变速器水冷系统对变速器换挡性能的影响研究

王中龙，撖帅

(陕西法士特汽车传动工程研究院，陕西西安 710119)



变速器水冷系统对变速器换挡性能的影响研究

王中龙，撖帅

(陕西法士特汽车传动工程研究院，陕西西安 710119)

针对车辆低温启动后，在较长一段时间内高挡换低挡换挡时间长的问题，通过试验验证，找出该工况下换挡困难的直接原因，并通过增加变速器水冷系统大幅度缩短了车辆在低温启动后高挡向低挡转换的时间。

变速器；水冷系统；低温启动；换挡困难

0 引言

2016年2月份，有客户反映某公司某型号变速器从高挡向低挡转换时换挡时间长。

为尽快查清故障原因，作者第一时间赶赴故障车辆现场(环境温度0～3 ℃，油液起始温度1 ℃，车辆空载)。经过对车辆进行实际操作，在车辆启动热车3 min后再行驶，行驶过程中高挡向低挡转换时间约10 s，且车速不宜过快。行驶14 min后油温达到25 ℃，高挡向低挡转换挂挡时间T进入到正常状态(Tmax=2 s)。且在行驶过程中，随着油温的升高，高挡换低挡的时间逐渐缩短。继续行驶6 min后油温达到30 ℃，高挡向低挡转换挂挡时间T进一步缩短(T<1 s)。

1 初步分析并制定方案

根据以上数据可以确认油温W直接影响换挡时间T。如果要缩短挂挡时间T,就必须快速将油温W升高。原变速器工作油液润滑系统如图1(a)所示，油泵1.1泵油经过油道1.4，到润滑油道1.3，最终回油至变速器1。

车上的热源就是发动机，可考虑从图1(b)所示的发动机2的水冷系统引出热水加热变速器的油温。该变速器本身带有润滑油泵1.1，且变速器壳体预留有进油口和出油口。根据以上两点，可以考虑使用散热器3，用发动机的循环水路尽快提升油温。只需要增加油道1.5、油道1.6及水道2.5、水道2.6。原理如图1(c)所示：图1(a)中的内部油道1.4被图1(c)的外部油道1.5取代，使油路经过散热器3；同样水路也经过散热器3，散热器3其特殊的内部结构使油和水隔离，同时又使两者之间的热量快速交换。

图1 原变速器润滑系统、发动机水冷却散热系统和改进后变速器水冷系统

2 方案实施并进行试验验证

为了证明方案的有效性，进行了以下试验：

试验分为两种工作条件：

(1)不加水冷系统进行跑车试验；

(2)增加水冷系统进行跑车试验。为了保证试验结果的准确性，两种状态的外界因素必须尽量保持一致。

试验环境温度：1～4 ℃；

车辆载重：空载(空车25 t)；拖挂22 t(+空车25 t)；

其他要求：同一驾驶人员，同一场地。

试验方案：

(1)不加水冷系统进行跑车试验。在变速器底部增加油温传感器测试油温，可以得出跑车过程中的油温对行驶时间的W-t曲线(见图2)。

(2)参考图3安装水冷系统进行跑车试验。

(3)从发动机水冷却系统的出水水道和进水水道分别用三通接头引出水道，两条水道分别接散热器的两个水口。水温传感器接在散热器的出水口。

(4)从变速器的出油口和回油口通过软管分别连接散热器的两个油口。油温传感器安装在变速器底部的放油口。

(5)空载状态下采集安装水冷系统后跑车过程中的油温对行驶时间的W-t曲线(见图2)。

(6)增加拖挂状态下采集安装水冷系统后跑车过程中的油温对行驶时间的W-t曲线(见图2)。

(7)比较3种状态曲线，可以分析增加水冷系统在车辆低温启动后的不同工况对换挡性能的影响。

图2 3种工况下的温度-时间曲线

图3 变速器安装图

为了便于分析，截取其中一段数据进行比较。

从试验结果可以看出：

(1)有散热器时的油温上升速度明显快于无散热器时的油温上升速度；

(2)在安装散热器的前提下，车辆增加负重(拖挂22 t)后运行的油温上升速度更快。

(3)此外，经过试验，车辆原地怠速条件下，温升速度很慢。

油温从16 ℃上升到29 ℃，上升时间如表1所示。

表1 3种工况下油温从16 ℃到29 ℃上升时间对比

从图4可以看出：有负载(拖挂)工况下，水温与油温的差值ΔW增加较快(实际情况中，水温增加较快)，当水温达到80 ℃时，ΔWmax=48.4 ℃。之后水温与油温差值增加减慢，因为此时发动机水散热系统节温器打开致使水温上升减慢，之后两种状态的温差逐渐接近。

图4 车辆载重对水温油温差值的影响曲线

这也是初始阶段，有散热器负载油温上升速度快于空载油温上升速度的原因。

从表1可以看出：空载条件下增加散热器可以缩短时间到62.9%，增加拖挂负载后，可以缩短时间到35.7%(该数据受负载大小影响)。因此在低温环境下，增加水冷系统有助于在车辆启动热车阶段快速升高变速器的油温，使高挡向低挡切换能够快速进入正常工作的状态。

3 总结

通过对车辆低温启动后变速器工况进行分析、验证、试验，证实了增加水冷系统能够改善车辆冷启动的换挡性能；提出的解决方法为公司产品在更严峻工况下工作奠定了基础，带来了巨大的经济效益。

【1】邱辉鹏,李惠军,肖殿东.一种新型变速器冷却系统的设计与开发[J].汽车零部件，2011(3):61-62.

QIU H P,LI H J,XIAO D D.Design and Development of a New Type of Transmission Cooling System[J].Automobile Parts,2011(3):61-62.

尖端德国科技打造卓越驾乘体验德国马牌轮胎正式发布亚太区全新第六代产品

全球领先的轮胎制造商德国马牌轮胎宣布，旗下专为亚太地区量身打造的两款全新第六代产品——UltraContact UC6和ComfortContact CC6正式上市。全新第六代产品的发布充分彰显了德国马牌轮胎以持续创新推动技术变革的决心，并始终致力于提升亚太区消费者的驾乘体验。

德国马牌轮胎以超过100个研发人员及30 000 h的研发投入，成功开发出第六代产品，并以超过百万公里的全路况实车测试和39 000 h的室内测试，为消费者打造全面均衡、安全性能优异的产品，力求彰显德国马牌轮胎品牌的卓越品质。UltraContact UC6和ComfortContact CC6两款新品均是德国马牌轮胎基于亚太地区的需求及驾驶习惯而量身打造。

UltraContact UC6产品亮点：

完美均衡的性能表现，打造卓越驾乘体验。以尖端德国科技和创新胎面花纹设计，UltraContact UC6提供更为卓越的驾乘体验以及更为完美均衡的性能表现。

优异的干湿路面性能。为了增强湿路面安全性，德国马牌轮胎的工程师重新设计了胎面花纹，新增高速导流槽能够有效增加轮胎的湿地抓地力，减少水滑效应。此外，UltraContact UC6还采用了钻石切割花纹技术，能够防止轮胎花纹块在短距离刹车时发生卷边效应，使轮胎接地面的压力分布均匀，增大有效接地面积。在湿路面条件下刹车时，钻石切割的花纹块边缘能刮掉水膜，增加和路面的接触面积，以确保在干湿路面条件下均能有效地缩短刹车距离。

钻石级混合橡胶配方提升抓地力及行驶里程。钻石级混合橡胶配方采用两种特殊定制橡胶：短链抓地橡胶增强刹车和操控性，长链耐磨橡胶提高轮胎里程。二者的结合可在保证卓越的刹车和转向性能的同时，提供更优越的里程表现。

超低噪声水平。UltraContact UC6采用新一代3D主动降噪系统2.0，能够打破轮胎沟槽中的噪声，从而进一步降低噪声。

多种轮胎规格。提供直径15～19英寸不等的轮胎规格，适配车型广泛。

ComfortContact CC6产品亮点：

舒适驾乘。对于追求舒适驾乘的消费者来说，ComfortContact CC6是最优之选。

超低噪声。基于“亥姆霍兹共振器”的原理，ComfortContact CC6的胎肩部位配有消音舱，声波通过进出消音舱，可以消除令人生厌的噪声频率。此外，ComfortContact CC6配方中含有特殊聚合物，能更好地适应路面，填充路面凹凸不平的部分，减少振动，从而降低了轮胎噪声。

路面适应配方吸收震动。路面适应配方还能起到减震作用，提高滚动舒适性。

更优越的里程表现。配方中的聚合物在硫化时能够生成更坚固耐用的网状结构，提升轮胎的里程表现。

多种轮胎规格选择。提供直径14～18英寸不等的规格。

德国马牌轮胎持续致力于市场创新和开拓，并对其在亚太地区的强劲发展势头充满信心。作为全球领先的轮胎制造商，德国马牌轮胎未来将进一步丰富旗下产品组合，扩大亚太地区市场份额，为消费者及相关合作伙伴创造更多价值。

(来源：徳国马牌轮胎)

Study on the Influence of Transmission Water Cooling System on Transmission Performance

WANG Zhonglong, HAN Shuai

(Shaanxi Fast Automobile Transmission Engineering Research Institute，Xi’an Shaanxi 710119,China)

Aiming at the problem that when the vehicle was in low temperature, the shift time is long after a long period of time, the direct cause was found out by experiment. By increasing the transmission water cooling system,the conversion time from high-gear to low-gear in low temperature after start was reduced greatly.

Transmission;Water cooling system;Low temperature start;Shift difficult

2016-07-20

王中龙(1983—)，男，硕士，工程师，主要从事变速器设计工作。E-mail:longzhongwang@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2016.10.020

U463.212

B

1674-1986(2016)10-080-03