基于AVL臺架的變速器臺架試驗研究

路 勇 代玉虎 劉 磊 馬允普

(奇瑞汽車股份有限公司 動力總成技術(shù)中心，安徽 蕪湖 241009)

基于AVL臺架的變速器臺架試驗研究

路 勇 代玉虎 劉 磊 馬允普

(奇瑞汽車股份有限公司 動力總成技術(shù)中心，安徽 蕪湖 241009)

本文基于AVL臺架，介紹了AVL變速器試驗臺架的類型及其組成，分析了臺架控制功能和工作原理，指出了各種控制模式所適用的變速器試驗，并對汽車變速器的性能開發(fā)及可靠性臺架試驗的開展流程進(jìn)行了簡明扼要的概括。

AVL臺架 變速器 臺架試驗

0 引言

隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，對整車性能的要求越來越高，因此對汽車動力總成的性能開發(fā)及可靠性試驗要求也越來越嚴(yán)格。但整車實車道路試驗的試驗周期較長、成本較高，而且整車空間有限，汽車動力總成的性能參數(shù)采集數(shù)量也受到了限制，因此，多采用臺架試驗?zāi)M整車實車道路試驗，臺架試驗可根據(jù)試驗要求增加相應(yīng)硬件，信息采集量大，試驗周期也大大縮短，且成本較低。目前，臺架試驗越來越受到廣大汽車制造單位的青睞[1-2]。本文基于AVL臺架，通過對臺架工作原理及控制功能的介紹，對汽車變速器的性能開發(fā)及可靠性試驗方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

1 AVL變速器試驗臺架方案設(shè)計

AVL變速器試驗臺架一般分為兩種，動力總成臺架和電機臺架。

1.1 AVL變速器試驗動力總成臺架

AVL變速器試驗動力總成臺架是由汽車發(fā)動機和兩臺負(fù)載測功機組成，發(fā)動機為變速器提供輸入動力，兩臺負(fù)載測功機連接變速器的左、右輸出軸端。圖1為AVL變速器試驗動力總成臺架組成示意圖。

圖1 AVL變速器試驗動力總成臺架組成Fig.1

如圖1所示，試驗過程中發(fā)動機要外接553(發(fā)動機冷卻循環(huán)系統(tǒng))，從而很好地控制發(fā)動機的出水溫度。對于自動變速器來講，還需外接554(變速器冷卻循環(huán)系統(tǒng))[3]。

AVL變速器試驗動力總成臺架以發(fā)動機作為輸入動力源，無需進(jìn)行模擬發(fā)動機的設(shè)計參數(shù)和運轉(zhuǎn)特性參數(shù)設(shè)置，臺架模擬整車道路試驗時只需設(shè)置整車參數(shù)和道路載荷，總的來講，臺架試驗就相當(dāng)于是整車道路試驗的實體仿真。圖2為整車參數(shù)和道路載荷設(shè)置界面。

圖2 整車參數(shù)和道路載荷設(shè)置Fig.2

1.2 AVL變速器試驗電機臺架

AVL變速器試驗電機臺架是由三臺測功機組成，一臺電力驅(qū)動測功機和兩臺負(fù)載測功機，驅(qū)動測功機為變速器提供輸入動力，兩臺負(fù)載測功機連接變速器的左、右輸出軸端。圖3為AVL變速器試驗電機臺架組成示意圖。

如圖3所示，AVL變速器試驗電機臺架使用電力驅(qū)動測功機模擬發(fā)動機，因此試驗過程中不需要外接553(發(fā)動機冷卻循環(huán)系統(tǒng))，但還需要外接測功機冷卻循環(huán)系統(tǒng)。

圖3 AVL變速器試驗電機臺架組成Fig.3

電機臺架模擬整車道路試驗時，首先需要設(shè)置電機模擬發(fā)動機的設(shè)計參數(shù)和運轉(zhuǎn)特性參數(shù)，如圖4所示。

圖4 發(fā)動機特性參數(shù)設(shè)置Fig.4

與動力總成臺架一樣，電機臺架模擬整車道路試驗時也需設(shè)置整車參數(shù)和道路載荷。

2 AVL變速器試驗臺架控制模式

AVL變速器試驗臺架控制模式一般有六種：Rg/alpha(油門坡度控制模式)、Rg/v(車速坡度控制模式)、N/T(輸入轉(zhuǎn)速/輸出扭矩控制模式)、T/N(輸入扭矩/輸出轉(zhuǎn)速控制模式)、N/alpha(油門轉(zhuǎn)速控制模式)、T/alpha(油門扭矩控制模式)。

2.1 Rg/alpha控制模式

一般情況下，臺架模擬整車平坦道路試驗，因此AVL變速器試驗臺架Rg/alpha控制模式狀態(tài)下，臺架試驗只調(diào)節(jié)油門執(zhí)行器控制油門踏板位置，進(jìn)而改變變速器輸入轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)速。Rg/alpha控制模式，最能直觀地模擬整車實車道路試驗，常用于動力總成臺架變速器可靠性試驗，而對于輸入扭矩來講，動力總成臺架試驗時輸入扭矩由ECU根據(jù)油門踏板位置信號確定，而輸出扭矩可由負(fù)載測功機測得。圖5為Rg/alpha控制模式下某型號變速器可靠性試驗工況示意圖。

圖5 某型號變速器可靠性試驗工況Fig.5

2.2 Rg/v控制模式

AVL變速器試驗臺架Rg/v控制模式與Rg/alpha控制模式相同，常用于動力總成臺架變速器可靠性試驗，一般情況下臺架試驗只調(diào)節(jié)負(fù)載測功機轉(zhuǎn)速從而控制車速，然后由ECU根據(jù)車速信號合理匹配發(fā)動機轉(zhuǎn)速和扭矩。對于自動變速器來講，TCU根據(jù)車速信號匹配速比并將速比信號發(fā)給ECU，再確定發(fā)動機轉(zhuǎn)速和扭矩。

2.3 N/T控制模式

AVL變速器試驗臺架N/T控制模式常用于電機臺架變速器傳動效率試驗，可同時控制輸入轉(zhuǎn)速和輸出扭矩，輸入扭矩可由電力驅(qū)動測功機測得，輸出轉(zhuǎn)速可由負(fù)載測功機測得。傳動效率計算公式如下：

式中：T′為輸出扭矩；N′為輸出轉(zhuǎn)速；T為輸入扭矩；N為輸入轉(zhuǎn)速；η為傳動效率；

公式中輸出扭矩T′為左、右負(fù)載測功機扭矩之和，在N/T控制模式下，通過臺架控制左、右負(fù)載測功機轉(zhuǎn)速一致，這樣會導(dǎo)致左、右負(fù)載測功機扭矩會有一些偏差。

2.4 T/N控制模式

AVL變速器試驗臺架T/N控制模式與N/T控制模式相同，常用于電機臺架變速器傳動效率試驗，可同時控制輸入扭矩和輸出轉(zhuǎn)速，輸入轉(zhuǎn)速可由電力驅(qū)動測功機測得，輸出扭矩可由負(fù)載測功機測得，變速器傳動效率試驗時，在N/T控制模式下，臺架優(yōu)先控制轉(zhuǎn)速，有時會出現(xiàn)扭矩波動現(xiàn)象，這時常采用T/N控制模式代替N/T控制模式。

2.5 N/alpha控制模式

AVL變速器試驗臺架N/alpha控制模式常用于動力總成臺架變速器可靠性試驗，根據(jù)試驗要求，調(diào)節(jié)負(fù)載測功機轉(zhuǎn)速從而控制車速，同時通過調(diào)節(jié)油門執(zhí)行器控制油門踏板位置，然后由ECU根據(jù)車速和油門踏板位置信號合理匹配發(fā)動機轉(zhuǎn)速和扭矩，但是，需要注意的是，在N/alpha控制模式下，臺架優(yōu)先控制車速，即控制負(fù)載測功機(輸出)轉(zhuǎn)速，如果發(fā)動機(輸入)端發(fā)生異常，仍能達(dá)到試驗車速要求，不便于監(jiān)控試驗狀態(tài)是否正常。圖6為N/alpha控制模式下某型號變速器可靠性試驗工況示意圖。

圖6 某型號變速器可靠性試驗工況Fig.6

2.6 T/alpha控制模式

在現(xiàn)有的變速器試驗中，AVL變速器試驗臺架T/alpha控制模式最不常用，可用于動力總成臺架變速器扭矩特性試驗，不過扭矩特性試驗一般在專用的性能臺架進(jìn)行，臺架布置和操作較為簡單，且成本較低。

3 AVL變速器臺架試驗流程

以手動變速器傳動效率試驗為例，選擇N/T控制模式，按照試驗規(guī)范要求測量不同轉(zhuǎn)速、不同扭矩下的各檔位傳動效率。

試驗所需物資包括：變速器、離合器、曲軸工裝、傳動軸及其工裝、油溫傳感器。

變速器試驗臺架布置完成后，按照試驗規(guī)范要求添加測量參數(shù)并設(shè)定報警值，對于變速器傳動效率，可在臺架系統(tǒng)內(nèi)編寫公式，直接顯示出傳動效率的值，便于試驗狀態(tài)監(jiān)控及數(shù)據(jù)記錄。

臺架啟動無異常后，進(jìn)入暖機工況，待變速器油溫達(dá)到試驗要求，按照試驗規(guī)范操作進(jìn)行變速器傳動效率試驗。

試驗結(jié)束后，通過數(shù)據(jù)查看確認(rèn)完成試驗且數(shù)據(jù)無異常后，變速器下臺架并將試驗設(shè)備恢復(fù)至試驗前狀態(tài)。

4 總結(jié)

在進(jìn)行變速器臺架試驗時，首先要明確試驗工況要求，根據(jù)試驗工況要求選擇臺架類型及控制模式，而后籌備試驗物資，包括試驗所需要的軟、硬件[4]。

物資準(zhǔn)備完成后開始進(jìn)行臺架布置，布局應(yīng)合理，且滿足操作方便、空間合理的要求。臺架布置完成后，根據(jù)試驗要求，確定測量參數(shù)，選擇合適的傳感器，并完成與臺架的通訊連接。最后進(jìn)行臺架調(diào)試，調(diào)試完成并確保功能正常后，便可開始試驗。

綜上所述，變速器臺架試驗開展流程如圖7所示。

圖7 變速器臺架試驗開展流程Fig.7

試驗過程中應(yīng)實時記錄相關(guān)參數(shù)，并設(shè)置相應(yīng)報警值，以免試驗樣機因試驗條件異常而受損。

[1] 張 博, 姚 烈, 孫 明. 整車道路試驗和整車臺架試驗的相關(guān)分析[J]. 測試技術(shù)學(xué)報, 2012,26(4):348-353.

[2] 趙熙俊, 王洪亮, 陳慧巖. AMT可靠性臺架試驗方法研究[J]. 汽車工程, 2009,31(9):882-886.

[3] 楊天鴻. DCT臺架試驗方法研究[J]. 技術(shù)導(dǎo)向, 2015,(7):37-39.

[4] 黃鑄榮, 賀 萍. 汽車自動變速器綜合性能臺架試驗項目設(shè)計[J]. 汽車技術(shù), 2007,(7):31-33.

Research on Test Methods of Transmission Based on AVL Test Bed

LuYongDaiYuhuLiuLeiMaYunpu

(PowertrainTechnologyCenter,CheryMotorJoint-stockCo.,Ltd.,Wuhu241009,China)

This paper introduced the type and component of test bed based on AVL test bed, analysed the control function and working principle, indicated the related test of transmission for each control model, and stated the test process of transmission simply.

AVL test bed transmission experiment of test bed

1006-8244(2016)04-034-04

1993年生，男，漢族，河南周口人，試驗工程師，碩士研究生，主要從事發(fā)動機/變速器試驗開發(fā)工作。

U467.3

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