關(guān)于變速箱潤滑油熱平衡的校核計(jì)算研究

王臻華，李杰

（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）

引言

汽車變速器是汽車傳動系統(tǒng)中的重要部件，變速器的正常運(yùn)行對整車行駛的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性都有著重要的影響。汽車變速器的結(jié)構(gòu)緊湊，傳遞扭矩大，工況變化復(fù)雜，如果變速箱內(nèi)部溫度長時間過高會嚴(yán)重影響變速箱潤滑油的性能及零部件的使用狀態(tài)，進(jìn)而影響變速箱的傳動效率和使用壽命。尤其是汽車在高溫季節(jié)行駛時會出現(xiàn)變速箱潤滑油油溫過高故障，自動變速箱更勝，從而導(dǎo)致車輛不能正常行駛或顧客抱怨。本文將變速箱和潤滑油看做為一個熱量傳遞整體進(jìn)行建模對變速箱油溫進(jìn)行校核計(jì)算。

1 設(shè)備名稱

底盤測功機(jī)，是一種高精度的可以用于測量汽車驅(qū)動輪輸出功率、扭矩（或驅(qū)動力）和轉(zhuǎn)速（或速度）的專用計(jì)量設(shè)備。它能夠通過室內(nèi)臺架模擬汽車在各種特定載荷狀態(tài)下的受力情況?？捎糜谲囕v動力性、經(jīng)濟(jì)性、熱平衡等性能試驗(yàn)；

環(huán)境倉，是一種控制環(huán)境溫度以達(dá)到模擬各種環(huán)境溫度的專用設(shè)備。其在整車試驗(yàn)中，主要用于環(huán)境溫度的控制。

1.1 建立模型

將變速箱做功以及變速箱潤滑油溫度度變化和變速箱散熱進(jìn)行模型建立。

根據(jù)上述公式可建立變速箱吸熱和散熱模型公式：

其中：Q做功為變速箱做功能量，dToil為變速箱潤滑油溫度變化率，Toil為變速箱潤滑油溫度，T環(huán)境為變速箱周圍環(huán)境溫度，α為變速箱比熱值與質(zhì)量的模型量，β為變速箱換熱系數(shù)。

使用最小二乘法得出α與β值。

1.2 試驗(yàn)方法

車輛浸置4h以上（或變速箱潤滑油溫度達(dá)到25℃）。將車輛推至環(huán)境倉內(nèi)，并固定在轉(zhuǎn)轂上。設(shè)定環(huán)境溫度25℃。轉(zhuǎn)轂使用滿載道路滑行法加載，車輛以五檔 80km/h勻速行駛，直至變速箱油潤滑油溫度達(dá)到穩(wěn)定。同時記錄變速箱潤滑油溫度，變速箱周圍環(huán)境溫度，轉(zhuǎn)轂輪邊力，車速等數(shù)據(jù)。

2 試驗(yàn)分析

現(xiàn)以某公司某款車型手動擋變速箱為例，測試其以上述試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù),并進(jìn)行求解α與β值。

2.1 樣車測試數(shù)據(jù)與計(jì)算

控制環(huán)境倉溫度在 25±0.5℃，將試驗(yàn)樣車轉(zhuǎn)移至底盤測功機(jī)上，使樣車進(jìn)行80km/h勻速行駛工況，得出相關(guān)數(shù)據(jù)。

圖1 變速箱潤滑油溫度隨時間變化曲線

經(jīng)計(jì)算變速箱做功見圖2。

圖2 變速箱做功隨時間變化曲線

表1

2.2 變速箱潤滑油溫度校核計(jì)算

現(xiàn)已知變速箱潤滑油初始溫度為Toil-0、變速箱做功W0-i、環(huán)境溫度T環(huán)境0-i以及α與β值，可校核計(jì)算timin時的變速箱潤滑油溫度Toil-i。

根據(jù)測得的變速箱做功曲線以及環(huán)境溫度進(jìn)行計(jì)算并與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行對比，見圖3。

圖3 變速箱潤滑油隨時間變化曲線

3 結(jié)論

本文通過試驗(yàn)和建模對變速箱的比熱值與質(zhì)量的模型量及換熱系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行逆向校核計(jì)算，可見校核計(jì)算數(shù)據(jù)與試驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)基本一致。這一次分析研究時一次初步探索，后期還可以進(jìn)行不同車速或不同環(huán)境溫度下變速箱的比熱值與質(zhì)量的模型量及換熱系數(shù)有何差異，不同質(zhì)量與不同材質(zhì)變速箱的比熱值與質(zhì)量的模型量及換熱系數(shù)有何不同，可以分析不同邊界條件下的變速箱的比熱值與質(zhì)量的模型量及換熱系有何種規(guī)律等等。后期針對變速箱潤滑油校核計(jì)算再做更詳細(xì)的研究分析。

[1] 周繼軍,吳君威,麥瑞禮.GB/T 12542-2009汽車熱平衡能力道路試驗(yàn)方法.

[2] 張文春. 汽車?yán)碚?[M]機(jī)械工業(yè)出版社,2010.