帶液力變矩器自動變速器扭振測試研究

金科 劉立娟 文敏 米世生

摘要：隨著我國汽車工業的發展完善，自動變速器在汽車銷售的占比也越來越高，人們對搭載自動變速器的汽車的期待也越發具體而精細。對于自主研發的自動變速器無論從傳統的AT，還是從近幾年流行的DCT和CVT，各主機廠都格外重視，定義成自主品牌升級轉型的關鍵技術。隨著市場的擴大和主機廠的投入，自動變速器設計、驗證、生產都逐步走向成熟。因為涉及到駕乘感受，NVH成為各大廠商評價自動變速器的關鍵點，并逐漸被重視。變速器作為傳遞動力的部件，承擔著減少發動機扭矩振動的責任，本文主要研究帶液力變矩器自動變速器的扭振測試，以定量的方式評估自動變速器對減弱發動機扭矩振動、提升整車NVH的貢獻。

關鍵詞：液力變矩器;扭振測試;自動變速器

1 帶液力變矩器自動變速器結構概述

自動變速器為駕駛員提供了更佳的操作便利性，使得操作疲勞感受下降，駕乘感受上升。自動變速器配備的液力變矩器使汽車起步和加速過程更佳平順。車輛起步時，液力變矩器內部摩擦片處于釋放狀態，發動機扭矩通過曲軸傳遞給液力變矩器的泵輪，泵輪通過液力傳動把扭矩傳遞遞給渦輪，渦輪與變速器輸入軸相連，進而把發動機扭矩輸入給變速器的傳動機構。當車輛正常行駛過程中，液力變矩器內部摩擦片處于結合狀態，渦輪與液力變矩器殼體相連，發動機扭矩通過液力變矩器殼體直接傳遞給渦輪，渦輪再將扭矩輸出給變速器輸入軸。液力變矩器兩種不同狀態的配合，讓車輛在行駛過程中既能保證順利起步，也能在駕駛時到一定車速后保證動力的完全輸出和燃油經濟性。液力變矩器在這個過程中充當了發動機與變速器傳動機構的中間紐帶，使得液力變矩器除了傳遞轉速和扭矩外，還增加了減少發動機扭矩高頻波動的責任。

2 自動變速器承受扭振來源與減小

當發動機活塞的扭矩傳遞給曲軸時，在其各個斷面上因其所受扭矩的不同而產生角位移，當扭矩有瞬態的變化如突然加大或減小，傳遞扭矩的軸按其固有扭振頻率扭轉振動即為發動機軸系的扭振。變速器承受此扭矩時，也會一并承受此扭振，并傳導到變速器后面離合器、齒輪、鋼帶（CVT）等傳動部件，影響變速器部件耐久壽命，過大的扭振傳導到傳動部件會出現異響、頓挫等NVH問題。

發動機的扭振可以通過液力變矩器液力傳動過程和減震彈簧的過濾減少傳遞到變速器的輸入軸。當液力變矩器摩擦片處于釋放狀態時，扭矩通過油液的方式傳遞給渦輪，此時變速器處于“軟”連接狀態，高頻的發動機扭矩振動會被油液過濾，輸出給變速器的扭矩不會出現高頻的振動，扭矩穩定，扭振很小;當液力變矩器摩擦片處于結合狀態時，扭矩通過摩擦片傳遞給渦輪，此時變速器處于“硬”連接狀態，但是在液力變矩器內部分布著一圈減震彈簧，如果扭振過大，會通過減震彈簧過濾掉高頻的波動。在實際測試過程中，由于液力變矩器渦輪、泵輪、摩擦片、減震彈簧等處于變速器內部，以扭矩的監測方式并不好進行操作。此文章即討論以記錄轉速的方式監測液力變矩器減弱扭振的狀態，并對監測結果進行主觀和客觀的評價。

3 扭振測試方案

發動機產生的扭振通過液力變矩器傳遞給輸入軸，我們用角加速度來評估振動的幅值，用幅值大小判斷扭振的大小。要測得輸入與輸出的角加速度，我們對發動機轉速和輸入軸轉速進行數據采集，用西門子的LMS軟件進行數據分析。

發動機輸出轉速信號盤有60個齒，以發動機轉速在10006000rpm范圍內轉動，即現有信號盤每個齒能測得10006000hz范圍的頻率，轉速傳感器采用森薩塔電流式霍爾傳感器，最大檢測頻率在8000-12000hz之間。變速器輸入軸上采用相同的信號盤齒數和轉速傳感器進安裝，并在變速器中殼上安裝振動傳感器以監控殼體振動情況。安裝點如圖1所示。傳感器信號線和振動傳感器連接至LMS前端轉速信號口，即可以對轉速進行采集了。

對于整車來講，油門踏板開度即輸出扭矩大小、變速器速比、液力變矩器狀態直接關系到扭振的大小。以下列出不同油門開度、變速器速比狀態下的測試方案。

測試準備：

■整車行駛路面：平直柏油路面或環道，不得有顛簸、路面斷口、碎石等。

■車況：車況滿足預備量產狀態，各模塊功能齊全，變速器控制模塊能夠執行結合、釋放液力變矩器操作，能夠鎖定各檔速比。

■駕駛員：5年以上駕駛工程車經驗。

測試工況以表1規定進行測試，工況分為了液力變矩器釋放和結合兩個不同狀態，在固定速比下，駕駛員持續踩20%、50%、100%WOT油門，使發動機轉速從lOOOrpm上升到5000rpm。

4 評價與數據分析

對測試結果分為主觀評估和數據分析兩個評價。

（l）主觀評估

主觀評估評分值分為1-5分，1分最差，5分最好，3分及以下都應該被整改;實際測試過程中需要根據測試人員實際情況進行評分。如表2。

（2）數據收集與分析

用LMS軟件進行轉速數據收集，在軟件中設置兩個轉速的通道，如圖3。設置振動傳感器的通道。

設置信號跟蹤狀態：定義轉速的電平、脈沖數、以發動機轉速進行跟蹤，從10005000rpm，在上升狀態下以步長1rpm進行采集。如圖4。

設置完成后，即可以按照工況表1進行測試，并做數據收集。

數據在做后處理時，轉速信號以角加速度形式進行輸出，如圖4設置，并對發動機本體階次進行階次切片，選取與發動機本體階次一致的角加速度值來進行評估。

圖5即為在5檔速比下，發動機本體的角加速度（紅色線）與經過液力變矩器后的輸入軸角加速度（綠色線）的對比值，此值峰值應小于400rad/s^2，可以被接受。

5 結束語

變速器的扭振測試關系到變速器本體零件耐久性能和駕駛車輛平順性的關鍵點。用以上測試方法，分別用主觀打分和角加速度測試的方式進行評估能夠總體得到液力變矩器的減震性能，為后期整車耐久路試和平順性調試提供數據支撐。

參考文獻：

[1]蔣忠翰，李高慶等西門子LMS設備介紹及其應用.

[2]李鐵法雷奧液力變矩器技術評審報告

作者簡介——

金科（1985-），男，湖北天門人，本科，主任工程師。研究方向：變速器試驗認證。