汽车自动变速器综合性能台架试验项目设计_董铸荣

１前言目前，对汽车自动变速器的实车试验主要有手动换挡试验、失速试验、时滞试验、油压试验和道路试验等［１］，目的是发现变速器存在的问题及故障所在的部位，确定相应的维修方法。

随着汽车自动变速器综合性能检测台的开发，用台架试验取代实车试验越来越受到相关行业的欢迎。

但由于受检测台性能、试验方法、仪器仪表、试验环境等影响，会使台架试验结果产生较大的差异。

目前汽车自动变速器的测试尚未有统一的标准，因此需要参照实车试验及相关的试验标准制订台架试验方法。

本文以自行开发的汽车自动变速器综合性能检测台为基础，开发汽车自动变速器台架试验项目，以提高台架试验的测试水平。

２汽车自动变速器综合性能检测台的组成与功能所开发的汽车自动变速器综合性能检测台由动力部分（包括２２ｋＷ主电机、变频器、主电机座、安装台等）、负载部分（包括电涡流测功机、控制电气以及辅助制动装置）及测控部分（包括传感器、测控软件和硬件等）组成，如图１所示。

该汽车自动变速器综合性能检测台可实现对前置前驱及前置后驱自动变速器和具有反转能力的自动变速器的测试；可模拟行车电脑，输出开关量电压或占空比可调电压来控制电磁阀，适用于对现有变速器的故障诊断和对修复后变速器进行各项综合性能检测，避免了在维修未达到性能要求时反复从车辆上拆装变速器的情况，提高了维修效率和质量；也可用于变速器教学和研究机构检测、评价自动变速器的各项性能。

３汽车自动变速器综合性能台架试验项目以丰田佳美（ＴｏｙｏｔａＣａｍｒｙ）Ａ５４０Ｅ型前驱自动4广东省２００４年科技计划项目（２００４Ｂ１０２０１０１９）。

汽车自动变速器综合性能台架试验项目设计9董铸荣贺萍（深圳职业技术学院）【摘要】以开发的汽车自动变速器综合性能检测台为基础，对照汽车自动变速器的实车试验，设计开发了６项台架试验项目。

介绍了各试验项目的试验目的、试验方法与特点。

经试验分析表明，以检测台为基础的６项台架试验项目能够全面地检测汽车自动变速器的各项性能，可替代实车试验，为故障诊断提供参考。

主题词：自动变速器性能台架试验设计中图分类号：Ｕ４６３．２１２文献标识码：Ａ文章编号：１０００－３７０３（２００７）０７－００３１－０３ＤｅｓｉｇｎｏｆＢｅｎｃｈＴｅｓｔＩｔｅｍｓｆｏｒＳｙｎｔｈｅｓｉｓＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＶｅｈｉｃｌｅＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＤｏｎｇＺｈｕｒｏｎｇ，ＨｅＰｉｎｇ（ＳｈｅｎｚｈｅｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ）【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｅｓｔｂｅｎｃｈｏｆｓｙｎｔｈｅｓｉｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｆｏｒｖｅｈｉｃｌｅａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｃｏｎｔｒａｓｔｉｎｇｗｉｔｈｃｏｍｐｌｅｔｅｖｅｈｉｃｌｅｔｅｓｔｏｆｖｅｈｉｃｌｅａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｓｉｘｂｅｎｃｈｔｅｓｔｉｔｅｍｓａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅｔｅｓｔｐｕｒｐｏｓｅ，ｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄａｎｄｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｓｔｉｔｅｍｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｉｘｂｅｎｃｈｔｅｓｔｉｔｅｍｓｃａｎｉｎｓｐｅｃｔｔｈｅｄｉｆｆｅｒ－ｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｍａｙｒｅｐｌａｃｅｔｈｅｃｏｍｐｌｅｔｅｖｅｈｉｃｌｅｔｅｓｔ，ａｎｄｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏｔｒｏｕｂｌｅｄｉａｇｎｏｓｉｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，Ｂｅｎｃｈｔｅｓｔ，Ｄｅｓｉｇｎ负载部分自动变速器动力部分安装台架测控部分变速器为例，并参考相关的国家标准，设计了以下的台架试验项目。

３．１手动换挡试验手动换挡试验可替代实车试验的相同试验项目，用于确定变速器故障是发生于机械系统还是电子控制系统。

启动检测台，使输入转速稳定在６５０±５０ｒ／ｍｉｎ（怠速），不加载，锁止离合器不锁止，２个换挡电磁阀都处于“ＯＦＦ”位置。

将手动换挡杆分别置于Ｐ挡至Ｌ挡所有位置，检查在不同换挡杆位置时变速器输出轴状态是否与挡位标准相符。

Ａ５４０Ｅ自动变速器换挡杆不同位置时的标准状态如表１所列。

表１Ａ５４０Ｅ自动变速器换挡杆不同位置时的标准状态不同车型的电控自动变速器在脱开换挡电磁阀线束后，换挡杆位置与变速器实际工作挡位的对应关系不尽相同，需要根据车型手册确定。

如果在检测台上每一挡位动作都正常，而装车后运转又不正常，则说明故障可能出现在电子控制系统，如车速传感器、节气门位置传感器、主控制器、电磁阀等；若有一挡位动作异常，则说明故障是在变速器机械系统，如换挡阀、换挡杆位置等，则必须进行其它项目的试验。

对于汽车自动变速器教学部门和科研机构而言，利用检测台进行手动换挡试验，试验条件好，测试仪表安装简单，方便可行，可替代用实车进行试验。

３．２油压试验该试验用于检测液压控制装置中各种阀的作用油压是否正常。

有的自动变速器每个挡位都有对应的测试孔，而Ａ５４０Ｅ型自动变速器只有主油路油压测试孔，因此只测试主油压即可。

３．２．１前进挡和倒挡主油压测试启动检测台，使输入转速稳定在６５０±５０ｒ／ｍｉｎ（怠速），不加载，锁止离合器不锁止，将换挡杆分别置于Ｄ挡和Ｒ挡，在负荷阀开度为０情况下分别测量主油压，并与标准值进行比较，表２为Ａ５４０Ｅ自动变速器主油压标准值。

表２Ａ５４０Ｅ自动变速器主油压标准值将负荷阀开到最大，分别测量此时换挡杆在Ｄ挡和Ｒ挡的主油压，再与标准值比较。

若试验测试数据与表２的标准值不符，则说明出现了自动变速器打滑、换挡冲击、升挡过迟等与主油路油压异常相关的故障。

通常在实车试验时，采用怠速和失速两种状态测试主油压。

在失速状态下，负荷阀开到最大，发动机的转速和输出功率会急速提高，对操作安全影响很大。

根据自动变速器原理，主油压主要与负荷阀开度有关，因此在台架试验中取消了发动机，只要拉动负荷阀拉索就可直接观察主油压的变化。

反复试验结果表明，用台架试验替代实车试验是完全可行的。

３．２．２前进挡主油压与负荷关系测试该项测试可更直观地观察到主油压与负荷阀开度的关系，从而判断负荷阀及主调压阀的性能指标。

启动检测台，使输入转速稳定在６５０±５０ｒ／ｍｉｎ（怠速），不加载，锁止离合器不锁止，将换挡杆置于Ｄ挡，测量负荷阀开度分别为０、２０％、４０％、６０％、８０％、１００％时的主油压。

Ａ５４０Ｅ自动变速器测试结果如表３所列。

表３Ａ５４０Ｅ自动变速器负荷阀开度与主油压试验数据表２数据表明，该变速器油压过高，易造成换挡冲击。

经拆卸变速器检查发现，该变速器存在主油路调压阀卡死故障。

３．３时滞试验该试验项目可替代实车试验的同类项目，通过检测换挡迟滞时间的长短来判断主油压及换挡执行元件的工作是否正常。

启动检测台，使输入转速稳定在６５０±５０ｒ／ｍｉｎ（怠速），施加一定负载，将换挡杆从Ｎ挡换至Ｄ挡，测试从手动换挡开始到输出轴开始转动的时间。

回到Ｎ挡后，再从Ｎ挡换至Ｒ挡，同样测试时间。

一般来说，从Ｎ挡至Ｄ挡的时间滞后应小于１．２ｓ；从Ｎ挡换至Ｒ挡的时间滞后应小于１．５ｓ。

由于该试验没有特别要求，所以对实车试验的可替代性好。

如果该试验中测得的时间在规定值范围内，说明变速器部件和主油压正常。

若Ｎ挡至Ｄ挡的时滞时间过长，说明主油压过低，或前进挡离合器摩擦片磨损过大，或前进挡单向离合器工作不换挡杆位置ＰＲＮＤ２Ｌ挡位标准锁爪锁紧倒挡空挡４挡（超速挡）３挡１挡负荷阀开度／％Ｄ挡主油压／ＭＰａＲ挡主油压／ＭＰａ０（怠速）０．３６３～０．４２２０．６１８～０．７９４１００（全负荷）０．９～１．０１．６～１．８负荷阀开度／％主油压／ＭＰａ００．８２００．９４０１．２６０１．４８０１．６１００１．７良；若Ｎ挡至Ｒ挡的时滞时间过长，说明倒挡主油压过低，倒挡离合器或倒挡制动器磨损过大或工作不良。

３．４挡位传动比试验该试验通过控制电磁阀通、断电，检测在换挡规律下输出轴速度能否正常升、降，从而判断换挡电磁阀工作是否正常、各挡的执行机构（如离合器、制动器）有无损坏以及执行机构的工作油压是否适当。

启动检测台，使输入转速稳定在６５０±５０ｒ／ｍｉｎ（怠速），将换挡杆置于Ｄ挡和Ｒ挡，将锁止离合器锁止，同时施加一定负载，检测Ｄ挡时１、２、３、４挡和倒挡的输入、输出转速，计算传动比试验值，并与标准传动比进行对比。

表４为Ａ５４０Ｅ自动变速器挡位传动比（主减速比为４．０５３）测试数据。

表４Ａ５４０Ｅ自动变速器挡位传动比试验数据由表４可见，试验值与标准值十分吻合，说明该变速器性能正常。

该试验项目对于判断变速器是否正常换挡很直接，同时锁止离合器正常工作后，基本消除了液力变扭器对传动比的影响。

３．５传递扭矩试验由于用电机做检测台动力，受电机额定功率和额定扭矩的限制（主电机额定功率为２２ｋＷ、额定扭矩为１９１Ｎ・ｍ）而无法做失速试验。

本试验的目的是在现有条件下做最大传递扭矩试验，以此来代替失速试验，用于检测变速器的综合性能，包括液力变扭器单向离合器功能、齿轮变速系统的离合器和制动器是否打滑等。

启动检测台，使输入转速稳定在１５００ｒ／ｍｉｎ，将锁止离合器锁止，测试在无负载和负载扭矩为５００Ｎ・ｍ时各挡转速。

Ａ５４０Ｅ自动变速器试验结果如表５所列。

表５Ａ５４０Ｅ自动变速器传递扭矩试验数据ｒ／ｍｉｎ由表５可看出，施加负载前、后的输出转速变化不大，可以认为该变速器的各换挡离合器和制动器工作正常。

对Ａ５４０Ｅ变速器进行本试验时，由于主减速器的减速作用，电涡流测功机可能无法提供足够的负载，则可用辅助制动装置加载。

在进行本试验前，应判断锁止离合器和工作油压是否良好。

在试验中，如果在施加负载前、后各挡转速没有明显下降，说明各挡执行器工作良好；如果每个挡位的转速均出现明显下降，则可能是超速挡单向离合器故障。

３．６液力变扭器速比试验该试验是在换挡离合器工作情况良好（换挡离合器不允许打滑）的前提下进行的，用于检测锁止离合器能否完全锁止及液力变扭器是否正常。

如果锁止离合器锁止时输出转速在负载扭矩增加情况下基本保持不变，则锁止离合器能完全锁止。

如果随负载扭矩的增加，速比逐渐增加，并符合特性曲线规律（图２中的扭矩比Ｋ线），则液力变扭器工作正常［２，３］；否则说明液力变扭器有故障，应拆检。

图２液力变扭器特性曲线启动检测台，输入转速稳定在１５００ｒ／ｍｉｎ，将换挡杆置于Ｄ挡，按换挡规律将电磁阀置于直接挡状态（Ａ５４０Ｅ为３挡），分别测试不同负载扭矩（本检测台测功机可达５００Ｎ・ｍ）时锁止离合器锁止和不锁止时的输出转速以及离合器不锁止时的输入扭矩和负载扭矩（表６），同时计算速比和扭矩比（应消除主减速比４．０５３的影响），绘制曲线并与参照值比较。