拖曳扭矩測(cè)試在變速器工廠DCT EOL中的應(yīng)用

劉旅行

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拖曳扭矩測(cè)試在變速器工廠DCT EOL中的應(yīng)用

劉旅行

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

DCT變速箱在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因?yàn)閭鲃?dòng)系摩擦、攪油、打滑等，會(huì)產(chǎn)生動(dòng)力損失。文章通過(guò)對(duì)DCT動(dòng)力損失的分析，提出變速箱拖曳扭矩的組成，分析對(duì)其測(cè)試影響的6大因素，設(shè)計(jì)其測(cè)試和評(píng)價(jià)方法，完成變速器工廠DCT EOL拖曳扭矩的測(cè)試及判定。

拖曳扭矩；DCT EOL；測(cè)試臺(tái)架

1 引言

變速器是汽車重要零部件之一。而為了提高汽車駕駛的操縱便捷性、動(dòng)力性以及燃油經(jīng)濟(jì)性，目前國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的主機(jī)廠投入到雙離合自動(dòng)變速器（Double Clutch Transmis -sion，簡(jiǎn)稱DCT）產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中，如一汽、上汽、江淮等汽車廠商已經(jīng)完成產(chǎn)品研發(fā)并正式應(yīng)用于市場(chǎng)[1]。以福特公司開(kāi)發(fā)的一款量產(chǎn)雙離合器自動(dòng)變速器6DCT450為例，其機(jī)械系統(tǒng)包含2組獨(dú)立的齒輪系，輸入軸被分為兩部分，一個(gè)空心軸和一個(gè)內(nèi)軸（實(shí)心軸），每組齒輪系連接著一個(gè)多片濕式離合器，見(jiàn)圖1。通過(guò)使用雙離合器對(duì)其進(jìn)行電液控制，可以使得2個(gè)檔位同時(shí)接合。雙離合器中一個(gè)離合器接合處于行駛模式，另一個(gè)脫開(kāi)，在換檔時(shí)進(jìn)行離合器的切換，實(shí)現(xiàn)換檔[2]。

圖1 福特6DCT450結(jié)構(gòu)圖

以1檔為例，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩從其飛輪端通過(guò)雙離合器的外離合器，輸出到輸入軸1（實(shí)心軸）上，輸入軸1通過(guò)1檔齒輪將動(dòng)力輸出到輸出軸1上，然后通過(guò)輸出齒輪傳遞到差速器上。在這個(gè)過(guò)程中，因?yàn)閭鲃?dòng)系運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)發(fā)生齒輪副的摩擦、齒輪和軸攪油、離合器的打滑、傳動(dòng)系潤(rùn)滑和離合器冷卻，動(dòng)力會(huì)發(fā)生損失。因此，分析此動(dòng)力損失的構(gòu)成，并檢測(cè)其數(shù)值，以此來(lái)評(píng)價(jià)變速箱性能，作為變速箱產(chǎn)品批量生產(chǎn)的一項(xiàng)重要課題。

2 拖曳扭矩組成

拖曳扭矩即變速箱阻力矩，其表現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)變速箱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)力損失。其包含三個(gè)方面：

2.1 相關(guān)載荷（轉(zhuǎn)矩）損失

主要由齒輪嚙合時(shí)的摩擦損失造成的，包括齒輪嚙合點(diǎn)的摩擦損失和載荷有關(guān)的軸承摩擦損失。

2.2 寄生損失（內(nèi)阻）

與施加的轉(zhuǎn)矩?zé)o關(guān)，而是代表變速器內(nèi)部的阻力矩，包括：

①當(dāng)浸在油液中時(shí)，齒輪和軸的攪油損失；

②當(dāng)齒輪進(jìn)入嚙合點(diǎn)時(shí)，擠油損失；

③齒輪在空氣和油霧中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)阻損失；

④油封阻力；

⑤油泵阻力，自動(dòng)變速箱的寄生阻力的重要部分；

⑥由于在軸承內(nèi)擠油（和游隙），軸承的寄生損失；

⑦自動(dòng)變速器中，離合器組件的阻力損失。

2.3 打滑損失

自動(dòng)變速器中，變速箱元件在摩擦傳遞動(dòng)力轉(zhuǎn)速未達(dá)到同步過(guò)程中的摩擦損失。

3 拖曳扭矩測(cè)試方法

3.1 拖曳扭矩測(cè)試臺(tái)架

變速箱的拖曳扭矩可通過(guò)測(cè)試臺(tái)架準(zhǔn)確測(cè)量。圖2是最常見(jiàn)的變速箱拖曳扭矩測(cè)試臺(tái)架簡(jiǎn)圖，其通常由輸入電機(jī)（提供穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和扭矩）、扭矩測(cè)量法蘭（可精確測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩）、臺(tái)架控制器、待測(cè)變速箱、TCU等組成。臺(tái)架控制器實(shí)現(xiàn)與TCU之間的CAN通訊。變速箱輸出端可連接輸出電機(jī)，也可以無(wú)負(fù)載（需要連接工藝半軸對(duì)差速器處進(jìn)行封堵，工藝半軸無(wú)軸向竄動(dòng)但可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)）。

圖2 拖曳扭矩測(cè)試示意圖

3.2 拖曳扭矩測(cè)試控制參量

根據(jù)第2章所述拖曳扭矩的三大組成（載荷損失、寄生損失和打滑損失），結(jié)合圖2所示典型的測(cè)試臺(tái)架構(gòu)成，可以整理出影響拖曳扭矩測(cè)試結(jié)果的因素：電機(jī)轉(zhuǎn)速、變速箱油溫、不同檔位、離合器壓緊力、主油路壓力、冷卻流量。

下表為變速箱開(kāi)發(fā)階段測(cè)試其拖曳扭矩的控制參量表，如表1示：

表1 DCT變速箱拖曳扭矩測(cè)試控制參量

在給定較小冷卻流量和較大變速箱控制壓力（離合器壓緊無(wú)打滑）下，通過(guò)調(diào)整輸入電機(jī)轉(zhuǎn)速，測(cè)試變速箱各檔位在不同溫度下的拖曳扭矩。通過(guò)拖曳測(cè)試，記錄各變速箱拖曳扭矩測(cè)試數(shù)據(jù)，可以評(píng)價(jià)變速箱性能。下圖為某款DCT變速箱11臺(tái)樣機(jī)拖曳扭矩測(cè)試對(duì)比曲線。（1檔、60℃）

4 DCT EOL拖曳扭矩測(cè)試研究

4.1 DCT EOL拖曳扭矩測(cè)試應(yīng)用

拖曳扭矩能夠反映變速箱的性能，通過(guò)在變速箱工廠DCT EOL測(cè)試中增加拖曳扭矩測(cè)試，可以排除因裝配、零部件質(zhì)量等因素造成的變速箱內(nèi)阻異常的變速箱。故在變速箱工廠DCT EOL測(cè)試中，須考慮增加拖曳扭矩測(cè)試。

與開(kāi)發(fā)階段在變速箱性能測(cè)試臺(tái)架測(cè)試拖曳扭矩不同，受限于生產(chǎn)節(jié)拍、變速箱溫度控制、振動(dòng)噪聲等因素，在變速箱工廠DCT EOL拖曳扭矩測(cè)試僅針對(duì)一至二種工況進(jìn)行測(cè)試。下表為應(yīng)用與變速箱工廠的DCT EOL拖曳扭矩測(cè)試工況。

表2 DCT EOL拖曳扭矩測(cè)試工況

4.2 DCT EOL拖曳扭矩測(cè)試步驟

在變速箱工廠，DCT EOL拖曳扭矩測(cè)試步驟如下：

（以6檔為例）

1）下線測(cè)試臺(tái)架軟件控制輸入轉(zhuǎn)速到2000r/min；

2）下線測(cè)試臺(tái)架軟件向TCU發(fā)出指令接合6檔；

3）下線測(cè)試臺(tái)架軟件向TCU發(fā)送流量控制指令給冷卻流量控制閥 1L/min；

4）下線測(cè)試臺(tái)架軟件向TCU發(fā)送壓力控制指令給主壓力控制閥13bar；

5）下線測(cè)試臺(tái)架軟件向TCU發(fā)送壓力控制指令給離合器2壓力控制閥10bar；

6）下線測(cè)試臺(tái)架軟件測(cè)量6檔拖曳扭矩，持續(xù)1s，取平均值；

7）下線測(cè)試臺(tái)架軟件向TCU發(fā)送壓力控制指令給離合器2壓力控制閥0bar；

8）下線測(cè)試臺(tái)架軟件向TCU發(fā)送換檔控制指令，輸入軸2同步器回N檔。

4.3 DCT EOL拖曳扭矩計(jì)算

在進(jìn)行拖曳扭矩測(cè)試中，對(duì)輸入電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，在離合器接合時(shí)會(huì)出現(xiàn)壓力波動(dòng)。而進(jìn)行拖曳扭矩測(cè)試時(shí)，需要采集一段時(shí)間的穩(wěn)定扭矩，通常在離合器結(jié)合后等待扭矩穩(wěn)定后才開(kāi)始記錄。

t1 - 扭矩穩(wěn)定時(shí)間；t2 - 拖曳矩采集計(jì)算時(shí)間

如圖4示，以6檔拖曳扭矩測(cè)試為例，從離合器2開(kāi)始接合計(jì)時(shí)，等待t1時(shí)間扭矩穩(wěn)定后（該時(shí)間可標(biāo)定），開(kāi)始記錄t2時(shí)間內(nèi)的扭矩值，取其平均值，作為該變速箱6檔拖曳扭矩測(cè)量值，記錄并生成報(bào)表。

4.4 DCT EOL拖曳扭矩限值設(shè)定

通過(guò)在對(duì)DCT EOL拖曳扭矩測(cè)試設(shè)定限值，臺(tái)架控制軟件自動(dòng)顯示拖曳扭矩測(cè)試ok和nok，可自動(dòng)識(shí)別異常變速箱。該限值采用一定批量的變速箱拖曳扭矩測(cè)試，計(jì)算其3σ值，設(shè)定為拖曳扭矩限值。

表3 變速箱工廠某款DCT拖曳扭矩值統(tǒng)計(jì)與限值設(shè)定

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)分析DCT運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的動(dòng)力損失，提出拖曳扭矩及其構(gòu)成。根據(jù)拖曳扭矩測(cè)試臺(tái)架，分析影響拖曳扭矩測(cè)試的6大因素，將其設(shè)置為拖曳扭矩測(cè)試的控制參量，繪制DCT變速箱的拖曳扭矩曲線，評(píng)價(jià)DCT性能。

針對(duì)DCT EOL測(cè)試需求，設(shè)計(jì)應(yīng)用于變速箱工廠的拖曳扭矩測(cè)試工況，以及拖曳扭矩計(jì)算和評(píng)價(jià)方法。該方法已在變速箱工廠得到廣泛應(yīng)用，作為DCT合格下線及一致性水平檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

[1] 王匯風(fēng).宋瑞起.寇仁杰.濕式DCT車輛蠕動(dòng)過(guò)程抖動(dòng)問(wèn)題分析及解決方法.汽車實(shí)用技術(shù).2017年02期.

[2] 王輝.徐霞林.福特6DCT450型雙離合器變速器.汽車與駕駛維修.2010年09期.

The application of Drag torque test during DCT end of line in Transmission Factory

Liu Lvxing

（Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

When the DCT gearbox is running, the power loss will be caused by friction, oil churning and slipping. In this article, firstly it analyzed the power loss of DCT, gave the composition of the drag torque and 6 factors affecting the drag torque test, then it designed the drag torque test and evaluation methods, lastly it realized the drag torque test and the evaluation of test result during DCT EOL in the transmission factory.

Drag torque; DCT EOL; Test bench

A

1671-7988(2018)16-70-03

U462.1

A

1671-7988(2018)16-70-03

CLC NO.: U462.1

劉旅行，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.025