關于變速箱潤滑油熱平衡的校核計算研究

王臻華，李杰

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

引言

汽車變速器是汽車傳動系統中的重要部件，變速器的正常運行對整車行駛的動力性和燃油經濟性都有著重要的影響。汽車變速器的結構緊湊，傳遞扭矩大，工況變化復雜，如果變速箱內部溫度長時間過高會嚴重影響變速箱潤滑油的性能及零部件的使用狀態，進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行駛時會出現變速箱潤滑油油溫過高故障，自動變速箱更勝，從而導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行建模對變速箱油溫進行校核計算。

1 設備名稱

底盤測功機，是一種高精度的可以用于測量汽車驅動輪輸出功率、扭矩（或驅動力）和轉速（或速度）的專用計量設備。它能夠通過室內臺架模擬汽車在各種特定載荷狀態下的受力情況。可用于車輛動力性、經濟性、熱平衡等性能試驗；

環境倉，是一種控制環境溫度以達到模擬各種環境溫度的專用設備。其在整車試驗中，主要用于環境溫度的控制。

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行模型建立。

根據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環境為變速箱周圍環境溫度，α為變速箱比熱值與質量的模型量，β為變速箱換熱系數。

使用最小二乘法得出α與β值。

1.2 試驗方法

車輛浸置4h以上（或變速箱潤滑油溫度達到25℃）。將車輛推至環境倉內，并固定在轉轂上。設定環境溫度25℃。轉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到穩定。同時記錄變速箱潤滑油溫度，變速箱周圍環境溫度，轉轂輪邊力，車速等數據。

2 試驗分析

現以某公司某款車型手動擋變速箱為例，測試其以上述試驗方法進行試驗的各項數據,并進行求解α與β值。

2.1 樣車測試數據與計算

控制環境倉溫度在 25±0.5℃，將試驗樣車轉移至底盤測功機上，使樣車進行80km/h勻速行駛工況，得出相關數據。

圖1 變速箱潤滑油溫度隨時間變化曲線

經計算變速箱做功見圖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算

現已知變速箱潤滑油初始溫度為Toil-0、變速箱做功W0-i、環境溫度T環境0-i以及α與β值，可校核計算timin時的變速箱潤滑油溫度Toil-i。

根據測得的變速箱做功曲線以及環境溫度進行計算并與實測結果進行對比，見圖3。

圖3 變速箱潤滑油隨時間變化曲線

3 結論

本文通過試驗和建模對變速箱的比熱值與質量的模型量及換熱系數進行計算，并進行逆向校核計算，可見校核計算數據與試驗實測數據基本一致。這一次分析研究時一次初步探索，后期還可以進行不同車速或不同環境溫度下變速箱的比熱值與質量的模型量及換熱系數有何差異，不同質量與不同材質變速箱的比熱值與質量的模型量及換熱系數有何不同，可以分析不同邊界條件下的變速箱的比熱值與質量的模型量及換熱系有何種規律等等。后期針對變速箱潤滑油校核計算再做更詳細的研究分析。

[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方法.

[2] 張文春. 汽車理論.[M]機械工業出版社,2010.