變速器水冷系統(tǒng)對(duì)變速器換擋性能的影響研究

王中龍，撖帥

(陜西法士特汽車(chē)傳動(dòng)工程研究院，陜西西安 710119)

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變速器水冷系統(tǒng)對(duì)變速器換擋性能的影響研究

王中龍，撖帥

(陜西法士特汽車(chē)傳動(dòng)工程研究院，陜西西安 710119)

針對(duì)車(chē)輛低溫啟動(dòng)后，在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)高擋換低擋換擋時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，找出該工況下?lián)Q擋困難的直接原因，并通過(guò)增加變速器水冷系統(tǒng)大幅度縮短了車(chē)輛在低溫啟動(dòng)后高擋向低擋轉(zhuǎn)換的時(shí)間。

變速器；水冷系統(tǒng)；低溫啟動(dòng)；換擋困難

0 引言

2016年2月份，有客戶反映某公司某型號(hào)變速器從高擋向低擋轉(zhuǎn)換時(shí)換擋時(shí)間長(zhǎng)。

為盡快查清故障原因，作者第一時(shí)間趕赴故障車(chē)輛現(xiàn)場(chǎng)(環(huán)境溫度0～3 ℃，油液起始溫度1 ℃，車(chē)輛空載)。經(jīng)過(guò)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行實(shí)際操作，在車(chē)輛啟動(dòng)熱車(chē)3 min后再行駛，行駛過(guò)程中高擋向低擋轉(zhuǎn)換時(shí)間約10 s，且車(chē)速不宜過(guò)快。行駛14 min后油溫達(dá)到25 ℃，高擋向低擋轉(zhuǎn)換掛擋時(shí)間T進(jìn)入到正常狀態(tài)(Tmax=2 s)。且在行駛過(guò)程中，隨著油溫的升高，高擋換低擋的時(shí)間逐漸縮短。繼續(xù)行駛6 min后油溫達(dá)到30 ℃，高擋向低擋轉(zhuǎn)換掛擋時(shí)間T進(jìn)一步縮短(T<1 s)。

1 初步分析并制定方案

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以確認(rèn)油溫W直接影響換擋時(shí)間T。如果要縮短掛擋時(shí)間T,就必須快速將油溫W升高。原變速器工作油液潤(rùn)滑系統(tǒng)如圖1(a)所示，油泵1.1泵油經(jīng)過(guò)油道1.4，到潤(rùn)滑油道1.3，最終回油至變速器1。

車(chē)上的熱源就是發(fā)動(dòng)機(jī)，可考慮從圖1(b)所示的發(fā)動(dòng)機(jī)2的水冷系統(tǒng)引出熱水加熱變速器的油溫。該變速器本身帶有潤(rùn)滑油泵1.1，且變速器殼體預(yù)留有進(jìn)油口和出油口。根據(jù)以上兩點(diǎn)，可以考慮使用散熱器3，用發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)水路盡快提升油溫。只需要增加油道1.5、油道1.6及水道2.5、水道2.6。原理如圖1(c)所示：圖1(a)中的內(nèi)部油道1.4被圖1(c)的外部油道1.5取代，使油路經(jīng)過(guò)散熱器3；同樣水路也經(jīng)過(guò)散熱器3，散熱器3其特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)使油和水隔離，同時(shí)又使兩者之間的熱量快速交換。

圖1 原變速器潤(rùn)滑系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)水冷卻散熱系統(tǒng)和改進(jìn)后變速器水冷系統(tǒng)

2 方案實(shí)施并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證

為了證明方案的有效性，進(jìn)行了以下試驗(yàn)：

試驗(yàn)分為兩種工作條件：

(1)不加水冷系統(tǒng)進(jìn)行跑車(chē)試驗(yàn)；

(2)增加水冷系統(tǒng)進(jìn)行跑車(chē)試驗(yàn)。為了保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，兩種狀態(tài)的外界因素必須盡量保持一致。

試驗(yàn)環(huán)境溫度：1～4 ℃；

車(chē)輛載重：空載(空車(chē)25 t)；拖掛22 t(+空車(chē)25 t)；

其他要求：同一駕駛?cè)藛T，同一場(chǎng)地。

試驗(yàn)方案：

(1)不加水冷系統(tǒng)進(jìn)行跑車(chē)試驗(yàn)。在變速器底部增加油溫傳感器測(cè)試油溫，可以得出跑車(chē)過(guò)程中的油溫對(duì)行駛時(shí)間的W-t曲線(見(jiàn)圖2)。

(2)參考圖3安裝水冷系統(tǒng)進(jìn)行跑車(chē)試驗(yàn)。

(3)從發(fā)動(dòng)機(jī)水冷卻系統(tǒng)的出水水道和進(jìn)水水道分別用三通接頭引出水道，兩條水道分別接散熱器的兩個(gè)水口。水溫傳感器接在散熱器的出水口。

(4)從變速器的出油口和回油口通過(guò)軟管分別連接散熱器的兩個(gè)油口。油溫傳感器安裝在變速器底部的放油口。

(5)空載狀態(tài)下采集安裝水冷系統(tǒng)后跑車(chē)過(guò)程中的油溫對(duì)行駛時(shí)間的W-t曲線(見(jiàn)圖2)。

(6)增加拖掛狀態(tài)下采集安裝水冷系統(tǒng)后跑車(chē)過(guò)程中的油溫對(duì)行駛時(shí)間的W-t曲線(見(jiàn)圖2)。

(7)比較3種狀態(tài)曲線，可以分析增加水冷系統(tǒng)在車(chē)輛低溫啟動(dòng)后的不同工況對(duì)換擋性能的影響。

圖2 3種工況下的溫度-時(shí)間曲線

圖3 變速器安裝圖

為了便于分析，截取其中一段數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出：

(1)有散熱器時(shí)的油溫上升速度明顯快于無(wú)散熱器時(shí)的油溫上升速度；

(2)在安裝散熱器的前提下，車(chē)輛增加負(fù)重(拖掛22 t)后運(yùn)行的油溫上升速度更快。

(3)此外，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，車(chē)輛原地怠速條件下，溫升速度很慢。

油溫從16 ℃上升到29 ℃，上升時(shí)間如表1所示。

表1 3種工況下油溫從16 ℃到29 ℃上升時(shí)間對(duì)比

從圖4可以看出：有負(fù)載(拖掛)工況下，水溫與油溫的差值ΔW增加較快(實(shí)際情況中，水溫增加較快)，當(dāng)水溫達(dá)到80 ℃時(shí)，ΔWmax=48.4 ℃。之后水溫與油溫差值增加減慢，因?yàn)榇藭r(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)水散熱系統(tǒng)節(jié)溫器打開(kāi)致使水溫上升減慢，之后兩種狀態(tài)的溫差逐漸接近。

圖4 車(chē)輛載重對(duì)水溫油溫差值的影響曲線

這也是初始階段，有散熱器負(fù)載油溫上升速度快于空載油溫上升速度的原因。

從表1可以看出：空載條件下增加散熱器可以縮短時(shí)間到62.9%，增加拖掛負(fù)載后，可以縮短時(shí)間到35.7%(該數(shù)據(jù)受負(fù)載大小影響)。因此在低溫環(huán)境下，增加水冷系統(tǒng)有助于在車(chē)輛啟動(dòng)熱車(chē)階段快速升高變速器的油溫，使高擋向低擋切換能夠快速進(jìn)入正常工作的狀態(tài)。

3 總結(jié)

通過(guò)對(duì)車(chē)輛低溫啟動(dòng)后變速器工況進(jìn)行分析、驗(yàn)證、試驗(yàn)，證實(shí)了增加水冷系統(tǒng)能夠改善車(chē)輛冷啟動(dòng)的換擋性能；提出的解決方法為公司產(chǎn)品在更嚴(yán)峻工況下工作奠定了基礎(chǔ)，帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

【1】邱輝鵬,李惠軍,肖殿東.一種新型變速器冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].汽車(chē)零部件，2011(3):61-62.

QIU H P,LI H J,XIAO D D.Design and Development of a New Type of Transmission Cooling System[J].Automobile Parts,2011(3):61-62.

尖端德國(guó)科技打造卓越駕乘體驗(yàn)德國(guó)馬牌輪胎正式發(fā)布亞太區(qū)全新第六代產(chǎn)品

全球領(lǐng)先的輪胎制造商德國(guó)馬牌輪胎宣布，旗下專(zhuān)為亞太地區(qū)量身打造的兩款全新第六代產(chǎn)品——UltraContact UC6和ComfortContact CC6正式上市。全新第六代產(chǎn)品的發(fā)布充分彰顯了德國(guó)馬牌輪胎以持續(xù)創(chuàng)新推動(dòng)技術(shù)變革的決心，并始終致力于提升亞太區(qū)消費(fèi)者的駕乘體驗(yàn)。

德國(guó)馬牌輪胎以超過(guò)100個(gè)研發(fā)人員及30 000 h的研發(fā)投入，成功開(kāi)發(fā)出第六代產(chǎn)品，并以超過(guò)百萬(wàn)公里的全路況實(shí)車(chē)測(cè)試和39 000 h的室內(nèi)測(cè)試，為消費(fèi)者打造全面均衡、安全性能優(yōu)異的產(chǎn)品，力求彰顯德國(guó)馬牌輪胎品牌的卓越品質(zhì)。UltraContact UC6和ComfortContact CC6兩款新品均是德國(guó)馬牌輪胎基于亞太地區(qū)的需求及駕駛習(xí)慣而量身打造。

UltraContact UC6產(chǎn)品亮點(diǎn)：

完美均衡的性能表現(xiàn)，打造卓越駕乘體驗(yàn)。以尖端德國(guó)科技和創(chuàng)新胎面花紋設(shè)計(jì)，UltraContact UC6提供更為卓越的駕乘體驗(yàn)以及更為完美均衡的性能表現(xiàn)。

優(yōu)異的干濕路面性能。為了增強(qiáng)濕路面安全性，德國(guó)馬牌輪胎的工程師重新設(shè)計(jì)了胎面花紋，新增高速導(dǎo)流槽能夠有效增加輪胎的濕地抓地力，減少水滑效應(yīng)。此外，UltraContact UC6還采用了鉆石切割花紋技術(shù)，能夠防止輪胎花紋塊在短距離剎車(chē)時(shí)發(fā)生卷邊效應(yīng)，使輪胎接地面的壓力分布均勻，增大有效接地面積。在濕路面條件下剎車(chē)時(shí)，鉆石切割的花紋塊邊緣能刮掉水膜，增加和路面的接觸面積，以確保在干濕路面條件下均能有效地縮短剎車(chē)距離。

鉆石級(jí)混合橡膠配方提升抓地力及行駛里程。鉆石級(jí)混合橡膠配方采用兩種特殊定制橡膠：短鏈抓地橡膠增強(qiáng)剎車(chē)和操控性，長(zhǎng)鏈耐磨橡膠提高輪胎里程。二者的結(jié)合可在保證卓越的剎車(chē)和轉(zhuǎn)向性能的同時(shí)，提供更優(yōu)越的里程表現(xiàn)。

超低噪聲水平。UltraContact UC6采用新一代3D主動(dòng)降噪系統(tǒng)2.0，能夠打破輪胎溝槽中的噪聲，從而進(jìn)一步降低噪聲。

多種輪胎規(guī)格。提供直徑15～19英寸不等的輪胎規(guī)格，適配車(chē)型廣泛。

ComfortContact CC6產(chǎn)品亮點(diǎn)：

舒適駕乘。對(duì)于追求舒適駕乘的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，ComfortContact CC6是最優(yōu)之選。

超低噪聲。基于“亥姆霍茲共振器”的原理，ComfortContact CC6的胎肩部位配有消音艙，聲波通過(guò)進(jìn)出消音艙，可以消除令人生厭的噪聲頻率。此外，ComfortContact CC6配方中含有特殊聚合物，能更好地適應(yīng)路面，填充路面凹凸不平的部分，減少振動(dòng)，從而降低了輪胎噪聲。

路面適應(yīng)配方吸收震動(dòng)。路面適應(yīng)配方還能起到減震作用，提高滾動(dòng)舒適性。

更優(yōu)越的里程表現(xiàn)。配方中的聚合物在硫化時(shí)能夠生成更堅(jiān)固耐用的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提升輪胎的里程表現(xiàn)。

多種輪胎規(guī)格選擇。提供直徑14～18英寸不等的規(guī)格。

德國(guó)馬牌輪胎持續(xù)致力于市場(chǎng)創(chuàng)新和開(kāi)拓，并對(duì)其在亞太地區(qū)的強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)頭充滿信心。作為全球領(lǐng)先的輪胎制造商，德國(guó)馬牌輪胎未來(lái)將進(jìn)一步豐富旗下產(chǎn)品組合，擴(kuò)大亞太地區(qū)市場(chǎng)份額，為消費(fèi)者及相關(guān)合作伙伴創(chuàng)造更多價(jià)值。

(來(lái)源：徳國(guó)馬牌輪胎)

Study on the Influence of Transmission Water Cooling System on Transmission Performance

WANG Zhonglong, HAN Shuai

(Shaanxi Fast Automobile Transmission Engineering Research Institute，Xi’an Shaanxi 710119,China)

Aiming at the problem that when the vehicle was in low temperature, the shift time is long after a long period of time, the direct cause was found out by experiment. By increasing the transmission water cooling system,the conversion time from high-gear to low-gear in low temperature after start was reduced greatly.

Transmission;Water cooling system;Low temperature start;Shift difficult

2016-07-20

王中龍(1983—)，男，碩士，工程師，主要從事變速器設(shè)計(jì)工作。E-mail:longzhongwang@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2016.10.020

U463.212

B

1674-1986(2016)10-080-03