電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)效率高、制造維護(hù)成本低等特點(diǎn)，在我國商用車市場具有廣闊的發(fā)展前景。AMT 系統(tǒng)的可靠性是商用車 AMT 變速器走向產(chǎn)品化的重要前提條件。由于實(shí)車考核的局限性，同時(shí)為了滿足商用車 AMT 變速器開發(fā)的要求，需設(shè)計(jì)一種氣動(dòng)式商用車 AMT 變速器下線檢測臺架。
一、氣動(dòng)式商用車 AMT變速器下線檢測臺架整體結(jié)構(gòu)
圖1為AMT變速器下線檢測臺架原理框圖。以變速器試驗(yàn)臺為基礎(chǔ)，新增上位機(jī)裝置、TCU(變速器控制單元)、電源、氣泵空壓機(jī)、USB轉(zhuǎn)CAN控制器和線束等來搭建AMT下線檢測臺架。其中上位機(jī)裝置通過 USB 線 與 USB 轉(zhuǎn)CAN控制器相連，USB轉(zhuǎn)CAN控制器通過線束與TCU相連，TCU通過線束與AMT變速器(執(zhí)行機(jī)構(gòu)+機(jī)械變速器)相連，執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過氣管與氣泵空壓機(jī)相連，TCU和氣泵空壓機(jī)通過電源連接。
圖1 AMT變速器下線檢測臺架原理框圖變速器試驗(yàn)臺包括離合器盤、AMT變速器、傳動(dòng)軸、減速箱和電機(jī)。其中AMT變速器由選換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)和機(jī)械變速器組成，離合器盤與AMT變速器輸入端相連接，AMT變速器輸出端經(jīng)傳動(dòng)軸與減速箱輸入端相連接，減速箱輸出端與電機(jī)相連接。變速器試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。
圖2 變速器試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)示意圖
上位機(jī)裝置使用基于VS軟件自行開發(fā)的應(yīng)用程序(通過C++代碼實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收相關(guān)CAN報(bào)文)，其部分代碼如圖3所示，測試界面如圖4所示。
圖3 自行開發(fā)的應(yīng)用程序部分代碼
圖4 上位機(jī)裝置的測試界面
圖4中，上面部分為檔位按鈕(按下按鈕后發(fā)出相關(guān) CAN 報(bào)文)，下面部分為顯示當(dāng)前檔位、變速器輸入軸/輸出軸轉(zhuǎn)速、閥的狀態(tài)等各類信息。上位機(jī)裝置的軟件可實(shí)現(xiàn)以下功能：
(1)AMT變速器檔位測試。
(2)AMT變速器副軸制動(dòng)器(TB)制動(dòng)性能測試。
(3)AMT變速器相關(guān)電磁閥的觸動(dòng)測試。
(4)實(shí)時(shí)顯示變速器當(dāng)前檔位、轉(zhuǎn)速、選換檔位置、電磁閥狀態(tài)、副軸制動(dòng)器斜率和 AMT 變速器相關(guān)故障信息等。
二、功能實(shí)現(xiàn)與測試
本文所測試的氣動(dòng)式商用車AMT變速器由選換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)和機(jī)械變速器組成，升檔或降檔通過驅(qū)動(dòng)選換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的相關(guān)電磁閥實(shí)現(xiàn)，而AMT變速器上副軸制動(dòng)器(TB)在AMT升檔過程中使變速器傳動(dòng)軸減速，有助于縮短換檔時(shí)間和動(dòng)力中斷時(shí)間，能有效地提升AMT變速器的傳動(dòng)動(dòng)力性。以某氣動(dòng)式10檔AMT變速器為例，其測試方法如下：
(1)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使變速器輸出軸轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在低轉(zhuǎn)速下。
(2)氣泵空壓機(jī)通過氣壓閥給AMT變速器執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入650kPa的氣壓。
(3)上位機(jī)裝置的應(yīng)用程序通過USB轉(zhuǎn)CAN控制器向TCU發(fā)送CAN報(bào)文，TCU接收到CAN報(bào)文后進(jìn)行內(nèi)部軟件分析和計(jì)算，從而驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)臺上AMT變速器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相關(guān)控制閥進(jìn)行選換檔或電磁閥狀態(tài)等測試。同樣TCU也可以給上位機(jī)裝置發(fā)送反饋報(bào)文，上位機(jī)裝置通過解析報(bào)文后可以將當(dāng)前檔位、變速器輸入軸/輸出軸轉(zhuǎn)速、閥的狀態(tài)、AMT變速器是否有相關(guān)故障等各類信息顯示出來。例如進(jìn)行檔位測試，按照“空檔→1檔→…→10檔→…→1檔→ 空檔→倒檔→空檔”的換檔循環(huán)，為驗(yàn)證該系統(tǒng)測試的可靠性，同時(shí)實(shí)時(shí)采集了變速器工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。經(jīng)現(xiàn)場性能測試后，對采集的數(shù)據(jù)通過 VectorCAN 進(jìn)行了篩選分析，其數(shù)據(jù)與測試結(jié)果基本一致。變速器從5檔換向6檔的過程如圖5所示，清晰地展現(xiàn)了變速器主箱和后副箱各電磁閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作狀態(tài)以及輸入軸、輸出軸換檔前后的轉(zhuǎn)速變化。
圖5 變速器5檔升6檔過程
(4)當(dāng) AMT 變速器處于某檔位時(shí)調(diào)節(jié)電機(jī)到高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，由上位機(jī)裝置的應(yīng)用程序向TCU發(fā)送CAN報(bào)文，TCU接收到CAN報(bào)文后進(jìn)行內(nèi)部軟件分析和計(jì)算，使得變速器回空檔后馬上驅(qū)動(dòng)AMT變速器相關(guān)控制閥觸發(fā)副軸制動(dòng)器(TB)進(jìn)行制動(dòng)，制動(dòng)一定時(shí)間后解除制動(dòng)。
(5)通過上位機(jī)裝置的應(yīng)用程序計(jì)算制動(dòng)斜率，由于在觸發(fā)制動(dòng)時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸充氣需要一段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)，制動(dòng)性能不穩(wěn)定，因此計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉這段時(shí)間的影響，這段時(shí)間為t1，其制動(dòng)斜率=(觸發(fā)制動(dòng)t1 后的輸入軸轉(zhuǎn)速-解除制動(dòng)后的輸入軸轉(zhuǎn)速)/(制動(dòng)時(shí)間-t1)。TB制動(dòng)測試結(jié)果分析如圖6所示， 其TB制動(dòng)斜率為4200rpm/s～4300rpm/s。
圖6 TB制動(dòng)測試結(jié)果分析
三、結(jié)語
該商用車AMT變速器下線測試臺架的設(shè)計(jì)，在滿足臺架測試可靠性的前提下，考慮結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動(dòng)可靠、測試方便等，使其達(dá)到最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性能。
參考文獻(xiàn)略