一種間接測量液力變矩器性能方法研究

程龍

陜西法士特齒輪有限責任公司 陜西 西安 710077

1 引言

隨著法士特變速器的多元化發展，除了傳統的手動變速器（MT），還開發出自動機械變速器（AMT）與自動液力變速器（AT），隨之帶來的是測試方法的高要求，不局限于傳統的測試方法，需要測試人員結合試驗臺架不斷學習并探索新的測試方法，滿足新產品的各種測試工作，探究其性能。自動液力變速器（AT）中核心部件是液力變矩器，液力變矩器是利用液體的動能進行能量傳遞的一種液力元件，是一種能夠非階梯地連續改變速比的無級變速器，汽車發動機的動力通過液力變矩器平穩的傳遞到車輪，從而車輛可以平穩起步，平柔加速，具備良好的變速和自適應性能，使車輛實現無級傳動，廣泛應用于轎車、軍用車輛、城市公交、工程機械及冶金礦山機械等多數領域，是車輛自動變速系統重要的傳動部件。

一般的理論計算與軟件仿真受各種因素的影響，無法精確得出液力變矩器的性能參數，只有通過具體的性能試驗來確定液力變矩器的基本參數與性能。本文基于測試工作給出一種具體測量液力變矩器基本性能的測試方法。

2 試驗裝置

由于受試驗條件的限制，無法對液力變矩器進行直接測試，需安裝液力自動變速器至試驗臺架，使變速器掛入直接擋，間接測試液力變矩器性能，此時要求液力變矩器的閉鎖離合器解鎖，液力變矩器為純液力工況。

測量與控制系統：采用HORIBA動力傳動系統控制軟件；自主搭建的GCU通用控制器與其相關控制程序；通過CAN線連接三者進行相互通訊。

液力變矩器的油溫冷卻系統采用液力自動變速器的油溫冷卻器，油溫冷卻器接入試驗間的冷卻循環水系統。

3 自動測量與控制系統

控制軟件控制測試臺架的模式切換與加載、液力變矩器閉鎖離合器的閉鎖與結合；工控機、變速器TCU與通用控制器GCU三者之間的通訊通過CAN線連接，遵循SAE J1939通訊協議，實現對液力變矩器閉鎖離合器的閉鎖與結合控制，并且控制自動液力變速器的強制換擋，工控機給變速器TCU與通用控制器GCU發送換擋與液力變矩器閉鎖離合器閉鎖與結合信號，通過變速器執行器完成具體換擋與閉鎖過程，測試控制原理如圖1所示：

圖1 測試流程原理圖

4 試驗方法

4.1 零速工況試驗

（1）試驗臺架使用Torque：Speed模式，預熱變速器油溫至試驗要求溫度；

（2）強制控制液力變矩器為解鎖狀態，強制控制變速器保持直接擋；

（3）試驗臺架切換至Speed：Speed模式，設置驅動電機轉速為600rpm，保持加載電機轉速為零或接近于零，改變驅動電機轉速，從600rpm逐漸升至1600rpm，步長100rpm。

4.2 定輸入力矩牽引試驗

（1）試驗臺架使用Torque：Speed模式，預熱變速器油溫至試驗要求溫度；

（2）強制控制液力變矩器為解鎖狀態，強制變速器保持直接擋；

（3）試驗臺架使用Torque：Speed模式，設置驅動電機扭矩為1600Nm不變，保持加載電機轉速為100rpm，改變加載電機轉速，從100rpm逐漸升至1600rpm，步長100rpm。

5 試驗數據處理與分析

5.1 零速工況試驗

（1）試驗數據

泵輪轉速（rpm） 加載端扭矩（Nm）驅動端扭矩（Nm） 變矩系數601.4 491.2 232.0 2.1 700.6 673.4 286.3 2.4 801.6 801.7 344.8 2.3 902.3 1049.4 460.7 2.3 1000.7 1277.3 545.8 2.3 1102.1 1567.8 625.9 2.5 1201.1 1876.8 759.2 2.5 1302.9 2185.3 885.5 2.5 1399.6 2518.8 988.7 2.5 1500.8 2834.3 1107.0 2.6 1601.3 3234.7 1288.4 2.5

（2）變矩系數

由特性曲線可直觀的看出：

1）液力變矩器的變矩系數k在2.1至2.6之間變化，在不同的泵輪轉速下，都有較大的變矩系數，保證了液力變矩器的性能；

2）液力變矩器的變矩系數k變化平穩，在不同的工況下，都有較強的爬坡能力；

5.2 定輸入力矩牽引試驗

（1）試驗數據

驅動端轉速（rpm）驅動端扭矩（Nm）加載端轉速（rpm）加載端扭矩（Nm） 變矩系數1538.3 1198.8 100.0 2833.9 2.4 1535.1 1200.6 200.0 2683.5 2.2 1537.1 1200.6 300.3 2489.9 2.1 1541.9 1199.9 400.1 2347.0 2.0 1551.2 1200.2 500.1 2225.6 1.9 1561.1 1200.6 600.1 2101.2 1.8 1576.7 1203.2 700.2 1961.9 1.6 1592.8 1201.2 800.0 1867.7 1.6 1608.9 1200.0 900.1 1744.9 1.5 1630.3 1200.1 1000.6 1646.5 1.4 1658.6 1197.9 1100.2 1562.6 1.3 1688.0 1200.5 1200.1 1485.4 1.2 1722.1 1199.9 1300.4 1399.0 1.2 1758.9 1200.9 1400.1 1326.2 1.1 1809.3 1202.1 1500.1 1258.1 1.0 1875.6 1200.2 1600.1 1199.0 1.0

（2）液力變矩器變矩系數：

由特性曲線可直觀的看出：

1）當渦輪轉速與泵輪轉速之比i接近0時，變矩器的啟動變矩比k=2.4，具有良好的啟動性能；

2）隨著渦輪轉速與泵輪轉速之比i由0逐漸變大至1這個過程中，變矩系數不斷減小，直至為1；

（3）液力變矩器效率：

由特性曲線可直觀的看出：

1)該變矩器效率曲線寬而平，高效區范圍較寬，且最高效率也較高，具有良好的經濟性；

2）隨著渦輪轉速與泵輪轉速之比i由0逐漸變大至1這個過程中，液力變矩器效率不斷增大，達到最大值有小幅度回落；

6 結論

（1）結合實際情況，具體給出了一種液力變矩器性能的測量方法，為以后的測試提供了經驗與數據支持；

（2）得出了定輸入力矩牽引特性圖與零速工況特性圖，可以更好的與發動機匹配；

（3）實現了試驗臺與變速器TCU、通用控制器GCU三者之間的通訊，強制控制變速器的換擋與液力變矩器閉鎖離合器的閉鎖與結合，為以后試驗臺與測試件控制系統之間的通訊積累了經驗。