5010.16638/ki.1671-7988.2018.15.019机械式变速器起步换挡性能测试方法研究吴小海，马骁（陕西法士特汽车传动工程研究院实验中心，陕西 西安 710077）摘 要：机械式变速器起步换挡性能系统及其测试方法是模拟司机起步换挡的过程，为我公司在测试变速器换挡起步性能领域，填补了空白。
文章就从该系统的硬件组成和测试方法等方面做了详细的描述和大量的试验，为该系统的科学系和准确性提供了依据。
关键词：起步换挡；电磁离合器；同步器；自由降速；反应时间中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)15-50-03Research on Test Method of Starting Gearshift Performance for Mechanical TransmissionWu Xiaohai, Ma Xiao（Test Center of Shaanxi FAST Automobile Transmission Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710077） Abstract: The start shifting performance system of MT and its test method simulates the driver's start shifting process, and fills the blank for our company to test the performance of transmission shifting performance. This article makes a detailed description and a large number of tests from the aspects of hardware composition and test methods of the system, and provides a basis for the scientific system and accuracy of the system.Keywords: start shift; electromagnetic clutch; synchronizer; free speed; reaction time CLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)15-50-03引言随着司机对机械式变速器换挡舒适性要求的提高，以及主机厂对变速器起步舒适性要求的提高，不仅仅局限于静态换挡性能，同时对变速器起步换挡性能也有了更多的要求，这就需要变速器有舒适的起步换挡性能，本文结合实际的部分客户的需求，提出了一种测试变速器起步换挡性能的方法。
1 起步换挡性能系统的硬件组成按照车辆起步倒挡的特性，我们团队搭建了一套起步换挡性能系统，保证模拟整车的起步倒挡特性，如图1。
图1 起步换挡性能系统原理图1：驱动电机及飞轮组，2：扭矩仪，3：传动轴，4：换挡机械手，5：选挡机械手，6：电磁离合器开关，7：被测变速器，8：离合器摩擦片，9：转速编码器；10：电磁离合器，11：一轴驱动电机，12:24V 供电电源在以上系统中，1驱动电机及飞轮组提供大惯量，保证在起步的时刻，变速器二轴转速为零；2扭矩仪测试起步换挡过程中的二轴扭矩；4和5是选换挡机械手系统，保证换挡过程中，力量和速度的一致性；6电磁离合器开关，该开作者简介：吴小海，男，江西新余，助理工程师，本科，就职于陕西法士特传动工程研究院实验中心，主要从事变速箱测试类工作。
吴小海 等：机械式变速器起步换挡性能测试方法研究51关借用空挡灯开关，保证当变速器在空挡位置时，电磁离合器通电吸合，将一轴电机的扭矩传递给变速器一轴，当变速器操纵机构没有到空挡位置的时候，电磁离合器开关断开，切断动力输入； 9转速编码器，监控一轴转速的变化情况；10电磁离合器传递或切断一轴电机的扭矩；11一轴驱动电机，模拟发动机为变速器提供动力； 12:24V 电源系统，为电磁离合器提供24V 直流电源。
2 起步换挡性能系统的测试方法如图1所示，当变速器挂到空挡，电磁离合器开关接通，电磁离合器将变速器一轴和一轴电机连接，一轴电机输出扭矩保证动力输入，当换挡杆离开空挡，电磁离合器开关断开，电磁离合器断开动力输入，变速器换挡，二轴有大惯量飞轮组保持二轴静止，从而实现了任何一个挡位（包括倒挡）的起步试验。
图2为电磁离合器实物图。
图2 电磁离合器实物图通过上文的描述，我们通过试验实现了变速器起步换挡性能的测试，但在测试的过程中也一些问题需要优化。
变速器在空挡的时候电磁离合器开关接通，一轴转速提高到某一转速（700rpm ），机械手换挡开始，在0.1秒后，即图3中的S1~T1的时间t1=0.1秒，电磁离合器断电，动力断开，一轴先有一段自由降速从T1~S2，后经过同步器的同步过程S2~S3，将一轴转速降为零。
在以上的过程中，S1~T1之间的时间t1=0.1S 是由于空挡灯开关的行程产生的。
而司机的换挡过程图4，从离合器踏板踩下，动力中断T0开始到换挡杆动作S1的过程定义为反应时间t0，人的反应时间t0大概在0.5~1.0秒之间，人的反应时间内变速器一轴在自由降速。
从图3和图4的同步开始S2的一轴转速比较，图5的一轴转速明显低于图4，所以人在换挡过程中一轴降速更多，因此需要对系统进一步优化。
图3 起步换挡性能系统换挡曲线图图4 人手起步换挡曲线图在某一油温下，变速器挂空挡，电磁离合器开关接通，一轴升速，升到指定转速；电磁离合器开关断开，切断动力输入，不换挡，让一轴自由降速，直到转速为零；从而可以得到被测变速器的一轴转速随时间自由降速的曲线，在该曲线上可以找到人的反应时间t0时刻变速器的一轴转速值。
图5为油温19℃，某变速器，一轴转速稳定到700rpm ，600rpm ，500rpm ，400rpm 四种一轴转速下自由降速的时间和转速曲线的拟合。
图5 一轴自由降速与时间的拟合曲线表1是油温19℃，一轴稳定转速700rpm ，一轴自由降速的数据。
表1从图5，可以看出， 4种指定一轴转速自由降速的拟合度很好，所以就可以得到人在换挡过程中，人的反应时间t0对应的一轴转速，是t0+t1（t1=0.1s ）时刻，表1中的一轴转速，将该转速作为起步换挡性能系统一轴转速。
3 测试数据分析图6 油温19℃，空挡→1挡起步换挡性能曲线图汽车实用技术52 试验使用某变速器，油温19℃，模拟发动机的怠速为700rpm 时，人的反应时间为t0=0.6和t0=0.8秒时的起步换挡性能。
所以从表1可以得到t1=0.7和0.9秒的一轴转速是186rpm 和122rpm 。
表2图6为一轴转速186rpm ，从空挡→1挡的起步换挡曲线图。
从S1机械手开始换挡，T1一轴转速开始降速，T1~S2为变速器一轴自由降速阶段，S2~S3为同步过程，从S1到S5为整个起步换挡过程。
测试的试验数据见表2。
从以上的数据可以得到，一轴的转速越高，同步时间越长，同步冲量就越大，这符合同步器的换挡规律。
4 总结起步换挡性能系统的搭建和起步换挡测试方法的研究现在没有统一的标准，本文的方法是结合车辆的起步换挡特性和客户对起步换挡性能的要求而设计的，通过试验数据和理论数据的对比，两者数据很接近，从而证明了该方法的科学性和准确性。
（上接第27页）而避免传统起动时的加浓导致油耗和排放变差。
（2）发动机工作在外特性区域，是指在满足驾驶员需求扭矩的情况下，通过BSG 的充放电功能，维持发动机运行在万有特效区域内，从而降低油耗。
（3）能量回收，是指在滑行阶段和制动阶段，可以利用电机发电产生能量储蓄在48V 动力电池中，此部分能量用作BSG 提供动力，避免了滑行和制动过程中能量的损失。
4 实车测试与结果分析对于48V 混动控制系统的设计方案，在NEDC 工况下与传统车在转毂上进行对比测试，以证明48V 混动系统对整车油耗的贡献度。
试验两台车辆除混动模块区别外，其他参数均相同。
按照国五法规规定的加载系数在转毂进行加载，采用NEDC 循环测试，试验车辆排出废气经过稀释后进入CVS-4000型定容采样系统和AMA-4000型气态排放物分析系统，试验对比结果见下表。
表1 实车排放及油耗结果对比为保证试验的一致性，在排放开始前将12V 电池充满电， 采集多组结果，保证数据的可靠性。
从试验结果看，混动模式对排放的影响不明显，但对油耗的贡献较为明显，可以实现节油15%左右。
5 结论本文基于48V 混动系统在整车上的应用方案进行了研究，主要利用常规驾驶过程中的起停技术，电机助力，以及能量回收等技术，实现了整车利用48V 混动技术的节油目的。
通过在实车上的测试及运用，表明48V 混动技术对试验目标整车油耗有15%的油耗贡献度。
但是48V 混动技术的发展还不仅仅局限于此，48V 作为国家规定的低压电压范围，在整车绝缘防护等方面可以节约很多的成本，所以国内对于48V 混动技术的运用还在不断的探索中，希望本文对后续的研究有一定的意义。
参考文献[1] 舒红,秦大同,胡建军等.混合动力汽车控制策略研究现状及发展趋势[J].重庆大学学报(自然科学版).2011,24(6).[2] 刘巨江,何宇,连学通等.48V BSG 混合动力系统控制策略开发及试验研究[J].车用发动机,2016(4):44-50.[3] 赵冬昶,王昊,禹如杰等.48V 汽车电气系统怠速启停技术应用趋势分析[J].汽车工业研究,2015(10):41-47.[4] 赵治国,杨云云,何露等.48V 微混HEV BOOST 模式转矩瞬态优化控制[J].汽车技术.2015(7):46-51.[5] 刘永长.内燃机原理[M].武汉:华中科技大学出版社,2007.[6] 陈家瑞.汽车构造[M].北京:机型工业出版社,2005.。