力帆乘用車公司已先后推出力帆520、620和320等三款自動變速器車型，它們均選用了通常被稱作CVT(Continuously Variable Transmission)的金屬帶式無級變速器，這是當前最先進的汽車自動變速器之一。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產(chǎn)權(quán)?，F(xiàn)在已有近五千輛不同型號的力帆CVT在國內(nèi)外運行。它們?nèi)坎捎脼槭謩幼兯倨鳂硕ㄆヅ涞陌l(fā)動機電控單元。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：在整個標定匹配過程中，尚未發(fā)現(xiàn)這種狀態(tài)對CVT的標定匹配有任何影響!筆者曾經(jīng)是力帆CVT項目的主要負責人，之前全程參與了上述CVT車型的開發(fā)研制和標定匹配，這種親歷親為不僅加深了對發(fā)動機、CVT和整車之間的標定匹配的認識。同時更讓筆者深刻地認識到：在標定問題上如果不能獨立自主，國產(chǎn)自動變速器的開發(fā)研制就依然會受制于人，因此，對力帆無級自動變速器最優(yōu)標定的探索和追求就來源于這種體會和認識!

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

　　所有介紹CVT的文獻資料和教科書都會特別指出：由于能夠無級變速，發(fā)動機就能夠始終工作在高功率區(qū)，故整車的動力性能有可能最佳，發(fā)動機也能夠始終工作在最經(jīng)濟區(qū)，整車的燃油經(jīng)濟性也有可能最佳，這兩個最佳能否實現(xiàn)!怎么實現(xiàn)!就是CVT的標定匹配與其它各種汽車變速器的重大區(qū)別，同時也是CVT開發(fā)研制過程中最主要的研究內(nèi)容。所有的分析計算和道路試驗都與這兩個最佳息息相關(guān)!表二是不同節(jié)氣門開度下根據(jù)發(fā)動機的功率和比油耗模型得到的計算值。事實上，計算和道路試驗都證實，CVT確實能將發(fā)動機的功率發(fā)揮到極致!故整車的動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、振動以及發(fā)動機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)動機轉(zhuǎn)速5400轉(zhuǎn)和6000轉(zhuǎn)對應的最高車速分別是每小時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)濟性的標定就復雜得多，，我們對數(shù)百個測試數(shù)據(jù)逐個計算后發(fā)現(xiàn)：發(fā)動機工況標定在最低比油耗處，對應的整車百公里油耗并不低!令人驚訝的是：在各個不同的節(jié)氣門開度下，幾百個計算結(jié)果無一例外，都是發(fā)動機的轉(zhuǎn)速越低，整車的百公里油耗就越低，表三是相關(guān)的計算結(jié)果。但讓人遺憾的是：我們不能完全按照這些計算結(jié)果來標定CVT。因為汽車的牽引特性要求發(fā)動機的工作轉(zhuǎn)速必須大于轉(zhuǎn)矩曲線上斜率為零的點所對應的轉(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、噪聲和振動。對于中小排量的汽車而言，駕駛性能往往要求發(fā)動機轉(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)生振動和異響;油門響應涉及駕駛意愿，由于發(fā)動機本身的功率和轉(zhuǎn)矩的節(jié)氣門特性就是非線性的(見圖六)。在標定匹配時需要格外關(guān)注，油門響應才不會過于遲滯，所以，CVT標定匹配的重點和主要任務就是在充分滿足上述要求的前提下，實現(xiàn)整車燃油經(jīng)濟性的相對最佳!

　　在上述分析計算和長期道路試驗的基礎上，筆者提出臨界車速和臨界點的概念，它們能為動力總成平臺的標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)動機某個工況唯一對應的穩(wěn)定行駛車速,它由汽車的功率平衡方程求出。發(fā)動機有多少個工況，就有多少個對應的臨界車速。只有在發(fā)動機、變速器和整車組成的具體的車輛系統(tǒng)中，臨界車速才有實際意義。臨界點則是目標轉(zhuǎn)速特性場中和臨界車速對應的點。在車輛行駛工況保持不變的前提下，當節(jié)氣門開度發(fā)生變化時，若新的發(fā)動機工況對應的臨界車速大于當前車速，則表明發(fā)動機的后備功率為正值，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，當坡度發(fā)生變化時，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的本質(zhì)含義。它是判斷發(fā)動機后備功率正負和路面坡度正負的分界點，它同時也為選擇最小傳動比提供了新的方法和途徑。

　　力帆CVT的標定匹配是通過目標轉(zhuǎn)速特性來分析研究的，目標轉(zhuǎn)速特性全面反映了發(fā)動機、變速器和整車之間的本質(zhì)聯(lián)系。它不直接涉及發(fā)動機轉(zhuǎn)矩、功率、比油耗和整車參數(shù)。但它對CVT的標定匹配具有無可替代的特殊作用，直觀、方便且一目了然!臨界車速和臨界點對標定匹配的特殊貢獻就是通過它來實現(xiàn)的，它們將無級變速從一個空洞抽象的概念變成具體標定匹配實踐中、一個個實實在在的標定工況點!圖六是力帆320CVT的目標轉(zhuǎn)速特性場。為實現(xiàn)整車燃油經(jīng)濟性相對最佳的目標，我們利用臨界車速對和臨界點它進行標定。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等條件的前提下，在各個不同的節(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的臨界點，并逐點繪出通過該點的水平線，這些水平線和表征最大傳動比和最小傳動比的斜線就構(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)濟性能。特別值得指出的是：按臨界車速模式標定并滿足排放法規(guī)和整車性能要求的動力總成平臺，在和其他車型匹配時，除了臨界車速會發(fā)生變化外，發(fā)動機的使用工況和原匹配車型完全一致。這一結(jié)論已在共用同一動力總成平臺進行試驗的力帆320和620這兩個完全不同的車型平臺上得到初步驗證。同時二十八工況測試也表明：按臨界車速模式標定的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的臨界車速。

　　前面已經(jīng)指出：在確定最小傳動比時，CVT和其它汽車變速器都可以利用臨界車速和臨界點。在圖六的目標轉(zhuǎn)速特性場中，對CVT而言，根據(jù)臨界點的含義，如果將最小傳動比線選擇在所有臨界點的右邊，就可以提高發(fā)動機的負荷率，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)動機的最大功率范圍內(nèi)確定整車的最高車速時，只需求出對應的、負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，根據(jù)從原點出發(fā)并通過該點的最小傳動比線，就可以得到明確的主減速比。

　　上述對標定匹配的分析和總結(jié)幫助筆者形成了對最優(yōu)標定的粗淺認識：最優(yōu)標定是針對由發(fā)動機和CVT有機組成的動力總成平臺而言，是在發(fā)動機自身標定良好的前提下，由CVT提供相對最佳的傳動比來滿足整車性能要求。CVT按上述臨界車速模式標定后，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)動機的轉(zhuǎn)速都不會改變，始終在滿足排放和性能要求的穩(wěn)定工況下、沿著水平運行線運轉(zhuǎn)，這是臨界車速模式最為鮮明的特征。它對最優(yōu)標定具有特殊意義。這樣的動力總成平臺在和其它新開發(fā)車型匹配時就毋需重新標定!這樣就可以消除重新標定對新車型開發(fā)的制約和影響，不僅能夠降低開發(fā)成本，同時還可以顯著縮短新車型的開發(fā)周期。因此，動力總成平臺的最優(yōu)標定應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。