高精度變速箱油加注設備的開發運用

李斌超,余建剛, 陸玉凱

(吉利長興新能源汽車有限公司，浙江長興 313100)

0 引言

變速箱是汽車動力系統中非常重要的部件，其重要性僅次于發動機。變速箱處于離合器和傳動軸之間，它將發動機的動力和轉速輸出進行調節后，再傳給驅動輪，起到調配作用。變速箱性能的好壞直接影響整車駕駛舒適性及燃油經濟性，變速箱油的加注精度就是影響變速箱性能重要因素之一。

1 常見變速箱的種類及特點分析

目前常見的變速箱一般分為以下幾類：手動變速箱(MT)，主要由齒輪和軸組成，通過不同的齒輪組合達到變速變矩；普通自動變速箱(AT)，由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統等組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達到變速變矩[1]；無級變速箱(CVT)，屬于自動變速器的一種，是由兩組變速輪盤和一條傳動帶組成的，所以它比傳統自動變速器結構更簡單、體積更小[2]；雙離合器變速箱(DCT)，主要由雙離合器、變速箱、換擋機構和電子液壓控制系統等部分組成[3]，變速箱中的兩軸式輸入軸和自動控制的雙離合器是核心部分，它們分別控制奇數擋和偶數擋。

各種變速箱都有著其自身的優缺點，詳見表1常見變速箱特點比較。

表1 常見變速箱特點比較

2 各類變速箱油的作用及精度要求

各類變速箱中，都需要變速箱油進行潤滑和冷卻。變速箱油的過多或過少，都有可能損害變速箱，油液過多可能會造成機件運轉阻力過大，或者使得變速箱油起泡變質導致機件異常磨損；油液過少，可能會導致變速箱內部齒輪潤滑不到位，運轉時容易出現過熱現象，導致使用壽命大大降低，影響整車質量[4]。CT變速箱油液除了潤滑散熱的作用外，同時還擔任著壓力的傳遞，過多或過少對換擋及動力傳輸都有著明顯影響，因此雙離合器變速箱對其油量的精度要求更加高。所以在生產過程中，必須控制變速箱油液加注量及加注精度，保證油液處于合理位置，保證變速箱的正常運轉。表2是常見變速箱油液的作用和加注量要求。

表2 常見變速箱油液的作用和加注量

3 變速箱油加注設備工作原理

在裝配生產過程中，加注變速箱油，是利用正壓加注設備進行，即利用壓縮空氣壓力，將儲液罐中的變速箱油壓出，流經高精度流量計，加注至變速箱中。典型變速箱加注設備結構如圖1所示。變速箱油加注設備主要具備補液和加注兩部分功能。

圖1 典型變速箱加注設備結構

儲液罐內設置了最低液位和最高液位。當儲液罐中液位低于最低液位時，設備PLC發出指令，通過設備內部的隔膜泵，將油液從變速箱補液桶中的變速箱油抽到儲液罐中，補液至最高停止。

當按下加注槍上加注按鈕時，通過壓縮空氣給設備的壓力，油液從儲液罐中流出，經過體積流量計和二次過濾器，由加注槍加注至變速箱中，當體積流量計計數達到設定值時，設備自動停止加注，并打印結果。

4 變速箱油加注精度控制

常規的變速箱油加注設備，影響加注設備的整體精度主要有體積流量計、加注槍管長度以及加注時液體的溫度。通常，加注設備是通過體積流量計的精度(2 mL )來控制設備的整體精度；由于管路是一定的，故管路長度的誤差可以通過設備程序進行偏差量的修正，將此影響消除。整機設備通過標定用量杯可以檢測出整機設備的精度及加注量。常規的變速箱油加注設備其精度一般在±30 mL左右。由于常規變速箱對油量精度要求較低，因此，常規變速箱油一般不需要對溫度進行控制。但是由于DCT變速箱對加注精度要求很高，因此必須考慮到溫度的影響。圖2是典型DCT變速箱油溫度和密度的關系曲線。

圖2 典型DCT變速箱油溫度和密度的關系曲線

由于DCT變速箱油要求在30 ℃時加注6 L,按照此標準，相同質量的變速箱油換算各溫度時，其體積值見表3。

從表3可看出，溫差在±4 ℃時，其溫度帶來的誤差為18 mL和19 mL，很接近20 mL,加上設備本身的誤差，肯定超出DCT變速箱油加注量誤差值±20 mL,從表中也能看到溫差越大，其相對應的體積誤差就越大。在南方地區，冬天和夏天的溫差很大，一般總裝車間無空調設備，工作溫度在0～40 ℃之間，無法做到恒溫狀態，故在規劃變速箱油加注設備時，必須考慮溫度因素。

表3 相同質量各溫度對應體積

常規變速箱油加注設備在加注DCT油液時，設備需要進行升級，增加溫度補償功能。溫度補償功能升級首先要在加注槍出口前增加一個溫度傳感器，實現實時讀取溫度功能；其次，軟件程序內需預置溫度與密度的曲線；然后，通過溫度傳感器，每5 s檢測一次溫度，取溫度平均值，參照曲線圖，讀取該溫度下的密度，轉換成應該加注的體積，通過流量計進行控制預設的加注量完成加注，保證加注精度。

通過此升級可以將設備的加注精度提高至±0.01 L,完全能滿足DCT的高精度加注要求。

5 加注流程

生產過程中，操作人員可以通過設備配備的液晶顯示屏，看到實時顯示的加注量，設備設有聲光報警，一旦循環出錯或加注量異常，都會發出警報。當完成整個加注過程后，設備能夠自動打印車輛VIN號、加注日期、加注結果、設備將此結果保存并上傳至服務器，以便后續進行質量追溯。圖3是整個溫度補償升級后的加注操作流程。

圖3 溫度補償升級后的加注操作流程

6 結束語

文中通過制定有效的控制策略，通過適當增加硬件及優化控制軟件，有效提高變速箱油加注設備的整體加注精度，保證了雙離合器變速箱的加注質量。

在規劃新加注設備時，為保證整車質量，在選型時就需要與產品開發部門共同確認影響油品精度的相關因素，只有這樣才能夠有效分析出相對應的解決措施，在保證質量的前提下，降低生產成本。