一种新的发动机扭矩确认法的研究

杨小辉，李福文，侯连军

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710077）

一种新的发动机扭矩确认法的研究

杨小辉，李福文，侯连军

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710077）

正确的发动机数据对电控机械式自动变速器（AMT）性能具有决定性影响。错误的数据会造成AMT错误的估算整车质量和道路坡道等，导致AMT换挡时发动机升速、换挡后冲击大等，错误的整车质量或坡道会导致换挡混乱、油耗高等。传统的方法在传动轴上贴应变片测量发动机扭矩复杂且昂贵。本文提出了一种方法“扭矩确认法”。该方法经过具体操作，验证该方法操作简单，测试结果可靠。

电控机械自动变速器；扭矩确认；CAN

CLC NO.: U467.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)06-49-02

前言

电控机械式自动变速器（AMT)以其操作方便、结构简单、成本较低等优点成为重型车辆自动变速系统的首选。重型车辆重载、半载与空载时的质量变化很大，重载时车辆总质量可达到空载时的5倍以上；同时，重型车辆行驶工况复杂多变。机械变速器在换挡过程中通过驾驶员对油门踏板、离合器踏板和换档杆的控制，实现换挡。AMT的换挡过程中与机械变速器的过程相同，通过TCU控制离合器、档位和发动机，实现换档。由于我们的AMT系统没有车重传感器，错误的发动机数据会造成估算车辆重量错误，影响车辆的正常换档，出现循环升降档等问题。同时，在换档过程中，错误的发动机数据会造成TCU不能按照要求控制发动机，造成车辆冲击等。因此，我们必须确保发动机在可能工作工况下发动机数据的准确性。传统的通过在传动轴上贴应变片测量发动机扭矩复杂而昂贵。本文介绍一种基于整车的扭矩确认法。具体过程如下：

1、车辆测试：滑行

目的：通过滑行，估算传动系的损失和滚动阻力的大小。

试验条件：道路笔直，道路上车辆较少，车辆载荷给定。

试验过程：

a、把车辆加速到50km/h，然后置空档，让车辆自由滑行至20km/h，通过CAN工具记录EBC报文发的数据；

b、为消除道路坡道对测试结果的影响，在同一道路上进行相反方向的滑行试验，取平均值；

c、根据公式（1）

估算传动系损失及滚动阻力。

根据以上，我们选择的试验样车分别为：华菱（CAMC)6X2牵引车，发动机潍柴WP10.300N，变速器12JZSD160，总重37T;陕汽（F3000)4X2牵引车，发动机潍柴WP12.400N，变速器10JZSD160，总重35T。

试验道路为厂区附近的一条道路。

通过MATLAB对华菱牵引车的数据进行处理，得到结果如下图1,2：

最后，估算该车传动系损失及滚动阻力为2075N。

2、发动机扭矩确认

2.1 发动机扭矩的估算

根据载荷和坡度可以估算当前状态下需要的发动机扭矩的大小。具体见公式(2)：

备注：加速度是∆v/∆t是通过对车速的求导得到的，因此有必考虑车辆动态因素对此值得影响，对于车辆来说，很难在短坡上迅速达到稳定状态，因此为了便于测量分析，我们在发动机固定转速和变速器固定档位下进行测试；

滚动阻力FRoll和FDriveline通过滑行试验获得；

变速器速比iGearbox 和传动系速比iGear2Veh=iDriveAxle/rdyn通过车辆设计参数获得，其中iDriveAxle为桥速比，rdyn为轮胎动态滚动半径。

2.2 CAN总线上的发动机扭矩的计算

通过CAN工具采集发动机在稳态恒速下的报文，根据公式（3）计算发动机的扭矩 MEngine,J1939：

MRef发动机参考扭矩；

iNomFrict%名义摩擦扭矩百分比。

2.3 数据采集

根据测试要求，我们选择了厂区附近的跨绕城高速桥梁为测试路段，对桥梁的坡度进行测量。应用CANape采集如下报文：

EC1-------参考扭矩；

EEC1------发动机转速，当前发动机扭矩百分比；

EEC3------名义摩擦扭矩百分比；

ETC2------当前档位；

EBC2------前桥车速。

3、数据分析

3.1 数据处理

应用CANape输出接口把数据CANape格式(.mdf)转化为Matlab格式（.mdf)。

3.2 数据分析

应用Matlab脚本文件对发动机扭矩进行分析，分析过程中注意选择发动机转速恒定范围的数据。具体分析结果如下图：

上图是变速器处于4档，发动机维持在800rpm时的分析结果，CAN上发送的扭矩值和试验得到的扭矩估算值平均差距在2%，说明该发动机的数据比较准确，WABCO要求误差在5%以内。

4、结论

本文对通过动力学对发动机的扭矩进行估算， 通过CAN报文计算发动机的扭矩进行了介绍分析。结合具体车辆进行测试，并运用Matlab 进行结果分析，结果表明所得到的试验结果满足要求。

A new kind of engine torque confirm the research method

Yang Xiaohui, Li Fuwen, Hou Lianjun
(Shaanxi method and gear Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710077）

the right of electronically controlled engine data automatic mechanical transmission (AMT) is crucial to performance. Wrong data can cause AMT error estimation of vehicle mass and road slope and so on, cause the AMT shift when the engine up and shift shock after the big error of the mass or the ramp will lead to shift chaos and high fuel consumption. Traditional method of strain gauge measuring the engine torque transmission shaft with complex and expensive. This paper proposes a method "torque confirm method". The method after a specific operation, verify that the method is simple, reliable test results.

Electric control mechanical automatic transmission; Torque to confirm; CAN

U467.4

A

1671-7988(2015)06-49-02

杨小辉，工程师，就职于陕西法士特齿轮有限责任公司传动研究院，主要为研究方向AMT。