作者：劉旅行
單位：安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司
摘要：DCT變速箱在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因?yàn)閭鲃?dòng)系摩擦、攪油、打滑等，會(huì)產(chǎn)生動(dòng)力損失。文章通過對DCT動(dòng)力損失的分析，提出變速箱拖曳扭矩的組成，分析對其測試影響的6大因素，設(shè)計(jì)其測試和評價(jià)方法鞥變速器工廠DCT EOL拖曳扭矩的測試及判定。

前言

變速器是汽車重要零部件之一。而為了提高汽車駕駛的操縱便捷性、動(dòng)力性以及燃油經(jīng)濟(jì)性，目前國內(nèi)越來越多的主機(jī)廠投入到雙離合自動(dòng)變速器（Double Clutch Transmis-sion，簡稱 DCT）產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)中，如一汽、上汽、江淮等汽車廠商已經(jīng)完成產(chǎn)品研發(fā)并正式應(yīng)用于市場。以福特公司開發(fā)的一款量產(chǎn)雙離合器自動(dòng)變速器 6DCT450 為例，其機(jī)械系統(tǒng)包含 2 組獨(dú)立的齒輪系，輸入軸被分為兩部分，一個(gè)空心軸和一個(gè)內(nèi)軸（實(shí)心軸），每組齒輪系連接著一個(gè)多片濕式離合器，見圖 1。通過使用雙離合器對其進(jìn)行電液控制， 可以使得 2 個(gè)檔位同時(shí)接合。雙離合器中一個(gè)離合器接合處于行駛模式，另一個(gè)脫開，在換檔時(shí)進(jìn)行離合器的切換，實(shí)現(xiàn)換檔。

  圖 1 福特 6DCT450 結(jié)構(gòu)圖
以 1 檔為例，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩從其飛輪端通過雙離合器的外離合 器，輸出到輸入軸 1（實(shí)心軸）上，輸入軸 1 通過 1 檔齒輪將動(dòng)力輸出到輸出軸 1 上，然后通過輸出齒輪傳遞到差速器上。在這個(gè)過程中，因?yàn)閭鲃?dòng)系運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)發(fā)生齒輪副的摩擦、齒輪和軸攪油、離合器的打滑、傳動(dòng)系潤滑和離合器冷卻，動(dòng)力會(huì)發(fā)生損失。因此，分析此動(dòng)力損失的構(gòu)成，并檢測其數(shù)值，以此來評價(jià)變速箱性能，作為變速箱產(chǎn)品批量生產(chǎn)的一項(xiàng)重要課題。

1 拖曳扭矩組成
1.1 相關(guān)載荷（轉(zhuǎn)矩）損失
主要由齒輪嚙合時(shí)的摩擦損失造成的，包括齒輪嚙合點(diǎn)的摩擦損失和載荷有關(guān)的軸承摩擦損失。
1.2 寄生損失（內(nèi)阻）
與施加的轉(zhuǎn)矩?zé)o關(guān)，而是代表變速器內(nèi)部的阻力矩，包括：
①當(dāng)浸在油液中時(shí)，齒輪和軸的攪油損失；
②當(dāng)齒輪進(jìn)入嚙合點(diǎn)時(shí)，擠油損失；
③齒輪在空氣和油霧中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)阻損失；
④油封阻力；
⑤油泵阻力，自動(dòng)變速箱的寄生阻力的重要部分；
⑥由于在軸承內(nèi)擠油（和游隙），軸承的寄生損失；
⑦自動(dòng)變速器中，離合器組件的阻力損失。
1.3 打滑損失
自動(dòng)變速器中，變速箱元件在摩擦傳遞動(dòng)力轉(zhuǎn)速未達(dá)到同步過程中的摩擦損失。

2 拖曳扭矩測試方法
2.1 拖曳扭矩測試臺架
變速箱的拖曳扭矩可通過測試臺架準(zhǔn)確測量。圖 2 是最常見的變速箱拖曳扭矩測試臺架簡圖，其通常由輸入電機(jī)（提供穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和扭矩）、扭矩測量法蘭（可精確測量電機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩）、臺架控制器、待測變速箱、TCU 等組成。臺架控制器實(shí)現(xiàn)與 TCU 之間的 CAN 通訊。變速箱輸出端可連接輸出電機(jī)，也可以無負(fù)載（需要連接工藝半軸對差速器處進(jìn)行封堵，工藝半軸無軸向竄動(dòng)但可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)）。

 圖 2 拖曳扭矩測試示意圖

2.2 拖曳扭矩測試控制參量
下表為變速箱開發(fā)階段測試其拖曳扭矩的控制參量表， 如表 1 示：
表 1 DCT 變速箱拖曳扭矩測試控制參量

在給定較小冷卻流量和較大變速箱控制壓力（離合器壓緊無打滑）下，通過調(diào)整輸入電機(jī)轉(zhuǎn)速，測試變速箱各檔位在不同溫度下的拖曳扭矩。通過拖曳測試，記錄各變速箱拖曳扭矩測試數(shù)據(jù)，可以評價(jià)變速箱性能。下圖為某款 DCT 變速箱 11 臺樣機(jī)拖曳扭矩測試對比曲線。（1 檔、60℃）

圖 3 拖曳扭矩測試對比曲線

3 DCT EOL拖曳扭矩測試研究
3.1 DCT EOL拖曳扭矩測試應(yīng)用
拖曳扭矩能夠反映變速箱的性能，通過在變速箱工廠DCT EOL 測試中增加拖曳扭矩測試，可以排除因裝配、零部件質(zhì)量等因素造成的變速箱內(nèi)阻異常的變速箱。故在變速箱工廠 DCT EOL 測試中，須考慮增加拖曳扭矩測試。
與開發(fā)階段在變速箱性能測試臺架測試拖曳扭矩不同， 受限于生產(chǎn)節(jié)拍、變速箱溫度控制、振動(dòng)噪聲等因素，在變速箱工廠 DCT EOL 拖曳扭矩測試僅針對一至二種工況進(jìn)行測試。下表為應(yīng)用與變速箱工廠的 DCT EOL 拖曳扭矩測試工況。
表 2 DCT EOL 拖曳扭矩測試工況

3.2 DCT EOL拖曳扭矩測試應(yīng)用
在變速箱工廠，DCT EOL 拖曳扭矩測試步驟如下：（以 6 檔為例）
1） 下線測試臺架軟件控制輸入轉(zhuǎn)速到 2000r/min；
2） 下線測試臺架軟件向 TCU 發(fā)出指令接合 6 檔；
3） 下線測試臺架軟件向 TCU 發(fā)送流量控制指令給冷卻流量控制閥 1L/min；
4） 下線測試臺架軟件向 TCU 發(fā)送壓力控制指令給主壓力控制閥 13bar；
5） 下線測試臺架軟件向 TCU 發(fā)送壓力控制指令給離合器 2 壓力控制閥 10bar；
6） 下線測試臺架軟件測量 6 檔拖曳扭矩，持續(xù) 1s，取平均值；
7） 下線測試臺架軟件向 TCU 發(fā)送壓力控制指令給離合器 2 壓力控制閥 0bar；
8） 下線測試臺架軟件向 TCU 發(fā)送換檔控制指令，輸入軸 2 同步器回 N 檔。
3.3 DCT EOL拖曳扭矩計(jì)算
在進(jìn)行拖曳扭矩測試中，對輸入電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，在離合器接合時(shí)會(huì)出現(xiàn)壓力波動(dòng)。而進(jìn)行拖曳扭矩測試時(shí)，需要采集一段時(shí)間的穩(wěn)定扭矩，通常在離合器結(jié)合后等待扭矩穩(wěn)定后才開始記錄。


t1 - 扭矩穩(wěn)定時(shí)間；t2 - 拖曳矩采集計(jì)算時(shí)間
圖 4 DCT EOL 拖曳扭矩測試計(jì)算
如圖 4 示，以 6 檔拖曳扭矩測試為例，從離合器 2 開始接合計(jì)時(shí)，等待 t1 時(shí)間扭矩穩(wěn)定后（該時(shí)間可標(biāo)定），開始記錄 t2 時(shí)間內(nèi)的扭矩值，取其平均值，作為該變速箱 6 檔拖曳扭矩測量值，記錄并生成報(bào)表。

3.4 DCT EOL拖曳扭矩限值設(shè)定
通過在對 DCT EOL 拖曳扭矩測試設(shè)定限值，臺架控制軟件自動(dòng)顯示拖曳扭矩測試 ok 和 nok，可自動(dòng)識別異常變速箱。該限值采用一定批量的變速箱拖曳扭矩測試，計(jì)算其 3σ 值，設(shè)定為拖曳扭矩限值。
表 3 變速箱工廠某款 DCT 拖曳扭矩值統(tǒng)計(jì)與限值設(shè)定


4 總結(jié)
本文通過分析 DCT 運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的動(dòng)力損失，提出拖曳扭矩及其構(gòu)成。根據(jù)拖曳扭矩測試臺架，分析影響拖曳扭矩測試的 6 大因素，將其設(shè)置為拖曳扭矩測試的控制參量，繪制DCT 變速箱的拖曳扭矩曲線，評價(jià) DCT 性能。
針對 DCT EOL 測試需求，設(shè)計(jì)應(yīng)用于變速箱工廠的拖曳扭矩測試工況，以及拖曳扭矩計(jì)算和評價(jià)方法。該方法已在變速箱工廠得到廣泛應(yīng)用，作為 DCT 合格下線及一致性水平檢測標(biāo)準(zhǔn)。