成传递的转矩急剧变化而抖动。

②发动机转速由于负载的脉动变化而变化导致抖动。

③突加负载可能会激励动力链振荡。

④离合器盘、离合器摩擦片的摩擦力不均衡，离合器摩擦片的减振弹簧和驱动链引起谐振。如遇这种情况，则必须更换压盘、摩擦片或对摩擦盘表面进行加工处理。

要获得平稳的起步，解决上述问题是关键。

另外，倒档起步和前进起步的不同点在于对安全的考虑，因为倒退时的视觉总不如前进时的视觉好，所以更应慢点以确保安全。

另外，如果考虑路面坡度，在经济模式下踩加速踏板起步时，车辆的目标加速度a应该是加速踏板位置的函数。

a=a₀+k×S 式中，a₀是自动起步的车辆目标加速度；k是增益；S是加速踏板位置。

目标加速度a₀的极限值应该是从安全性方面的考虑和发动机怠速控制器的调节速度来考虑。后者可以通过自学习得到。

目标加速度a₀的下限值应该是驾驶人的接受程度和发动机及离合器响应时间的极限。驾驶人的接受程度可以通过踩加速踏板的深浅来矫正。离合器的发热和能量损耗可以通过计算得到。如果驾驶人需要很慢或环境只允许很慢，则能量损耗就不能成为考虑因素，但离合器发热问题必须考虑。当离合器过热时，必须加快在滑摩区内接合离合器和打开离合器的速度。这在第5章会更详细地描述。

在坡道上平稳起步有一定的挑战性，这将在第10章里专门讨论。

为了满足驾驶人起步时快速反应的要求，延时Δt当然越小越好。在动力模式下，Δt应更小，即离合器应接合得更快一些，车辆行驶速度变化率也要大些。

有一个误区：离合器能传递转矩的大小只和离合器的位置有关。实际上，离合器传递转矩的大小还和发动机的转速有关。即使不改变离合器的位置，只改变发动机的转速，传递到输入轴的转矩也会产生变化。图9-3是踩加速踏板起步的情况。开始发动机转速比较低，当离合器逐渐接合后，输入轴开始转动；松开加速踏板之后离合器逐渐分离，输入轴的转速开始下降，后来则跟随发动机转速的升高而升高，从而造成输入轴转速抖动。

图9-3 踩节气门起步时的有关信号