力帆乘用車公司已先后推出力帆520、620和320等三款自動(dòng)變速器車型，它們均選用了通常被稱作CVT(Continuously Variable Transmission)的金屬帶式無級(jí)變速器，這是當(dāng)前最先進(jìn)的汽車自動(dòng)變速器之一。為力帆配套的CVT是由湖南江麓容大公司自主開發(fā)研制的，容大公司擁有完全自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)?，F(xiàn)在已有近五千輛不同型號(hào)的力帆CVT在國內(nèi)外運(yùn)行。它們?nèi)坎捎脼槭謩?dòng)變速器標(biāo)定匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元。這些電控單元和CVT的電控單元之間也沒有CAN通訊，但讓人意外和印象深刻的是：在整個(gè)標(biāo)定匹配過程中，尚未發(fā)現(xiàn)這種狀態(tài)對CVT的標(biāo)定匹配有任何影響!筆者曾經(jīng)是力帆CVT項(xiàng)目的主要負(fù)責(zé)人，之前全程參與了上述CVT車型的開發(fā)研制和標(biāo)定匹配，這種親歷親為不僅加深了對發(fā)動(dòng)機(jī)、CVT和整車之間的標(biāo)定匹配的認(rèn)識(shí)。同時(shí)更讓筆者深刻地認(rèn)識(shí)到：在標(biāo)定問題上如果不能獨(dú)立自主，國產(chǎn)自動(dòng)變速器的開發(fā)研制就依然會(huì)受制于人，因此，對力帆無級(jí)自動(dòng)變速器最優(yōu)標(biāo)定的探索和追求就來源于這種體會(huì)和認(rèn)識(shí)!

　　CVT的標(biāo)定匹配對力帆是一項(xiàng)全新的挑戰(zhàn)!力帆是通過分析計(jì)算和在線修改控制脈譜來研究CVT的標(biāo)定匹配。力帆的條件較為有限，既無底盤測功機(jī)，也缺少必要的測試設(shè)備。因此，分析計(jì)算和道路試驗(yàn)就是力帆CVT標(biāo)定匹配的主要手段，通過發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架測取的發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷使用速度特性，就是主要的計(jì)算依據(jù)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率和比油耗的多項(xiàng)式模型就是通過這些測試數(shù)據(jù)建立的。由于分析計(jì)算是力帆CVT標(biāo)定匹配中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，故多項(xiàng)式模型的階次至關(guān)重要。曾先后采用最小二乘法和極大似然估計(jì)來確定多項(xiàng)式模型的階次。經(jīng)分析比較后發(fā)現(xiàn)：前者容易擬合過頭，將數(shù)據(jù)噪聲納入多項(xiàng)式模型，故所有多項(xiàng)式模型的階次均由極大似然估計(jì)來進(jìn)行選取。圖一圖二是力帆479Q3發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷使用速度特性，圖三圖四是力帆479Q2發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性，圖五是利用極大似然估計(jì)來確定多項(xiàng)式模型的階次得到的負(fù)荷特性曲線擬合良好度，表一是479Q2發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性曲線用最小二乘法擬合時(shí)的殘差平方和與決定系數(shù)。

　　所有介紹CVT的文獻(xiàn)資料和教科書都會(huì)特別指出：由于能夠無級(jí)變速，發(fā)動(dòng)機(jī)就能夠始終工作在高功率區(qū)，故整車的動(dòng)力性能有可能最佳，發(fā)動(dòng)機(jī)也能夠始終工作在最經(jīng)濟(jì)區(qū)，整車的燃油經(jīng)濟(jì)性也有可能最佳，這兩個(gè)最佳能否實(shí)現(xiàn)!怎么實(shí)現(xiàn)!就是CVT的標(biāo)定匹配與其它各種汽車變速器的重大區(qū)別，同時(shí)也是CVT開發(fā)研制過程中最主要的研究內(nèi)容。所有的分析計(jì)算和道路試驗(yàn)都與這兩個(gè)最佳息息相關(guān)!表二是不同節(jié)氣門開度下根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和比油耗模型得到的計(jì)算值。事實(shí)上，計(jì)算和道路試驗(yàn)都證實(shí)，CVT確實(shí)能將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率發(fā)揮到極致!故整車的動(dòng)力性能最佳完全能夠?qū)崿F(xiàn)。只是需要兼顧整車油耗、噪聲、振動(dòng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)的使用可靠性和壽命，否則就有可能得不償失。例如：力帆320CVT在節(jié)氣門開度為90%的工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速5400轉(zhuǎn)和6000轉(zhuǎn)對應(yīng)的最高車速分別是每小時(shí)170公里和176公里。百公里油耗分別是13.75升和15.40升，車速僅僅增加了3.5%，油耗卻增大了12%!

　　整車燃油經(jīng)濟(jì)性的標(biāo)定就復(fù)雜得多，，我們對數(shù)百個(gè)測試數(shù)據(jù)逐個(gè)計(jì)算后發(fā)現(xiàn)：發(fā)動(dòng)機(jī)工況標(biāo)定在最低比油耗處，對應(yīng)的整車百公里油耗并不低!令人驚訝的是：在各個(gè)不同的節(jié)氣門開度下，幾百個(gè)計(jì)算結(jié)果無一例外，都是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，整車的百公里油耗就越低，表三是相關(guān)的計(jì)算結(jié)果。但讓人遺憾的是：我們不能完全按照這些計(jì)算結(jié)果來標(biāo)定CVT。因?yàn)槠嚨臓恳匦砸蟀l(fā)動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速必須大于轉(zhuǎn)矩曲線上斜率為零的點(diǎn)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，汽車方能穩(wěn)定行駛;而駕駛性能涉及整車轉(zhuǎn)矩響應(yīng)、噪聲和振動(dòng)。對于中小排量的汽車而言，駕駛性能往往要求發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于穩(wěn)定行駛所需的轉(zhuǎn)速。否則車身就有可能發(fā)生振動(dòng)和異響;油門響應(yīng)涉及駕駛意愿，由于發(fā)動(dòng)機(jī)本身的功率和轉(zhuǎn)矩的節(jié)氣門特性就是非線性的(見圖六)。在標(biāo)定匹配時(shí)需要格外關(guān)注，油門響應(yīng)才不會(huì)過于遲滯，所以，CVT標(biāo)定匹配的重點(diǎn)和主要任務(wù)就是在充分滿足上述要求的前提下，實(shí)現(xiàn)整車燃油經(jīng)濟(jì)性的相對最佳!

　　在上述分析計(jì)算和長期道路試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，筆者提出臨界車速和臨界點(diǎn)的概念，它們能為動(dòng)力總成平臺(tái)的標(biāo)定匹配提供特別的方便。所謂臨界車速，就是在坡度等于零的水平路面上，整車和發(fā)動(dòng)機(jī)某個(gè)工況唯一對應(yīng)的穩(wěn)定行駛車速,它由汽車的功率平衡方程求出。發(fā)動(dòng)機(jī)有多少個(gè)工況，就有多少個(gè)對應(yīng)的臨界車速。只有在發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器和整車組成的具體的車輛系統(tǒng)中，臨界車速才有實(shí)際意義。臨界點(diǎn)則是目標(biāo)轉(zhuǎn)速特性場中和臨界車速對應(yīng)的點(diǎn)。在車輛行駛工況保持不變的前提下，當(dāng)節(jié)氣門開度發(fā)生變化時(shí)，若新的發(fā)動(dòng)機(jī)工況對應(yīng)的臨界車速大于當(dāng)前車速，則表明發(fā)動(dòng)機(jī)的后備功率為正值，車輛將加速行駛并趨向新的臨界車速，反之亦然，若新的臨界車速小于當(dāng)前車速，則車輛將減速行駛并趨向新的臨界車速;而在節(jié)氣門開度保持不變的前提下，當(dāng)坡度發(fā)生變化時(shí)，車速必然要發(fā)生變化，坡度大于零，車速降低，坡度小于零，車速增大，這就是臨界車速和臨界點(diǎn)的本質(zhì)含義。它是判斷發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率正負(fù)和路面坡度正負(fù)的分界點(diǎn)，它同時(shí)也為選擇最小傳動(dòng)比提供了新的方法和途徑。

　　力帆CVT的標(biāo)定匹配是通過目標(biāo)轉(zhuǎn)速特性來分析研究的，目標(biāo)轉(zhuǎn)速特性全面反映了發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器和整車之間的本質(zhì)聯(lián)系。它不直接涉及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、功率、比油耗和整車參數(shù)。但它對CVT的標(biāo)定匹配具有無可替代的特殊作用，直觀、方便且一目了然!臨界車速和臨界點(diǎn)對標(biāo)定匹配的特殊貢獻(xiàn)就是通過它來實(shí)現(xiàn)的，它們將無級(jí)變速從一個(gè)空洞抽象的概念變成具體標(biāo)定匹配實(shí)踐中、一個(gè)個(gè)實(shí)實(shí)在在的標(biāo)定工況點(diǎn)!圖六是力帆320CVT的目標(biāo)轉(zhuǎn)速特性場。為實(shí)現(xiàn)整車燃油經(jīng)濟(jì)性相對最佳的目標(biāo)，我們利用臨界車速對和臨界點(diǎn)它進(jìn)行標(biāo)定。根據(jù)前面的討論，在滿足穩(wěn)定行駛、駕駛性能和油門響應(yīng)等條件的前提下，在各個(gè)不同的節(jié)氣門開度下挑選盡可能低的臨界車速，然后在特性場中繪出對應(yīng)的臨界點(diǎn)，并逐點(diǎn)繪出通過該點(diǎn)的水平線，這些水平線和表征最大傳動(dòng)比和最小傳動(dòng)比的斜線就構(gòu)成了控制脈譜。只需數(shù)分鐘就可以在線輸入CVT的電控單元，從而改變整車的燃油經(jīng)濟(jì)性能。特別值得指出的是：按臨界車速模式標(biāo)定并滿足排放法規(guī)和整車性能要求的動(dòng)力總成平臺(tái)，在和其他車型匹配時(shí)，除了臨界車速會(huì)發(fā)生變化外，發(fā)動(dòng)機(jī)的使用工況和原匹配車型完全一致。這一結(jié)論已在共用同一動(dòng)力總成平臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)的力帆320和620這兩個(gè)完全不同的車型平臺(tái)上得到初步驗(yàn)證。同時(shí)二十八工況測試也表明：按臨界車速模式標(biāo)定的CVT排放能夠滿足國Ⅳ要求。表四是它們的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，表五是相同的控制脈譜分別對應(yīng)的臨界車速。

　　前面已經(jīng)指出：在確定最小傳動(dòng)比時(shí)，CVT和其它汽車變速器都可以利用臨界車速和臨界點(diǎn)。在圖六的目標(biāo)轉(zhuǎn)速特性場中，對CVT而言，根據(jù)臨界點(diǎn)的含義，如果將最小傳動(dòng)比線選擇在所有臨界點(diǎn)的右邊，就可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率，降低整車的百公里油耗，見表五。對其它的汽車變速器而言，在發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率范圍內(nèi)確定整車的最高車速時(shí)，只需求出對應(yīng)的、負(fù)荷率較高并滿足整車最高車速要求的臨界車速并繪出臨界點(diǎn)，根據(jù)從原點(diǎn)出發(fā)并通過該點(diǎn)的最小傳動(dòng)比線，就可以得到明確的主減速比。

　　上述對標(biāo)定匹配的分析和總結(jié)幫助筆者形成了對最優(yōu)標(biāo)定的粗淺認(rèn)識(shí)：最優(yōu)標(biāo)定是針對由發(fā)動(dòng)機(jī)和CVT有機(jī)組成的動(dòng)力總成平臺(tái)而言，是在發(fā)動(dòng)機(jī)自身標(biāo)定良好的前提下，由CVT提供相對最佳的傳動(dòng)比來滿足整車性能要求。CVT按上述臨界車速模式標(biāo)定后，只要節(jié)氣門開度不變，則無論臨界車速怎樣隨不同的整車參數(shù)發(fā)生變化，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速都不會(huì)改變，始終在滿足排放和性能要求的穩(wěn)定工況下、沿著水平運(yùn)行線運(yùn)轉(zhuǎn)，這是臨界車速模式最為鮮明的特征。它對最優(yōu)標(biāo)定具有特殊意義。這樣的動(dòng)力總成平臺(tái)在和其它新開發(fā)車型匹配時(shí)就毋需重新標(biāo)定!這樣就可以消除重新標(biāo)定對新車型開發(fā)的制約和影響，不僅能夠降低開發(fā)成本，同時(shí)還可以顯著縮短新車型的開發(fā)周期。因此，動(dòng)力總成平臺(tái)的最優(yōu)標(biāo)定應(yīng)該得到特別的重視和更加深入的研究!這也是筆者撰寫本文的根本原因。