路 勇 代玉虎 劉 磊 馬允普

(奇瑞汽車股份有限公司 動(dòng)力總成技術(shù)中心，安徽 蕪湖 241009)

基于AVL臺(tái)架的變速器臺(tái)架試驗(yàn)研究

路 勇 代玉虎 劉 磊 馬允普

(奇瑞汽車股份有限公司 動(dòng)力總成技術(shù)中心，安徽 蕪湖 241009)

本文基于AVL臺(tái)架，介紹了AVL變速器試驗(yàn)臺(tái)架的類型及其組成，分析了臺(tái)架控制功能和工作原理，指出了各種控制模式所適用的變速器試驗(yàn)，并對(duì)汽車變速器的性能開(kāi)發(fā)及可靠性臺(tái)架試驗(yàn)的開(kāi)展流程進(jìn)行了簡(jiǎn)明扼要的概括。

AVL臺(tái)架 變速器 臺(tái)架試驗(yàn)

0 引言

隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)整車性能的要求越來(lái)越高，因此對(duì)汽車動(dòng)力總成的性能開(kāi)發(fā)及可靠性試驗(yàn)要求也越來(lái)越嚴(yán)格。但整車實(shí)車道路試驗(yàn)的試驗(yàn)周期較長(zhǎng)、成本較高，而且整車空間有限，汽車動(dòng)力總成的性能參數(shù)采集數(shù)量也受到了限制，因此，多采用臺(tái)架試驗(yàn)?zāi)M整車實(shí)車道路試驗(yàn)，臺(tái)架試驗(yàn)可根據(jù)試驗(yàn)要求增加相應(yīng)硬件，信息采集量大，試驗(yàn)周期也大大縮短，且成本較低。目前，臺(tái)架試驗(yàn)越來(lái)越受到廣大汽車制造單位的青睞[1-2]。本文基于AVL臺(tái)架，通過(guò)對(duì)臺(tái)架工作原理及控制功能的介紹，對(duì)汽車變速器的性能開(kāi)發(fā)及可靠性試驗(yàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

1 AVL變速器試驗(yàn)臺(tái)架方案設(shè)計(jì)

AVL變速器試驗(yàn)臺(tái)架一般分為兩種，動(dòng)力總成臺(tái)架和電機(jī)臺(tái)架。

1.1 AVL變速器試驗(yàn)動(dòng)力總成臺(tái)架

AVL變速器試驗(yàn)動(dòng)力總成臺(tái)架是由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和兩臺(tái)負(fù)載測(cè)功機(jī)組成，發(fā)動(dòng)機(jī)為變速器提供輸入動(dòng)力，兩臺(tái)負(fù)載測(cè)功機(jī)連接變速器的左、右輸出軸端。圖1為AVL變速器試驗(yàn)動(dòng)力總成臺(tái)架組成示意圖。

圖1 AVL變速器試驗(yàn)動(dòng)力總成臺(tái)架組成Fig.1

如圖1所示，試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)要外接553(發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻循環(huán)系統(tǒng))，從而很好地控制發(fā)動(dòng)機(jī)的出水溫度。對(duì)于自動(dòng)變速器來(lái)講，還需外接554(變速器冷卻循環(huán)系統(tǒng))[3]。

AVL變速器試驗(yàn)動(dòng)力總成臺(tái)架以發(fā)動(dòng)機(jī)作為輸入動(dòng)力源，無(wú)需進(jìn)行模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)轉(zhuǎn)特性參數(shù)設(shè)置，臺(tái)架模擬整車道路試驗(yàn)時(shí)只需設(shè)置整車參數(shù)和道路載荷，總的來(lái)講，臺(tái)架試驗(yàn)就相當(dāng)于是整車道路試驗(yàn)的實(shí)體仿真。圖2為整車參數(shù)和道路載荷設(shè)置界面。

圖2 整車參數(shù)和道路載荷設(shè)置Fig.2

1.2 AVL變速器試驗(yàn)電機(jī)臺(tái)架

AVL變速器試驗(yàn)電機(jī)臺(tái)架是由三臺(tái)測(cè)功機(jī)組成，一臺(tái)電力驅(qū)動(dòng)測(cè)功機(jī)和兩臺(tái)負(fù)載測(cè)功機(jī)，驅(qū)動(dòng)測(cè)功機(jī)為變速器提供輸入動(dòng)力，兩臺(tái)負(fù)載測(cè)功機(jī)連接變速器的左、右輸出軸端。圖3為AVL變速器試驗(yàn)電機(jī)臺(tái)架組成示意圖。

如圖3所示，AVL變速器試驗(yàn)電機(jī)臺(tái)架使用電力驅(qū)動(dòng)測(cè)功機(jī)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)，因此試驗(yàn)過(guò)程中不需要外接553(發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻循環(huán)系統(tǒng))，但還需要外接測(cè)功機(jī)冷卻循環(huán)系統(tǒng)。

圖3 AVL變速器試驗(yàn)電機(jī)臺(tái)架組成Fig.3

電機(jī)臺(tái)架模擬整車道路試驗(yàn)時(shí)，首先需要設(shè)置電機(jī)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)轉(zhuǎn)特性參數(shù)，如圖4所示。

圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)特性參數(shù)設(shè)置Fig.4

與動(dòng)力總成臺(tái)架一樣，電機(jī)臺(tái)架模擬整車道路試驗(yàn)時(shí)也需設(shè)置整車參數(shù)和道路載荷。

2 AVL變速器試驗(yàn)臺(tái)架控制模式

AVL變速器試驗(yàn)臺(tái)架控制模式一般有六種：Rg/alpha(油門(mén)坡度控制模式)、Rg/v(車速坡度控制模式)、N/T(輸入轉(zhuǎn)速/輸出扭矩控制模式)、T/N(輸入扭矩/輸出轉(zhuǎn)速控制模式)、N/alpha(油門(mén)轉(zhuǎn)速控制模式)、T/alpha(油門(mén)扭矩控制模式)。

2.1 Rg/alpha控制模式

一般情況下，臺(tái)架模擬整車平坦道路試驗(yàn)，因此AVL變速器試驗(yàn)臺(tái)架Rg/alpha控制模式狀態(tài)下，臺(tái)架試驗(yàn)只調(diào)節(jié)油門(mén)執(zhí)行器控制油門(mén)踏板位置，進(jìn)而改變變速器輸入轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)速。Rg/alpha控制模式，最能直觀地模擬整車實(shí)車道路試驗(yàn)，常用于動(dòng)力總成臺(tái)架變速器可靠性試驗(yàn)，而對(duì)于輸入扭矩來(lái)講，動(dòng)力總成臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)輸入扭矩由ECU根據(jù)油門(mén)踏板位置信號(hào)確定，而輸出扭矩可由負(fù)載測(cè)功機(jī)測(cè)得。圖5為Rg/alpha控制模式下某型號(hào)變速器可靠性試驗(yàn)工況示意圖。

圖5 某型號(hào)變速器可靠性試驗(yàn)工況Fig.5

2.2 Rg/v控制模式

AVL變速器試驗(yàn)臺(tái)架Rg/v控制模式與Rg/alpha控制模式相同，常用于動(dòng)力總成臺(tái)架變速器可靠性試驗(yàn)，一般情況下臺(tái)架試驗(yàn)只調(diào)節(jié)負(fù)載測(cè)功機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)亩刂栖囁?，然后由ECU根據(jù)車速信號(hào)合理匹配發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩。對(duì)于自動(dòng)變速器來(lái)講，TCU根據(jù)車速信號(hào)匹配速比并將速比信號(hào)發(fā)給ECU，再確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩。

2.3 N/T控制模式

AVL變速器試驗(yàn)臺(tái)架N/T控制模式常用于電機(jī)臺(tái)架變速器傳動(dòng)效率試驗(yàn)，可同時(shí)控制輸入轉(zhuǎn)速和輸出扭矩，輸入扭矩可由電力驅(qū)動(dòng)測(cè)功機(jī)測(cè)得，輸出轉(zhuǎn)速可由負(fù)載測(cè)功機(jī)測(cè)得。傳動(dòng)效率計(jì)算公式如下：

式中：T′為輸出扭矩；N′為輸出轉(zhuǎn)速；T為輸入扭矩；N為輸入轉(zhuǎn)速；η為傳動(dòng)效率；

公式中輸出扭矩T′為左、右負(fù)載測(cè)功機(jī)扭矩之和，在N/T控制模式下，通過(guò)臺(tái)架控制左、右負(fù)載測(cè)功機(jī)轉(zhuǎn)速一致，這樣會(huì)導(dǎo)致左、右負(fù)載測(cè)功機(jī)扭矩會(huì)有一些偏差。

2.4 T/N控制模式

AVL變速器試驗(yàn)臺(tái)架T/N控制模式與N/T控制模式相同，常用于電機(jī)臺(tái)架變速器傳動(dòng)效率試驗(yàn)，可同時(shí)控制輸入扭矩和輸出轉(zhuǎn)速，輸入轉(zhuǎn)速可由電力驅(qū)動(dòng)測(cè)功機(jī)測(cè)得，輸出扭矩可由負(fù)載測(cè)功機(jī)測(cè)得，變速器傳動(dòng)效率試驗(yàn)時(shí)，在N/T控制模式下，臺(tái)架優(yōu)先控制轉(zhuǎn)速，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)扭矩波動(dòng)現(xiàn)象，這時(shí)常采用T/N控制模式代替N/T控制模式。

2.5 N/alpha控制模式

AVL變速器試驗(yàn)臺(tái)架N/alpha控制模式常用于動(dòng)力總成臺(tái)架變速器可靠性試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)要求，調(diào)節(jié)負(fù)載測(cè)功機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)亩刂栖囁?，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)油門(mén)執(zhí)行器控制油門(mén)踏板位置，然后由ECU根據(jù)車速和油門(mén)踏板位置信號(hào)合理匹配發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩，但是，需要注意的是，在N/alpha控制模式下，臺(tái)架優(yōu)先控制車速，即控制負(fù)載測(cè)功機(jī)(輸出)轉(zhuǎn)速，如果發(fā)動(dòng)機(jī)(輸入)端發(fā)生異常，仍能達(dá)到試驗(yàn)車速要求，不便于監(jiān)控試驗(yàn)狀態(tài)是否正常。圖6為N/alpha控制模式下某型號(hào)變速器可靠性試驗(yàn)工況示意圖。

圖6 某型號(hào)變速器可靠性試驗(yàn)工況Fig.6

2.6 T/alpha控制模式

在現(xiàn)有的變速器試驗(yàn)中，AVL變速器試驗(yàn)臺(tái)架T/alpha控制模式最不常用，可用于動(dòng)力總成臺(tái)架變速器扭矩特性試驗(yàn)，不過(guò)扭矩特性試驗(yàn)一般在專用的性能臺(tái)架進(jìn)行，臺(tái)架布置和操作較為簡(jiǎn)單，且成本較低。

3 AVL變速器臺(tái)架試驗(yàn)流程

以手動(dòng)變速器傳動(dòng)效率試驗(yàn)為例，選擇N/T控制模式，按照試驗(yàn)規(guī)范要求測(cè)量不同轉(zhuǎn)速、不同扭矩下的各檔位傳動(dòng)效率。

試驗(yàn)所需物資包括：變速器、離合器、曲軸工裝、傳動(dòng)軸及其工裝、油溫傳感器。

變速器試驗(yàn)臺(tái)架布置完成后，按照試驗(yàn)規(guī)范要求添加測(cè)量參數(shù)并設(shè)定報(bào)警值，對(duì)于變速器傳動(dòng)效率，可在臺(tái)架系統(tǒng)內(nèi)編寫(xiě)公式，直接顯示出傳動(dòng)效率的值，便于試驗(yàn)狀態(tài)監(jiān)控及數(shù)據(jù)記錄。

臺(tái)架啟動(dòng)無(wú)異常后，進(jìn)入暖機(jī)工況，待變速器油溫達(dá)到試驗(yàn)要求，按照試驗(yàn)規(guī)范操作進(jìn)行變速器傳動(dòng)效率試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)束后，通過(guò)數(shù)據(jù)查看確認(rèn)完成試驗(yàn)且數(shù)據(jù)無(wú)異常后，變速器下臺(tái)架并將試驗(yàn)設(shè)備恢復(fù)至試驗(yàn)前狀態(tài)。

4 總結(jié)

在進(jìn)行變速器臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)，首先要明確試驗(yàn)工況要求，根據(jù)試驗(yàn)工況要求選擇臺(tái)架類型及控制模式，而后籌備試驗(yàn)物資，包括試驗(yàn)所需要的軟、硬件[4]。

物資準(zhǔn)備完成后開(kāi)始進(jìn)行臺(tái)架布置，布局應(yīng)合理，且滿足操作方便、空間合理的要求。臺(tái)架布置完成后，根據(jù)試驗(yàn)要求，確定測(cè)量參數(shù)，選擇合適的傳感器，并完成與臺(tái)架的通訊連接。最后進(jìn)行臺(tái)架調(diào)試，調(diào)試完成并確保功能正常后，便可開(kāi)始試驗(yàn)。

綜上所述，變速器臺(tái)架試驗(yàn)開(kāi)展流程如圖7所示。

圖7 變速器臺(tái)架試驗(yàn)開(kāi)展流程Fig.7

試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)實(shí)時(shí)記錄相關(guān)參數(shù)，并設(shè)置相應(yīng)報(bào)警值，以免試驗(yàn)樣機(jī)因試驗(yàn)條件異常而受損。

[1] 張 博, 姚 烈, 孫 明. 整車道路試驗(yàn)和整車臺(tái)架試驗(yàn)的相關(guān)分析[J]. 測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào), 2012,26(4):348-353.

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[4] 黃鑄榮, 賀 萍. 汽車自動(dòng)變速器綜合性能臺(tái)架試驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)[J]. 汽車技術(shù), 2007,(7):31-33.

Research on Test Methods of Transmission Based on AVL Test Bed

LuYongDaiYuhuLiuLeiMaYunpu

(PowertrainTechnologyCenter,CheryMotorJoint-stockCo.,Ltd.,Wuhu241009,China)

This paper introduced the type and component of test bed based on AVL test bed, analysed the control function and working principle, indicated the related test of transmission for each control model, and stated the test process of transmission simply.

AVL test bed transmission experiment of test bed

1006-8244(2016)04-034-04

1993年生，男，漢族，河南周口人，試驗(yàn)工程師，碩士研究生，主要從事發(fā)動(dòng)機(jī)/變速器試驗(yàn)開(kāi)發(fā)工作。

U467.3

B