一种间接测量液力变矩器性能方法研究

程龙

陕西法士特齿轮有限责任公司 陕西 西安 710077

1 引言

随着法士特变速器的多元化发展，除了传统的手动变速器（MT），还开发出自动机械变速器（AMT）与自动液力变速器（AT），随之带来的是测试方法的高要求，不局限于传统的测试方法，需要测试人员结合试验台架不断学习并探索新的测试方法，满足新产品的各种测试工作，探究其性能。自动液力变速器（AT）中核心部件是液力变矩器，液力变矩器是利用液体的动能进行能量传递的一种液力元件，是一种能够非阶梯地连续改变速比的无级变速器，汽车发动机的动力通过液力变矩器平稳的传递到车轮，从而车辆可以平稳起步，平柔加速，具备良好的变速和自适应性能，使车辆实现无级传动，广泛应用于轿车、军用车辆、城市公交、工程机械及冶金矿山机械等多数领域，是车辆自动变速系统重要的传动部件。

一般的理论计算与软件仿真受各种因素的影响，无法精确得出液力变矩器的性能参数，只有通过具体的性能试验来确定液力变矩器的基本参数与性能。本文基于测试工作给出一种具体测量液力变矩器基本性能的测试方法。

2 试验装置

由于受试验条件的限制，无法对液力变矩器进行直接测试，需安装液力自动变速器至试验台架，使变速器挂入直接挡，间接测试液力变矩器性能，此时要求液力变矩器的闭锁离合器解锁，液力变矩器为纯液力工况。

测量与控制系统：采用HORIBA动力传动系统控制软件；自主搭建的GCU通用控制器与其相关控制程序；通过CAN线连接三者进行相互通讯。

液力变矩器的油温冷却系统采用液力自动变速器的油温冷却器，油温冷却器接入试验间的冷却循环水系统。

3 自动测量与控制系统

控制软件控制测试台架的模式切换与加载、液力变矩器闭锁离合器的闭锁与结合；工控机、变速器TCU与通用控制器GCU三者之间的通讯通过CAN线连接，遵循SAE J1939通讯协议，实现对液力变矩器闭锁离合器的闭锁与结合控制，并且控制自动液力变速器的强制换挡，工控机给变速器TCU与通用控制器GCU发送换挡与液力变矩器闭锁离合器闭锁与结合信号，通过变速器执行器完成具体换挡与闭锁过程，测试控制原理如图1所示：

图1 测试流程原理图

4 试验方法

4.1 零速工况试验

（1）试验台架使用Torque：Speed模式，预热变速器油温至试验要求温度；

（2）强制控制液力变矩器为解锁状态，强制控制变速器保持直接挡；

（3）试验台架切换至Speed：Speed模式，设置驱动电机转速为600rpm，保持加载电机转速为零或接近于零，改变驱动电机转速，从600rpm逐渐升至1600rpm，步长100rpm。

4.2 定输入力矩牵引试验

（1）试验台架使用Torque：Speed模式，预热变速器油温至试验要求温度；

（2）强制控制液力变矩器为解锁状态，强制变速器保持直接挡；

（3）试验台架使用Torque：Speed模式，设置驱动电机扭矩为1600Nm不变，保持加载电机转速为100rpm，改变加载电机转速，从100rpm逐渐升至1600rpm，步长100rpm。

5 试验数据处理与分析

5.1 零速工况试验

（1）试验数据

泵轮转速（rpm） 加载端扭矩（Nm）驱动端扭矩（Nm） 变矩系数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）变矩系数

由特性曲线可直观的看出：

1）液力变矩器的变矩系数k在2.1至2.6之间变化，在不同的泵轮转速下，都有较大的变矩系数，保证了液力变矩器的性能；

2）液力变矩器的变矩系数k变化平稳，在不同的工况下，都有较强的爬坡能力；

5.2 定输入力矩牵引试验

（1）试验数据

驱动端转速（rpm）驱动端扭矩（Nm）加载端转速（rpm）加载端扭矩（Nm） 变矩系数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）液力变矩器变矩系数：

由特性曲线可直观的看出：

1）当涡轮转速与泵轮转速之比i接近0时，变矩器的启动变矩比k=2.4，具有良好的启动性能；

2）随着涡轮转速与泵轮转速之比i由0逐渐变大至1这个过程中，变矩系数不断减小，直至为1；

（3）液力变矩器效率：

由特性曲线可直观的看出：

1)该变矩器效率曲线宽而平，高效区范围较宽，且最高效率也较高，具有良好的经济性；

2）随着涡轮转速与泵轮转速之比i由0逐渐变大至1这个过程中，液力变矩器效率不断增大，达到最大值有小幅度回落；

6 结论

（1）结合实际情况，具体给出了一种液力变矩器性能的测量方法，为以后的测试提供了经验与数据支持；

（2）得出了定输入力矩牵引特性图与零速工况特性图，可以更好的与发动机匹配；

（3）实现了试验台与变速器TCU、通用控制器GCU三者之间的通讯，强制控制变速器的换挡与液力变矩器闭锁离合器的闭锁与结合，为以后试验台与测试件控制系统之间的通讯积累了经验。