高精度變速箱油加注設(shè)備的開發(fā)運(yùn)用

李斌超,余建剛, 陸玉凱

(吉利長(zhǎng)興新能源汽車有限公司，浙江長(zhǎng)興 313100)

0 引言

變速箱是汽車動(dòng)力系統(tǒng)中非常重要的部件，其重要性僅次于發(fā)動(dòng)機(jī)。變速箱處于離合器和傳動(dòng)軸之間，它將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和轉(zhuǎn)速輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)后，再傳給驅(qū)動(dòng)輪，起到調(diào)配作用。變速箱性能的好壞直接影響整車駕駛舒適性及燃油經(jīng)濟(jì)性，變速箱油的加注精度就是影響變速箱性能重要因素之一。

1 常見變速箱的種類及特點(diǎn)分析

目前常見的變速箱一般分為以下幾類：手動(dòng)變速箱(MT)，主要由齒輪和軸組成，通過不同的齒輪組合達(dá)到變速變矩；普通自動(dòng)變速箱(AT)，由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)等組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達(dá)到變速變矩[1]；無級(jí)變速箱(CVT)，屬于自動(dòng)變速器的一種，是由兩組變速輪盤和一條傳動(dòng)帶組成的，所以它比傳統(tǒng)自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、體積更小[2]；雙離合器變速箱(DCT)，主要由雙離合器、變速箱、換擋機(jī)構(gòu)和電子液壓控制系統(tǒng)等部分組成[3]，變速箱中的兩軸式輸入軸和自動(dòng)控制的雙離合器是核心部分，它們分別控制奇數(shù)擋和偶數(shù)擋。

各種變速箱都有著其自身的優(yōu)缺點(diǎn)，詳見表1常見變速箱特點(diǎn)比較。

表1 常見變速箱特點(diǎn)比較

2 各類變速箱油的作用及精度要求

各類變速箱中，都需要變速箱油進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻。變速箱油的過多或過少，都有可能損害變速箱，油液過多可能會(huì)造成機(jī)件運(yùn)轉(zhuǎn)阻力過大，或者使得變速箱油起泡變質(zhì)導(dǎo)致機(jī)件異常磨損；油液過少，可能會(huì)導(dǎo)致變速箱內(nèi)部齒輪潤(rùn)滑不到位，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)容易出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，導(dǎo)致使用壽命大大降低，影響整車質(zhì)量[4]。CT變速箱油液除了潤(rùn)滑散熱的作用外，同時(shí)還擔(dān)任著壓力的傳遞，過多或過少對(duì)換擋及動(dòng)力傳輸都有著明顯影響，因此雙離合器變速箱對(duì)其油量的精度要求更加高。所以在生產(chǎn)過程中，必須控制變速箱油液加注量及加注精度，保證油液處于合理位置，保證變速箱的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。表2是常見變速箱油液的作用和加注量要求。

表2 常見變速箱油液的作用和加注量

3 變速箱油加注設(shè)備工作原理

在裝配生產(chǎn)過程中，加注變速箱油，是利用正壓加注設(shè)備進(jìn)行，即利用壓縮空氣壓力，將儲(chǔ)液罐中的變速箱油壓出，流經(jīng)高精度流量計(jì)，加注至變速箱中。典型變速箱加注設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。變速箱油加注設(shè)備主要具備補(bǔ)液和加注兩部分功能。

圖1 典型變速箱加注設(shè)備結(jié)構(gòu)

儲(chǔ)液罐內(nèi)設(shè)置了最低液位和最高液位。當(dāng)儲(chǔ)液罐中液位低于最低液位時(shí)，設(shè)備PLC發(fā)出指令，通過設(shè)備內(nèi)部的隔膜泵，將油液從變速箱補(bǔ)液桶中的變速箱油抽到儲(chǔ)液罐中，補(bǔ)液至最高停止。

當(dāng)按下加注槍上加注按鈕時(shí)，通過壓縮空氣給設(shè)備的壓力，油液從儲(chǔ)液罐中流出，經(jīng)過體積流量計(jì)和二次過濾器，由加注槍加注至變速箱中，當(dāng)體積流量計(jì)計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，設(shè)備自動(dòng)停止加注，并打印結(jié)果。

4 變速箱油加注精度控制

常規(guī)的變速箱油加注設(shè)備，影響加注設(shè)備的整體精度主要有體積流量計(jì)、加注槍管長(zhǎng)度以及加注時(shí)液體的溫度。通常，加注設(shè)備是通過體積流量計(jì)的精度(2 mL )來控制設(shè)備的整體精度；由于管路是一定的，故管路長(zhǎng)度的誤差可以通過設(shè)備程序進(jìn)行偏差量的修正，將此影響消除。整機(jī)設(shè)備通過標(biāo)定用量杯可以檢測(cè)出整機(jī)設(shè)備的精度及加注量。常規(guī)的變速箱油加注設(shè)備其精度一般在±30 mL左右。由于常規(guī)變速箱對(duì)油量精度要求較低，因此，常規(guī)變速箱油一般不需要對(duì)溫度進(jìn)行控制。但是由于DCT變速箱對(duì)加注精度要求很高，因此必須考慮到溫度的影響。圖2是典型DCT變速箱油溫度和密度的關(guān)系曲線。

圖2 典型DCT變速箱油溫度和密度的關(guān)系曲線

由于DCT變速箱油要求在30 ℃時(shí)加注6 L,按照此標(biāo)準(zhǔn)，相同質(zhì)量的變速箱油換算各溫度時(shí)，其體積值見表3。

從表3可看出，溫差在±4 ℃時(shí)，其溫度帶來的誤差為18 mL和19 mL，很接近20 mL,加上設(shè)備本身的誤差，肯定超出DCT變速箱油加注量誤差值±20 mL,從表中也能看到溫差越大，其相對(duì)應(yīng)的體積誤差就越大。在南方地區(qū)，冬天和夏天的溫差很大，一般總裝車間無空調(diào)設(shè)備，工作溫度在0～40 ℃之間，無法做到恒溫狀態(tài)，故在規(guī)劃變速箱油加注設(shè)備時(shí)，必須考慮溫度因素。

表3 相同質(zhì)量各溫度對(duì)應(yīng)體積

常規(guī)變速箱油加注設(shè)備在加注DCT油液時(shí)，設(shè)備需要進(jìn)行升級(jí)，增加溫度補(bǔ)償功能。溫度補(bǔ)償功能升級(jí)首先要在加注槍出口前增加一個(gè)溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)讀取溫度功能；其次，軟件程序內(nèi)需預(yù)置溫度與密度的曲線；然后，通過溫度傳感器，每5 s檢測(cè)一次溫度，取溫度平均值，參照曲線圖，讀取該溫度下的密度，轉(zhuǎn)換成應(yīng)該加注的體積，通過流量計(jì)進(jìn)行控制預(yù)設(shè)的加注量完成加注，保證加注精度。

通過此升級(jí)可以將設(shè)備的加注精度提高至±0.01 L,完全能滿足DCT的高精度加注要求。

5 加注流程

生產(chǎn)過程中，操作人員可以通過設(shè)備配備的液晶顯示屏，看到實(shí)時(shí)顯示的加注量，設(shè)備設(shè)有聲光報(bào)警，一旦循環(huán)出錯(cuò)或加注量異常，都會(huì)發(fā)出警報(bào)。當(dāng)完成整個(gè)加注過程后，設(shè)備能夠自動(dòng)打印車輛VIN號(hào)、加注日期、加注結(jié)果、設(shè)備將此結(jié)果保存并上傳至服務(wù)器，以便后續(xù)進(jìn)行質(zhì)量追溯。圖3是整個(gè)溫度補(bǔ)償升級(jí)后的加注操作流程。

圖3 溫度補(bǔ)償升級(jí)后的加注操作流程

6 結(jié)束語

文中通過制定有效的控制策略，通過適當(dāng)增加硬件及優(yōu)化控制軟件，有效提高變速箱油加注設(shè)備的整體加注精度，保證了雙離合器變速箱的加注質(zhì)量。

在規(guī)劃新加注設(shè)備時(shí)，為保證整車質(zhì)量，在選型時(shí)就需要與產(chǎn)品開發(fā)部門共同確認(rèn)影響油品精度的相關(guān)因素，只有這樣才能夠有效分析出相對(duì)應(yīng)的解決措施，在保證質(zhì)量的前提下，降低生產(chǎn)成本。