拖曳扭矩測試在變速器工廠DCT EOL中的應用

劉旅行

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拖曳扭矩測試在變速器工廠DCT EOL中的應用

劉旅行

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

DCT變速箱在運轉時，因為傳動系摩擦、攪油、打滑等，會產生動力損失。文章通過對DCT動力損失的分析，提出變速箱拖曳扭矩的組成，分析對其測試影響的6大因素，設計其測試和評價方法，完成變速器工廠DCT EOL拖曳扭矩的測試及判定。

拖曳扭矩；DCT EOL；測試臺架

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、動力性以及燃油經濟性，目前國內越來越多的主機廠投入到雙離合自動變速器（Double Clutch Transmis -sion，簡稱DCT）產品的設計開發中，如一汽、上汽、江淮等汽車廠商已經完成產品研發并正式應用于市場[1]。以福特公司開發的一款量產雙離合器自動變速器6DCT450為例，其機械系統包含2組獨立的齒輪系，輸入軸被分為兩部分，一個空心軸和一個內軸（實心軸），每組齒輪系連接著一個多片濕式離合器，見圖1。通過使用雙離合器對其進行電液控制，可以使得2個檔位同時接合。雙離合器中一個離合器接合處于行駛模式，另一個脫開，在換檔時進行離合器的切換，實現換檔[2]。

圖1 福特6DCT450結構圖

以1檔為例，發動機扭矩從其飛輪端通過雙離合器的外離合器，輸出到輸入軸1（實心軸）上，輸入軸1通過1檔齒輪將動力輸出到輸出軸1上，然后通過輸出齒輪傳遞到差速器上。在這個過程中，因為傳動系運轉，會發生齒輪副的摩擦、齒輪和軸攪油、離合器的打滑、傳動系潤滑和離合器冷卻，動力會發生損失。因此，分析此動力損失的構成，并檢測其數值，以此來評價變速箱性能，作為變速箱產品批量生產的一項重要課題。

2 拖曳扭矩組成

拖曳扭矩即變速箱阻力矩，其表現為發動機帶動變速箱運轉時所產生的動力損失。其包含三個方面：

2.1 相關載荷（轉矩）損失

主要由齒輪嚙合時的摩擦損失造成的，包括齒輪嚙合點的摩擦損失和載荷有關的軸承摩擦損失。

2.2 寄生損失（內阻）

與施加的轉矩無關，而是代表變速器內部的阻力矩，包括：

①當浸在油液中時，齒輪和軸的攪油損失；

②當齒輪進入嚙合點時，擠油損失；

③齒輪在空氣和油霧中運轉時，風阻損失；

④油封阻力；

⑤油泵阻力，自動變速箱的寄生阻力的重要部分；

⑥由于在軸承內擠油（和游隙），軸承的寄生損失；

⑦自動變速器中，離合器組件的阻力損失。

2.3 打滑損失

自動變速器中，變速箱元件在摩擦傳遞動力轉速未達到同步過程中的摩擦損失。

3 拖曳扭矩測試方法

3.1 拖曳扭矩測試臺架

變速箱的拖曳扭矩可通過測試臺架準確測量。圖2是最常見的變速箱拖曳扭矩測試臺架簡圖，其通常由輸入電機（提供穩定轉速和扭矩）、扭矩測量法蘭（可精確測量電機轉速和扭矩）、臺架控制器、待測變速箱、TCU等組成。臺架控制器實現與TCU之間的CAN通訊。變速箱輸出端可連接輸出電機，也可以無負載（需要連接工藝半軸對差速器處進行封堵，工藝半軸無軸向竄動但可以自由轉動）。

圖2 拖曳扭矩測試示意圖

3.2 拖曳扭矩測試控制參量

根據第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），結合圖2所示典型的測試臺架構成，可以整理出影響拖曳扭矩測試結果的因素：電機轉速、變速箱油溫、不同檔位、離合器壓緊力、主油路壓力、冷卻流量。

下表為變速箱開發階段測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（離合器壓緊無打滑）下，通過調整輸入電機轉速，測試變速箱各檔位在不同溫度下的拖曳扭矩。通過拖曳測試，記錄各變速箱拖曳扭矩測試數據，可以評價變速箱性能。下圖為某款DCT變速箱11臺樣機拖曳扭矩測試對比曲線。（1檔、60℃）

4 DCT EOL拖曳扭矩測試研究

4.1 DCT EOL拖曳扭矩測試應用

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

與開發階段在變速箱性能測試臺架測試拖曳扭矩不同，受限于生產節拍、變速箱溫度控制、振動噪聲等因素，在變速箱工廠DCT EOL拖曳扭矩測試僅針對一至二種工況進行測試。下表為應用與變速箱工廠的DCT EOL拖曳扭矩測試工況。

表2 DCT EOL拖曳扭矩測試工況

4.2 DCT EOL拖曳扭矩測試步驟

在變速箱工廠，DCT EOL拖曳扭矩測試步驟如下：

（以6檔為例）

1）下線測試臺架軟件控制輸入轉速到2000r/min；

2）下線測試臺架軟件向TCU發出指令接合6檔；

3）下線測試臺架軟件向TCU發送流量控制指令給冷卻流量控制閥 1L/min；

4）下線測試臺架軟件向TCU發送壓力控制指令給主壓力控制閥13bar；

5）下線測試臺架軟件向TCU發送壓力控制指令給離合器2壓力控制閥10bar；

6）下線測試臺架軟件測量6檔拖曳扭矩，持續1s，取平均值；

7）下線測試臺架軟件向TCU發送壓力控制指令給離合器2壓力控制閥0bar；

8）下線測試臺架軟件向TCU發送換檔控制指令，輸入軸2同步器回N檔。

4.3 DCT EOL拖曳扭矩計算

在進行拖曳扭矩測試中，對輸入電機進行轉速控制，在離合器接合時會出現壓力波動。而進行拖曳扭矩測試時，需要采集一段時間的穩定扭矩，通常在離合器結合后等待扭矩穩定后才開始記錄。

t1 - 扭矩穩定時間；t2 - 拖曳矩采集計算時間

如圖4示，以6檔拖曳扭矩測試為例，從離合器2開始接合計時，等待t1時間扭矩穩定后（該時間可標定），開始記錄t2時間內的扭矩值，取其平均值，作為該變速箱6檔拖曳扭矩測量值，記錄并生成報表。

4.4 DCT EOL拖曳扭矩限值設定

通過在對DCT EOL拖曳扭矩測試設定限值，臺架控制軟件自動顯示拖曳扭矩測試ok和nok，可自動識別異常變速箱。該限值采用一定批量的變速箱拖曳扭矩測試，計算其3σ值，設定為拖曳扭矩限值。

表3 變速箱工廠某款DCT拖曳扭矩值統計與限值設定

5 結語

本文通過分析DCT運轉所產生的動力損失，提出拖曳扭矩及其構成。根據拖曳扭矩測試臺架，分析影響拖曳扭矩測試的6大因素，將其設置為拖曳扭矩測試的控制參量，繪制DCT變速箱的拖曳扭矩曲線，評價DCT性能。

針對DCT EOL測試需求，設計應用于變速箱工廠的拖曳扭矩測試工況，以及拖曳扭矩計算和評價方法。該方法已在變速箱工廠得到廣泛應用，作為DCT合格下線及一致性水平檢測標準。

[1] 王匯風.宋瑞起.寇仁杰.濕式DCT車輛蠕動過程抖動問題分析及解決方法.汽車實用技術.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股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.025