混动起步离合器研究及验证

付岩，柴召朋，李晓宇，李日成，马道明

（哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江 哈尔滨 150060）

引言

为应对更严格的排放法规要求与实现更高效的燃油经济性，市场及政策对传统动力能源汽车提出了更高的要求，混合动力凭借在现有动力总成产品上进行升级，开发周期短，节油效果显著等优势，成为现阶段各大厂商汽车工程师的主要研究方向，各大汽车厂商纷纷开发出基于自家CVT、DCT、AT 的P2 架构混动变速箱。DCT 凭借自身具备大润滑流量、适应恶劣滑磨工况的起步离合器，在此基础上进行升级增加电机及K0 离合器，开发难度相对较小。传统AT 采用电机加K0 离合器替代原有液力变矩器实现P2 架构，因无法实现液力变矩器在AT 起步时的液力传动，需要AT 厂商在设计开发时，优化现有离合器实现起步滑磨功能，离合器滑磨时间的加长对离合器的耐热性提出了更高的要求，需对传统AT 中的润滑油路、摩擦材料、摩擦面积、油槽型式等诸多方面进行设计优化，降低滑磨时摩擦片与钢片表面的最高温度，本文主要从以上优化方向展开，对起步滑磨过程进行试验验证，为AT P2 混动变速器起步用离合器提供设计参考。

1 起步离合器的选取与工况分析

分析某6AT 变速器，其B 制动器可实现在1 档与R 档均参与工作，且B 制动器布置位置存在优化空间，可实现摩擦片数、摩擦面积、摩擦片厚度等各个方面的优化。综合分析考量，选取此制动器作为优化方向。

通过汽车运动学得出不同坡路（本文仿真及试验使用33%、20%）、不同发动机转速、不同扭矩下整车同步时间。起步初始车速为0，通过行星架速比关系得出滑磨初始B 制动器摩擦片的转速、扭矩（见图1），形成工况表（见表1）。

图1

表1 起步工况表

2 优化方案与试验验证

2.1 摩擦面积、油槽优化

表2 优化方案

对以上优化方案进行试验验证（其余试验条件相同）：

图2 优化前试验结果

图3 优化后试验结果

分析以上试验结果，优化后方案滑磨温升有所降低，降低幅度较小，试验条件相同所以发热量相同，温度的小幅降低判断为沟槽率增加，散热能力增强。

基于以上工况进行耐久试验，监控耐久过程中扭矩衰减情况，优化前方案耐久中扭矩持续衰减（见图4），在100 循环左右已超10%，200 循环左右扭矩衰减超过20%，拆解检查摩擦片已出现烧蚀过热现象。

优化后方案耐久试验后扭矩无明显衰减，满足设计要求，拆解检查摩擦片无过热。

图4 优化前方案扭矩衰减情况

2.2 片数优化

通过计算，5 片方案单位面积热量、热功率超出选用材料设计要求，设计阶段需求选用6 片及以上摩擦片。（6 片滑磨温升情况参见图3）

图5 7 片方案滑磨温升情况

7 片方案在此相同试验条件下较6 片方案有10℃左右的温度降低，增加片数温升降低显著，但过多的片数导致成本增加、制动器拖曳损失加大、效率降低，综合考虑，选取6片方案进行设计。

2.3 需求润滑冷却流量验证

图6 9L/min 润滑流量对应的温升情况

此工况下，冷却流量从9L/min 减少至8L/min，温升从170℃升高至178℃，流量对温升有较大影响，兼顾考虑液压阀体及摩擦片寿命，锁定润滑冷却流量。

图7 8L/min 润滑流量对应的温升情况

使用锁定的B 制动器状态与润滑冷却流量，结合表1 中的各个工况逐项进行滑磨温升试验，确认滑磨温升最高的工况，基于表1 工况编制耐久试验循环。

3 结论

（1）油槽及摩擦面积的优化降低了摩擦表面单位面积的热量、热功率，确保摩擦片可以承受长时间高温滑磨。

（2）布置空间允许的情况下，适当的增加片数可以显著降低滑磨温度，但过多的片数会导致成本增加、效率降低。

（3）制动器摩擦片部位的冷却润滑流量是降低滑磨温升的关键，更改液压系统，使原AT 中用于液力变矩器的油可以用于冷却滑磨制动器。