一種間接測(cè)量液力變矩器性能方法研究

程龍

陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司 陜西 西安 710077

1 引言

隨著法士特變速器的多元化發(fā)展，除了傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器（MT），還開(kāi)發(fā)出自動(dòng)機(jī)械變速器（AMT）與自動(dòng)液力變速器（AT），隨之帶來(lái)的是測(cè)試方法的高要求，不局限于傳統(tǒng)的測(cè)試方法，需要測(cè)試人員結(jié)合試驗(yàn)臺(tái)架不斷學(xué)習(xí)并探索新的測(cè)試方法，滿足新產(chǎn)品的各種測(cè)試工作，探究其性能。自動(dòng)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(dòng)能進(jìn)行能量傳遞的一種液力元件，是一種能夠非階梯地連續(xù)改變速比的無(wú)級(jí)變速器，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)液力變矩器平穩(wěn)的傳遞到車輪，從而車輛可以平穩(wěn)起步，平柔加速，具備良好的變速和自適應(yīng)性能，使車輛實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)傳動(dòng)，廣泛應(yīng)用于轎車、軍用車輛、城市公交、工程機(jī)械及冶金礦山機(jī)械等多數(shù)領(lǐng)域，是車輛自動(dòng)變速系統(tǒng)重要的傳動(dòng)部件。

一般的理論計(jì)算與軟件仿真受各種因素的影響，無(wú)法精確得出液力變矩器的性能參數(shù)，只有通過(guò)具體的性能試驗(yàn)來(lái)確定液力變矩器的基本參數(shù)與性能。本文基于測(cè)試工作給出一種具體測(cè)量液力變矩器基本性能的測(cè)試方法。

2 試驗(yàn)裝置

由于受試驗(yàn)條件的限制，無(wú)法對(duì)液力變矩器進(jìn)行直接測(cè)試，需安裝液力自動(dòng)變速器至試驗(yàn)臺(tái)架，使變速器掛入直接擋，間接測(cè)試液力變矩器性能，此時(shí)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(cè)量與控制系統(tǒng)：采用HORIBA動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制軟件；自主搭建的GCU通用控制器與其相關(guān)控制程序；通過(guò)CAN線連接三者進(jìn)行相互通訊。

液力變矩器的油溫冷卻系統(tǒng)采用液力自動(dòng)變速器的油溫冷卻器，油溫冷卻器接入試驗(yàn)間的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)。

3 自動(dòng)測(cè)量與控制系統(tǒng)

控制軟件控制測(cè)試臺(tái)架的模式切換與加載、液力變矩器閉鎖離合器的閉鎖與結(jié)合；工控機(jī)、變速器TCU與通用控制器GCU三者之間的通訊通過(guò)CAN線連接，遵循SAE J1939通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)液力變矩器閉鎖離合器的閉鎖與結(jié)合控制，并且控制自動(dòng)液力變速器的強(qiáng)制換擋，工控機(jī)給變速器TCU與通用控制器GCU發(fā)送換擋與液力變矩器閉鎖離合器閉鎖與結(jié)合信號(hào)，通過(guò)變速器執(zhí)行器完成具體換擋與閉鎖過(guò)程，測(cè)試控制原理如圖1所示：

圖1 測(cè)試流程原理圖

4 試驗(yàn)方法

4.1 零速工況試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)臺(tái)架使用Torque：Speed模式，預(yù)熱變速器油溫至試驗(yàn)要求溫度；

（2）強(qiáng)制控制液力變矩器為解鎖狀態(tài)，強(qiáng)制控制變速器保持直接擋；

（3）試驗(yàn)臺(tái)架切換至Speed：Speed模式，設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為600rpm，保持加載電機(jī)轉(zhuǎn)速為零或接近于零，改變驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從600rpm逐漸升至1600rpm，步長(zhǎng)100rpm。

4.2 定輸入力矩牽引試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)臺(tái)架使用Torque：Speed模式，預(yù)熱變速器油溫至試驗(yàn)要求溫度；

（2）強(qiáng)制控制液力變矩器為解鎖狀態(tài)，強(qiáng)制變速器保持直接擋；

（3）試驗(yàn)臺(tái)架使用Torque：Speed模式，設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩為1600Nm不變，保持加載電機(jī)轉(zhuǎn)速為100rpm，改變加載電機(jī)轉(zhuǎn)速，從100rpm逐漸升至1600rpm，步長(zhǎng)100rpm。

5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析

5.1 零速工況試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)數(shù)據(jù)

泵輪轉(zhuǎn)速（rpm） 加載端扭矩（Nm）驅(qū)動(dòng)端扭矩（Nm） 變矩系數(shù)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(shù)

由特性曲線可直觀的看出：

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

2）液力變矩器的變矩系數(shù)k變化平穩(wěn)，在不同的工況下，都有較強(qiáng)的爬坡能力；

5.2 定輸入力矩牽引試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)數(shù)據(jù)

驅(qū)動(dòng)端轉(zhuǎn)速（rpm）驅(qū)動(dòng)端扭矩（Nm）加載端轉(zhuǎn)速（rpm）加載端扭矩（Nm） 變矩系數(shù)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(shù)：

由特性曲線可直觀的看出：

1）當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速之比i接近0時(shí)，變矩器的啟動(dòng)變矩比k=2.4，具有良好的啟動(dòng)性能；

2）隨著渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速之比i由0逐漸變大至1這個(gè)過(guò)程中，變矩系數(shù)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(qū)范圍較寬，且最高效率也較高，具有良好的經(jīng)濟(jì)性；

2）隨著渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速之比i由0逐漸變大至1這個(gè)過(guò)程中，液力變矩器效率不斷增大，達(dá)到最大值有小幅度回落；

6 結(jié)論

（1）結(jié)合實(shí)際情況，具體給出了一種液力變矩器性能的測(cè)量方法，為以后的測(cè)試提供了經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)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(fā)動(dòng)機(jī)匹配；

（3）實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)臺(tái)與變速器TCU、通用控制器GCU三者之間的通訊，強(qiáng)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(jié)合，為以后試驗(yàn)臺(tái)與測(cè)試件控制系統(tǒng)之間的通訊積累了經(jīng)驗(yàn)。