油溫對CVT總成測試特性影響研究

梁程　覃全浩　黃勝

摘 要：本文通過收集在不同變速箱油溫梯度下CVT變速箱的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對，得出變速箱油溫對CVT變速箱液壓系統(tǒng)壓力和速比等的具體影響，從而為CVT變速箱制造時(shí)的總成測試下不同油溫的測試表現(xiàn)分析提供參考。

關(guān)鍵詞：總成測試 測試油溫 液壓系統(tǒng)壓力 速比

Research on the Influence of Oil Temperature on the Test Characteristics of CVT Assembly

Liang Cheng，Qin Quanhao，Huang Sheng

Abstract：This paper analyzes and compares the test data of CVT gearboxes under different gearbox oil temperature gradients， and obtains the specific influence of gearbox oil temperature on the pressure and speed ratio of the CVT gearbox hydraulic system， thus providing? reference for the CVT gearbox with the test performance analysis of different oil temperatures under the assembly test during manufacturing.

Key words：assembly test， test oil temperature， hydraulic system pressure， speed ratio

1 引言

變速箱作為汽車中動(dòng)力輸出的傳遞和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其制造質(zhì)量直接關(guān)聯(lián)汽車使用過程中的安全和性能，而CVT變速箱作為一款安全可靠、經(jīng)濟(jì)節(jié)油的無級變速箱，目前廣泛地應(yīng)用在各大汽車品牌車型中，據(jù)中機(jī)中心的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在2020年前8個(gè)月的國內(nèi)乘用車銷售中CVT的占有率已達(dá)到自動(dòng)變速箱總額24.2%。為保證CVT生產(chǎn)質(zhì)量，在制造過程中，CVT的總成測試至關(guān)重要，但是在不同的變速箱油油溫下，測試數(shù)據(jù)存在一定的差異，為了合理地設(shè)定合格判定值，通過分析不同測試油溫下測試數(shù)據(jù)的表現(xiàn)，可為測試標(biāo)準(zhǔn)的合理設(shè)定提供參考。

2 CVT總成測試與CVT總成測試臺(tái)架介紹

2.1 CVT總成測試定義

CVT總成測試是對模擬汽車行駛工況對CVT裝配質(zhì)量進(jìn)行綜合檢測的技術(shù)，主要包括無負(fù)載測試和負(fù)載測試兩部分。

無負(fù)載測試是在CVT輸出軸未承受任何載荷的下測試。利用外界動(dòng)力拖動(dòng)CVT的液力變矩器旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)CVT內(nèi)部的油泵進(jìn)行工作建立油壓，由換擋機(jī)構(gòu)控制CVT擋位，電控系統(tǒng)控制CVT閥塊電磁閥電流，從而滿足測試過程中不同測試工況的需求，并且通過總成測試臺(tái)架中安裝的各種傳感器采集信號(hào)，結(jié)合計(jì)算機(jī)接收到CVT內(nèi)置傳感器反饋的信號(hào)，經(jīng)測試軟件處理后同設(shè)定的判定值進(jìn)行比對和判定。無負(fù)載測試主要的測試項(xiàng)目：換擋測試、油泵測試、電磁閥特性測試、泄露測試等。

負(fù)載測試與無負(fù)載測試的主要區(qū)別在于輸出軸與總成測試臺(tái)架上的負(fù)載電機(jī)連接，根據(jù)測試工況需求，負(fù)載電機(jī)可對輸出軸提供負(fù)載扭矩，從而模擬汽車在行駛過程中CVT受到的反作用扭矩。負(fù)載測試主要的測試項(xiàng)目：D擋變速測試、R擋加載測試、P擋駐車測試。

2.2 CVT總成測試臺(tái)架

CVT總成測試臺(tái)架一般安裝在產(chǎn)線下線前，一般包括四大系統(tǒng)：機(jī)械系統(tǒng)、油循環(huán)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)主要包括定位、舉升、夾緊和封堵等機(jī)構(gòu);油循環(huán)系統(tǒng)主要包括油站、抽注油機(jī)構(gòu)、濾清器、加熱系統(tǒng)等;控制系統(tǒng)主要是通過個(gè)電路控制模塊組成的電控系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集并處理機(jī)械機(jī)構(gòu)上的傳感器信號(hào)和CVT內(nèi)置傳感器反饋信號(hào)并生成可視化的圖像和數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測試判定。

3 CVT工作原理的和測試工況的介紹

3.1 CVT機(jī)構(gòu)構(gòu)造和工作原理介紹

CVT的傳動(dòng)路徑為：發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力經(jīng)飛輪→離合器→主動(dòng)錐輪→鋼帶→從動(dòng)錐輪→減速器→差速器→車輪。該變速傳動(dòng)系統(tǒng)中的主、從動(dòng)錐輪是由固定部分和可動(dòng)部分組成，工作輪的固定部分和可動(dòng)部分之間形成V形槽，金屬帶在槽內(nèi)與工裝輪相嚙合。當(dāng)工作輪的可動(dòng)部分在油壓的作用下做軸向移動(dòng)時(shí)，即可改變鋼帶與主、從動(dòng)錐輪的工作半徑，從而改變鋼帶的傳動(dòng)比。

作為CVT中用于精確控制動(dòng)力輸出的液壓系統(tǒng)，其組成主要包括TCU，閥塊，主、從動(dòng)錐輪壓力傳感器，主從動(dòng)錐輪轉(zhuǎn)速傳感器和溢流閥、泄壓閥等。在汽車行駛過程中，TCU通過收集油門信號(hào)、車輛反饋回來的反作用扭矩、主從動(dòng)錐輪壓力信號(hào)和主從動(dòng)轉(zhuǎn)速信號(hào)燈來控制閥塊的電磁閥實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出的自動(dòng)調(diào)控。

3.2 CVT測試工況介紹

為保證測試結(jié)果的有效性，選用經(jīng)試驗(yàn)中心檢驗(yàn)合格的某款CVT工件作為測試標(biāo)準(zhǔn)件。主要設(shè)定測試工況如下：

（1）油泵測試-在額定輸入轉(zhuǎn)速下打開液壓系統(tǒng)電磁閥，監(jiān)控液壓系統(tǒng)油壓最大值;

（2）電磁閥特性測試-在額定輸入轉(zhuǎn)速下依次逐漸打開主動(dòng)錐輪、從動(dòng)錐輪輪、DNR油道的電磁閥，監(jiān)控液壓油壓變化曲線;

（3）D擋速比測試-在額定輸入轉(zhuǎn)速下，掛入D擋，同時(shí)逐漸變化液力變矩器電磁閥電流，直至液力變矩器完全鎖死，并施加輸出負(fù)載扭矩，監(jiān)控速比變化曲線;

（4）R擋加載測試-在額定輸入轉(zhuǎn)速下，掛入R擋，驅(qū)動(dòng)扭矩上升至額定值，監(jiān)控渦輪轉(zhuǎn)速曲線和R擋速比。

在設(shè)定測試工況并選定測試標(biāo)準(zhǔn)件后，通過控制測試油溫，獲得所需測試數(shù)據(jù)。

4 各測試溫度下測試數(shù)據(jù)收集與分析

在測試過程中取不同溫度點(diǎn)收集到的測試數(shù)據(jù)如表1：

4.1 測試過程中不同油溫下液壓系統(tǒng)與各油道壓力

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，壓力越高，受測試溫度影響越明顯。液壓系統(tǒng)和從動(dòng)錐輪油道由于最大壓力較高在60bar以上，受溫度變化的影響較劇烈。而主動(dòng)錐輪油道最大壓力為35bar左右，仍能看到壓力隨溫度升高變小的趨勢 。D擋和R擋油道最大壓力在18bar左右，50℃的油溫差距在0.5bar左右，變化弱于不同工件本身的差異性。而液壓變矩器油道作為二級油道，且最大壓力只有8bar左右，其鎖止壓力幾乎不受測試油溫影響。

4.2 測試過程中不同油溫下D擋和R擋速比

測試結(jié)果表明，不同的變速箱油溫對D擋的最高、最低速比和R擋速比沒有影響。這也如變速箱的控制原理一致：理論上只要主動(dòng)錐輪和從動(dòng)錐輪油道的壓力能滿足在CVT速比變化過程中鋼帶能受到足夠大的夾緊力，即可保證CVT輸出的轉(zhuǎn)速和扭矩不受影響。

5 結(jié)語

從數(shù)據(jù)分析結(jié)果可得，隨著壓力的增大，油溫的大小與油壓的關(guān)聯(lián)性會(huì)更明顯。而對于CVT而言，液壓系統(tǒng)壓力和從動(dòng)油道壓力由于工作壓力較大，其油壓大小受油溫的影響較大，而其他包括主動(dòng)錐輪油道、DNR油道、液力變矩器油道的工作壓力受油溫影響較微弱，而D擋和R擋速比與油溫?zé)o關(guān)。根據(jù)以上分析結(jié)果，在CVT制造過程中，并無必要模擬CVT工作油溫進(jìn)行CVT總成測試，可通過分析油溫與壓力的線性關(guān)系，合理制定測試限值，實(shí)現(xiàn)低油溫下的CVT總成測試，為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本。