史雪純，業(yè)德明，李小堅(jiān)

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基于溫度的變速器效率及整車油耗淺析

史雪純，業(yè)德明，李小堅(jiān)

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

變速箱作為整車傳動(dòng)系中重要的一個(gè)組成部分，其效率對(duì)于整車的性能有著很大的影響。其中變速箱油溫對(duì)于傳動(dòng)效率以及整車油耗的影響在業(yè)界并未進(jìn)行深入的研究。文章通過實(shí)際測(cè)試，獲得不同變速箱油溫條件下的效率，并基于AVL Cruise分析軟件，分析出理論條件下的整車油耗差異，清晰的闡明了油溫對(duì)于變速箱以及整車油耗的影響。

變速箱效率；變速箱油溫；整車油耗

1 前言

節(jié)能減排現(xiàn)已成為當(dāng)下汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略，目前各主機(jī)廠商均著眼于整車的節(jié)油降耗，也展開了一系列的研究（發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定優(yōu)化、輕量化、造型優(yōu)化）。其中對(duì)于變速箱的研究較少，特別是溫度對(duì)變速箱效率以及整車油耗的影響，并沒有給出具體的結(jié)論。而油耗測(cè)試法規(guī)要求為冷機(jī)狀態(tài)下的NEDC循環(huán)測(cè)試，因此有必要厘清變速箱油溫對(duì)于變速箱效率以及整車油耗的影響。

本文基于多款手動(dòng)變速器在不同變速箱油溫條件下的的實(shí)際測(cè)試結(jié)果，通過變速箱效率的實(shí)際對(duì)比，并結(jié)合AVL Cruise仿真軟件的計(jì)算結(jié)果，得出了有效的數(shù)據(jù)。

2 變速箱效率測(cè)量

2.1 測(cè)試工況點(diǎn)選擇

通過對(duì)整車在NEDC循環(huán)路譜工況下的動(dòng)力學(xué)分析，可以看到該發(fā)變速箱的輸入轉(zhuǎn)速保持在3000rpm以內(nèi)，輸入扭矩在120N.m以內(nèi)，可以通過以下原則進(jìn)行工況點(diǎn)的制定，提高測(cè)試效率：

1）轉(zhuǎn)速的選擇：轉(zhuǎn)速?gòu)?000rpm開始，按500rpm間隔選取，較轉(zhuǎn)速范圍有一定拓寬。

2）扭矩的選擇：為保證擬合精度，每個(gè)轉(zhuǎn)速的測(cè)量點(diǎn)不少于4個(gè)；扭矩從20N.m開始，按20N.m間隔選取，較扭矩范圍有一定拓寬。

3）變速箱油溫選擇：由下圖實(shí)測(cè)冷機(jī)NEDC過程中變速箱油溫變化曲線可知，從低溫20℃開始，最大基本在40℃左右；拓寬至60℃便于插值。

圖1 NEDC循環(huán)變速箱油溫變化趨勢(shì)圖

2.2 測(cè)試對(duì)象

以目前在產(chǎn)品上廣泛應(yīng)用的三款變速箱總成為對(duì)象，進(jìn)行其效率測(cè)試：

表1 變速箱速比示例

2.3 測(cè)試結(jié)果

變速箱一：從20℃、40℃、60℃測(cè)試結(jié)果來看，隨溫度升高，各檔效率均有所提升。

MF20B優(yōu)化前：溫度升高20℃，1檔平均提升1.6%，2檔平均提升1.5%，3檔平均提升2.0%，4檔平均提升1.0%，5檔平均提升1.3%，5檔平均提升1.3%。

圖2 1擋效率對(duì)比(示例)

圖3 3擋效率對(duì)比(示例)

變速箱二：從20℃、40℃、60℃測(cè)試結(jié)果來看，隨溫度升高，各檔效率均有所提升。溫度升高20℃，1檔平均提升1.2%，2檔平均提升0.4%，3檔平均提升1.9%，4檔平均提升0.8%，5檔平均提升0.2%。

變速箱三：從20℃、40℃、60℃測(cè)試結(jié)果來看，隨溫度升高，各檔效率均有所提升。溫度升高20℃，1檔平均提升1.4%，2檔平均提升1.4%，3檔平均提升2.2%，4檔平均提升0.8%，5檔平均提升2.4%。

圖4 5擋效率對(duì)比(示例)

3 變速箱效率對(duì)整車油耗影響

本文中油耗仿真依托AVL cruise軟件進(jìn)行，結(jié)合整車參數(shù)，建立如下模型：

圖5 AVL Cruise仿真模型

分別對(duì)三款變速箱效率進(jìn)行理論NEDC油耗的計(jì)算分析，分析結(jié)果如下：

表2 變速箱一油耗仿真結(jié)果

表3 變速箱二油耗仿真結(jié)果

表4 變速箱三油耗仿真結(jié)果

4 結(jié)論

（1）在本文測(cè)試油溫條件下（20-60℃），變速箱效率隨著變速箱油溫的升高而升高，成正相關(guān)的關(guān)系；

（2）對(duì)單一變速箱實(shí)測(cè)效率進(jìn)行分析，油溫的提升對(duì)于低輸入扭矩下的變速箱效率提升效果更大，可推測(cè)出以低負(fù)荷工況行駛的城市循環(huán)油耗優(yōu)化效果更好；

（3）通過仿真計(jì)算的結(jié)果分析，變速箱一和變速箱二城市循環(huán)優(yōu)化量均大于城郊循環(huán)的優(yōu)化量，有效的支撐了上一條結(jié)論；

（4）文中NEDC工況的油耗仿真結(jié)果，體現(xiàn)出了變速箱油溫升高整車油耗降低的趨勢(shì)，這對(duì)于熱管理節(jié)油的應(yīng)用也提供了實(shí)際的參考意義。

[1] 余志生.汽車?yán)碚揫M].5版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

[2] 張有祿.關(guān)于機(jī)械式變速箱傳動(dòng)效率影響因素的探討[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化,2008（06）24-25.

[3] 陸昌年,曾凡靈.基于AVL Cruise的轎車綜合循環(huán)工況油耗的改善[J].汽車工程師,2013（05）36-38.

Temperature-based transmission efficiency and vehicle fuel consumption

Shi Xuechun, Ye Deming, Li Xiaojian

( AnHui JiangHuai Automobile group Co., LTD. Technoligy Centre, Anhui Hefei 230601 )

The gearbox is an important part of the vehicle drive train, and its efficiency has a great impact on the performance of the whole vehicle. The influence of gearbox oil temperature on transmission efficiency and vehicle fuel consumption has not been thoroughly studied in the industry. In this paper, the efficiency of different gearbox oil temperatures is obtained through actual tests, and based on AVL Cruise software, analysis The difference in fuel consumption of the whole vehicle under theoretical conditions clearly clarifies the influence of oil temperature on the gearbox and the fuel consumption of the whole vehicle.

gearbox efficiency; gearbox oil temperature; vehicle fuel consumption

B

1671-7988(2018)22-66-03

U467

B

1671-7988(2018)22-66-03

U467

史雪純，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.023