AMT经济性换挡研究

吴 亮

（中国重汽集团大同齿轮有限公司技术中心，山西 大同 037305）

引言

AMT智能手自一体变速系统是由电控换挡系统和机械式变速器组成。换挡过程是由电控系统自动控制。根据选择最优指标的不同，分为燃油经济性最优和行驶动力性最优两种换挡策略，本文主要论述的是燃油经济性最优。燃油经济性最优是使AMT能够以最经济的换挡点进行换挡操作［1］，使发动机运行在最经济区域，油耗最低。

1 汽车燃油经济性分析

在保证动力的前提下，车辆使用尽量少的燃油量行驶的能力，就叫做车辆的燃油经济性。有许多因素会影响汽车的燃油经济性，下面通过使用方面和车辆结构对其进行讨论。

1.1 使用方面

1）驾驶的习惯。如果驾驶习惯良好就可以实现节油，从而实现燃油经济性。匀速行驶就是一个可以实现节油的好习惯。除此之外，经常检查和控制轮胎气压、高速行驶中使用空挡而不是打开车窗、避免起步和刹车突发性等都是实现节油的有效方式。

2）车辆的速度。车辆中速行驶时油耗最低。这是因为低速时车辆的动力全部来自于发动机，功率也没有被充分利用，所以油耗相对大。而高速时车辆要靠发动机的动力去抵抗空气的阻力，所以油耗增高。相比而言，车辆在中速行驶时，发动机动力适中，阻力适中，发动机的功率被充分利用，此时油耗最理想。司机在行驶时要进行预见性驾驶，避免不必要的加速和减速，从而合理控制油耗。

3）合理的挡位。传动比对整车的动力性和燃油经济性有很大的影响，所以挡位多可以更加准确地选择传动比，使发动机的工作达到经济性（转速、油耗、出力等）最佳的状态。合理的挡位要求是低速挡起步，高速挡行驶。

4）挂车的使用。拖带挂车可以有效地提高运输生产率，从而实现降低油耗和成本的目的。

5）车辆维护。良好的车况是汽车节油的基础。车辆表面清洁可以适当地减少运动阻力，正确的四轮定位、“三滤”的保养、按要求更换机油等都是减少燃油消耗的有效措施。所以做好车辆的维护和保养对其节油有着重要影响。如果保养得当，车辆可以降低15%～20%的油耗。

1.2 车辆结构方面

1）发动机。在发动机工作时，有两个根本因素会影响油耗——空燃比和发动机负荷，而这两个根本因素在理论上都有一个最佳值。在工作实践中，实际的空燃比和发动机负荷的数值越接近最佳值，车辆就越省油。实践证明，在空燃比为1.05∶1，负荷为90%时发动机的燃烧效率最高。

2）传动系。汽车的传动系也会影响车辆的燃油经济性，变速箱挡位多，车辆既可以平顺地换挡，又可以使发动机更容易处于经济工况，从而可以提高车辆的燃油经济性。

3）车辆的外形与轮胎。改变车身形状可以降低汽车的空气阻力系数。而轮胎是车辆的一个关键承载部件，起到了承受车辆负载，把驱动力和制动力传递给地面等作用。由此看来，轮胎也能作为影响车辆燃油经济性的一个因素。而依据经验来看，子午线轮胎比橡胶胎更好，更省油。

2 经济型的换挡规律简述

发动机的负荷特性为燃油消耗率ge与功率Pe的对应关系曲线（如图1）［2］。

图1 发动机负荷特性曲线图

由图1可知，某一挡位燃油消耗是先减少后增加。

功率与转速有直接关系，如公式（1）所示：

式中，Te为扭矩，N／m；ne为转速，r／min。

等油耗曲线的形状及分布情况也会很大程度上影响到发动机的使用经济性（如图2）。如果等油耗消耗率曲线图形沿横坐标方向较长，则表示当发动机工作时，在负荷变化不大而转速变化较大的情况下，燃油消耗率变化较少：如果等油耗消耗率曲线图形沿纵坐标方向较长，则表示当发动机工作时，在负荷变化较大而在转速变化不大的情况下，燃油消耗率变化较小。对于车辆用发动机，最理想应该是最经济区处于在万有特性的中间位置，使常用转速和负荷处于最经济区，并且等油耗消耗率曲线图形沿横坐标方向长一些。

图3中，A、B点为切换挡位点，例如B点为2挡切换3挡使燃油消耗始终维持较低水平。

图2 油门固定某一值时等油耗曲线图

图3 燃油消耗和换挡点图

发动机转速ne与车辆行驶速度u的关系式：

式中，u为车辆行驶速度，km／h；r为车轮半径，m；ig为变速箱速比；io为主减速比。

由式（2）可知，油门稳定时，车辆行驶速度和车轮半径、发动机转速成正比，和变速箱速比、减速器速比成反比。

3 结语

对想要拥有或已经使用AMT车辆的用户来说，车辆的燃油经济性是衡量一个车辆性能的重要指标。所以其经济性挡位的合理选择要求可以简单概述为，尽可能地使用高挡，在高挡不能满足工况的情况下再考虑釆用低挡。

［1］ 余志生.汽车理论［M］.北京：机械工业出版社，1999.

［2］ 刘峥，王建昕.汽车发动机原理教程［M］.北京：清华大学出版社，2001.