变速器速比对整车驾驶性影响的分析研究

潘建考 尹建东 沈 源

（宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 浙江 宁波 315336）

引言

近年来，我国汽车工业取得了长足发展，汽车保有量逐年增长。汽车产业的蓬勃发展，使得汽车产品更新换代速度明显加快，网联车、科技出行、环保车等新名词不断涌现，但是我们不能忘记汽车产品的本质，那就是带给驾驶者优良的驾驶体验。谈到驾驶体验就不得不提到驾驶性，驾驶性作为评价汽车产品驾驶体验的指标，是消费者购买汽车产品时最为关注的性能之一。

驾驶性指车辆在驾驶过程中给与驾驶员的感受，包含动力性、连续性、平稳性等，比如驾驶员踩下油门，车辆动力是否同步反馈，加速过程中有无动力中断，发动机的噪声是不是平稳等等。

本文以搭载小排量增压发动机的某汽车产品为研究对象，通过匹配不同速比的变速箱，利用仿真分析来判定其动力性及经济性，并预估驾驶性是否优秀，并制作变速箱样机进行实测验证。

1 试验方案

试验样车为小型轿车，搭载1.0L 增压直喷汽油机匹配干式6 速DCT 变速箱，车辆主要参数及基础速比如表1、2 所示。该车辆在驾驶过程中存在低挡位换挡转速过高，换挡不平顺以及低速噪声大的问题。

表1 测试车辆主要参数

表2 测试车辆基础速比

收集其他车型的变速箱速比，通过数据对比分析，发现试验车辆1 挡到2 挡阶差（1 挡总速比/2 挡总速比）以及2 挡到3 挡阶差略大于其他产品，具体数据如表3 所示。同时发现，在搭载大排量自吸发动机时，速比阶差设定会较大，动力连续性可以靠转矩补偿[1]；但在搭载小排量发动机时，为保证最大爬坡度，低挡位速比会偏大，同时为兼顾车辆动力性以及动力连续性，相邻挡位之间阶差较大时，一般采取适当提升换挡转速的方式进行补偿。

表3 速比数据对比

通过对变速箱结构进行研究后，以降低挡位间速比阶差为目的重新进行速比设计[2]，在保证输入输出轴距不变的情况下，同时避免啸叫阶次匹配出2个新的速比方案，具体数值见表4。

表4 速比方案

2 仿真分析

2.1 动力性

通过对试验车辆以及2 个方案进行仿真分析，分析结果如表5 所示。试验车辆、方案一、方案二各有优劣，其中8～32 km/h 加速时间2 方案均变差，百公里加速方案二与试验车辆相同，除此之外2 方案指标均优于试验车辆。其中关于最大爬坡度，因2 方案的1 挡总速比均减小，发动机在最大爬坡度时的转速降低，结合增压发动机高速段转矩呈下降趋势，转速下降以后实际发动机转矩反而升高，故最大爬坡度反而有所提升，与常规的速比越大爬坡度越高经验不符，故动力总成匹配考虑经验的同时还应以仿真值作为参考。

表5 动力性试验结果

2.2 经济性

表6 为该试验车辆以及2 个方案的油耗仿真结果（因该车辆为样车，为确保仿真结果准确性，仿真边界为该样车实测值），结果显示在NEDC 油耗上方案一增加0.011 L，方案二减少0.011 L，因5、6 挡位速比未发生变化，故90 km/h 以及120 km/h 等速油耗未发生变化。

表6 经济性试验结果

因驾驶性无有效的仿真分析手段，故以测试时主观评价结果为准。

3 试验结果

综合动力性及经济性的结果，决定采用方案二制作变速箱样机，并搭载试验车辆进行试验。

3.1 动力性

动力性测试采取A-B 的方式进行，首先试验车辆进行正反向测试，然后更换方案二变速箱进行正反向测试，并对测试结果进行对比分析，此次试验未在标准性能测试场地进行，故试验结果跟仿真结果存在一定差异。

每种方案正反方向进行多次测试，取测试结果平均值，测试结果如图1 所示，方案二在百公里加速上较试验车辆快0.1s。

图1 0～100km/h 加速测试结果

3.2 经济性

经济性测试在转毂上进行，同样采取A-B 的方式进行，首先就方案二进行试验，然后重新更换为试验车辆变速箱进行测试。

油耗测试前对新速比的换挡线进行了重新匹配，以确保动力总成运行在正确状态，具体变更内容为0%～40%油门2-3/3-4/5-6 每个换挡点车速降低2km/h，仅依据新速比调整了换挡点，未进行对应的精细化标定优化，详细变化如表7 所示。

表7 调整后换挡转速

测试数据如图2 所示，方案二在WLTC 工况油耗较试验车辆低0.014L，在NEDC 工况较试验车辆低0.1L，仅调整速比就能达到这样的效果，收益较为明显。

图2 油耗测试结果

3.3 驾驶性

首先，基于主观评价的方式对试验车辆以及更换方案二变速箱后的车辆进行驾驶评价，低速换挡转速高的问题有明显改善，动力连续性有所改善，其中低速噪声大的问题随着换挡转速的降低也有明显的改善。

在主观评价的同时，采集了试验车辆行驶过程的数据，如图3 所示，因速比的调整，达到同样的车速发动机的对应转速有不同程度的下降，尤其在低速换挡时，转速上冲现象明显改善，因此在驾驶过程中噪声明显改善，动力输出与声音大小对应情况也明显好转，给驾驶者的感受是这台车动力十足，而且动力储备充足，深踩油门，还有源源不断的动力输出。

图3 换挡转速对比

更换方案二后的试验车辆与另一台车同时邀请主观评价专家进行驾驶性盲评[3]，并按照评价规则进行打分，多名专家取平均分，结果显示，在动力性方面大家认为差异不大，在动力连续性、换挡平顺性以及噪声舒适度上，方案二明显优于试验车辆，评价结果如图4 所示（注6.5 分为挑剔客户驾驶可接受）。

图4 驾驶性评价结果

4 结论

整车驾驶性作为汽车产品的重要属性，在整车开发中至关重要，汽车产品竞争力比到最后也是驾驶性的比拼。在汽车产品的开发过程，有太多的因素能够影响驾驶性的好坏，在标定无法做进一步优化时，通过速比的优化匹配，在保持其他性能不劣化的前提下，做到了有效提升驾驶性。

通过本案例，我们发现基于小排量增压发动机的速比匹配已经不同于大排量自吸发动机，挡位阶差过大会导致动力连续性变差，带来较差的驾驶体验，由此可见随着发动机技术的发展和更新，动力总成匹配也需要跟进发展，在匹配过程中借鉴历史经验的同时，需要充分考虑产品实际需求，以保障得到好的驾驶性体验，进一步提升产品竞争力。