自动变速器电子泵起停耐久测试研究

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：文章介绍了一种专门用于对自动变速器电子泵进行起停耐久测试的试验台架，试验装置使用PLC作为控制器，通过PLC对发动机的起动和停止、电子泵的运行和停止进行控制，试验过程中自动监控运转状态，使用恒温控制装置保证变速器油温在需求范围内，实现了在台架上进行电子泵起停耐久考核。
　　关键词：自动变速器；电子泵；起停；耐久考核
　　中图分类号：U463.212 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2019）06-130-03
　　The Study on STT Endurance Test of Automatic Transmission Electronic Pump
　　Yang Jinmin， Ma Jing， Wang Jun， Zhang Xinliang， Li Xiaolong
　　（Center of Technology， Harbin DongAn Automotive Engine Manufacturing Co.， Ltd， Heilongjiang Harbin 150060）
　　Abstract： This paper introduces a test bench which is specially designed for the endurance test of an automatic transmission electronic pump for lifting and stopping. The test device uses PLC as a controller. Through PLC， the starting and stopping of the engine， the operation and stop of the electronic pump are controlled. The running state is automatically monitored during the test process， and the constant temperature control device is used to guarantee the operation. The transmission oil tempera -ture is within the demand range， and the electronic pump starting and stopping durability assessment is realized on the bench.
　　Keywords： automatic transmission； electronic pump； starting and stopping； endurance test
　　CLC NO.： U463.212 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2019）06-130-03
　　引言
　　随着经济社会的发展，汽车已经逐步普及，汽车数量急剧增加，另一方面，受制于城市交通的承载力有限，一时无法满足数量庞大的交通运输工具的行驶，形成了城市交通中走走停停的現状。同时，城市行驶中无法避免的等红灯现象，也延长了汽车怠速的时间。为了具有更好的驾驶体验，提高舒适性，减少能源浪费，提高汽车的经济性，发动机起停功能应运而生。
　　发动机起停技术实现了临时停车时可以将发动机熄火，起动时发动机迅速点火的功能。这无疑减少等待过程中的燃油消耗，同时，起动的速度也得到保证。同时不影响空调、音响等设备的正常运行。这一技术迅速在发达国家得到了普及。2012年欧洲新上市的汽车中半数以上配备了起停系统。配有该技术的汽车相比普通汽车节油效果在15%左右。随着我国燃油法规的日益严格和环保意识的提高，可以预见，起停技术会以更加迅猛的速度走向市场。
　　作为实现起停技术的核心部件，电子泵是当发动机熄火时，实现变速器处于工作状态的主要部件，为变速器部分油路提供压力。此外，在实现起停功能过程中，起动机和驱动板需要反复带动发动机迅速点火并工作，以实现电子泵和发动机工作的切换。
　　本文研究的主要是模拟道路行进过程中存在的走走停停现象，通过反复起停来考核电子泵、起动机及驱动板的可靠性。相比于实车试验，台架试验优势明显，具备成本低，试验周期短外，也避免了因长期操作而造成驾驶员疲惫进而带来的安全隐患等问题。
　　1 试验原理
　　起停试验是模拟车辆在堵车或者等待红灯时面临临时停车，出现的发动机怠速、熄火到重新起动这一系列过程中电子泵、起动机和驱动板等一系列动作。
　　图1为电子泵起停耐久循环工况，可以看出，变速器处于D1档位，在t1时间内，发动机处于怠速工作状态，此时电子泵处于OFF状态，随后发动机熄火，电子泵开始工作，经历了t2时间后，在起动机和驱动板的驱动下，发动机迅速启动，当发动机转速平稳开始正常工作后，电子泵、起动机停止工作，t3时间内的动作完成。
　　由此可见试验台架需要保证t1、t2及t3时间内，发动机、电子泵及起动机各种完成其动作，完成对油路的控制，同时监控记录电子泵工作时变速器主油压和C1离合器的油压.作为试验主要数据来评判电子泵是否工作正常的主要依据，此外，试验台架需要为试验对象正常工作提供相应的油温、水温等环境。
　　2 起停耐久循环的控制系统
　　6AT电子泵起停耐久试验是通过模拟道路实车行驶过程中反复起停动作来考核试验件的。所以说，实现对发动机、电子泵及起动机的动作控制，是模拟成功的关键。控制系统理所当然的成为试验台架的核心。
　　2.1 三种主流控制方式的比较和选择
　　以目前主流的控制方式，无外乎继电器控制、单片机控制及PLC控制，其优缺点比较见表1。 　　继电器控制是通过对控制信号的通断来实现输入信号和输出信号的控制，而且被广泛应用于各种电路当中。这种控制是通过继电器设备来实现的，因而带来了一个无法避免的问题，复杂的电路控制需要一定数量的控制器，大量的硬件连线无疑增加了工作量，而且适应环境差，一旦发生故障排查难度巨大。而单片机控制体积小，可以通过修改程序来完成不同的任务。但是输入输出较少，对环境适应一般，在具体环境下需要对软硬件进行相应的改造才能实现。
　　相比之下，PLC控制功能强大，操作简单，而且适合工业级生产环境，而且抗干扰能力强，设计容易，安装简单。考虑到试验台架长时间运行、而且面临后期不断修改等问题，相比之下，选用PLC控制无疑是最佳方案。本次试验台架控制，选择三菱FX3U-64M型号的PLC。
　　2.2 PLC控制的逻辑
　　PLC的控制包括准备程序、正式运行程序和计数程序。
　　（1）准备程序，即发动机等试验设备处于预备阶段，完成该阶段后再进行试验程序，并且自动控制完成试验后的停机，图2为准备程序的梯形图。
　　在手动按下开始后，进而接通辅助继电器M0，M0的吸合使控制指示灯的Y003接通，并预备5s的等待时间。
　　（3）在起停耐久试验前后需要考核20万次，为此，需要通过PLC计数器来记录运行次数。特别说明的是，三菱FX3U-64M内置单个计数器最大记录数无法单独满足一次性20万次，需要设置两个计数器共同完成，在图2中，计数器C100记录一万以内的次数，C101的单位为万次。
　　2.3 小结
　　基于PLC控制，可以有效的控制发动机和电子泵的起停，实现对各试验对象的控制。同时利用PLC的计数功能，实现对起停耐久从开始到结束的完全自动控制。这样无疑大大节省了劳动成本。
　　值得说明的一点，目前正在进行P2架构的混动项目研发，所使用的HCU是通过MATLAB等控制技术实现对整车的控制，如果技术成熟后，未来可作为电子泵起停耐久试验控制系统的升级选项，可以丰富控制内容，提供设备的使用寿命，简化硬件连接，降低维护成本，并且省去了部分采集信号的设备。
　　3 试验数据的监控及采集
　　6AT电子泵起停耐久试验是模拟变速器处于D1档位，汽车临时熄火时电子泵为AT主油路及C1离合器提供油压。所以，根据采集主油压和C1离合器油压的数据是判断电子泵是否出现故障的重要依据和试验支撑。
　　现有的PLC程序中，判断是否起停一次的依据是时间，而非发动机是否重新起动。而实际试验过程中，由于火花塞积碳过多等原因，难免会造成发动机未起动成功。因此，需要增加一条对于发动机未起动成功次数的记录，即方便监控人员发现异常，也可以在试验完成后重新补做未成功的起停试验。
　　针对主油路压力和C1离合器压力的采集，采用意昂神州的试验台架数据采集系统。该系统具有多个通道，可以同时监测多个压力和温度。通过数据传输到计算机客户端，并自动保存。
　　针对发动机未起动成功的次数计数，可以依据发动机转速进行判断。当发动机启动成功，发动机转速会在500rmp以上。這样就可以增加两条PLC程序，第一条为监控发动机转速并采集；第二条是增加一条发动机未起动成功次数的计数，将采集来的发动机转速与500rmp进行比较，如果小于该数值，计数器加1。同时将监测到的发动机转速及未起动成功次数通过数据传输到远端计算机上，便于监控。方便发生故障后的及时判断和后续补做未起动成功次数。
　　对试验数据监控采集是获得试验结果的重要支撑。起停功能工作时，主要保持对变速器上的主油压和C1离合器油压工作。这部分是考核电子泵是否正常工作的关键数据。此外，试验中难免遇到发动机未起动成功，如果连续多次出现该现象，则必须引起试验人员的注意。需要排除故障，特别是起动机或者驱动板等试验考核件是否存在故障。
　　4 工况环境的控制
　　为更加真实模拟实车过程中起停工况，需要控制变速器油温至110℃±10℃。同时，起动机工作需要12V直流电压。
　　变速器油温控制采用的是同圆测试的ToCeil-JY恒温系统。该系统温度控制范围在70至140℃之间，进油温度控制精度在±1℃，最大流量200L/min，具备过滤功能，完全能够满足试验需求。
　　12V直流电源采用能华机电的NHWY30-500型号的直流电源。可手动设置30V以内的稳压电源，可以满足试验任务。
　　创造需求的试验工况是保证试验顺利进行的基础。试验中，主要是对变速器油温和起动机电压的需求。采用相应的温控设备和稳压电源，使试验工况的控制获得了保证。
　　5 结束语
　　该套设备现已经全部搭建完成，并且已经应用在6AT起停项目电子泵耐久试验中，目前已经完成三轮6AT起停耐久试验，设备运行稳定，测试数据准确，满足6AT起停项目的试验考核需求。
　　该套设备功能强大，能够根据实车起停过程中发动机、电子泵和起动机各部件动作的控制，实现全程的自动化操作，控制了试验变量，试验数据可信度更高。控制系统可以对试验数据进行监控并采集，特别是可以对是否起停成功进行判断，使试验设备更加智能。工况控制系统全程保证了试验条件的准确性，使模拟更加真实有效。
　　参考文献
　　[1] 魏广杰等.汽车发动机起停技术研究及应用开发[J].西华大学学报（自然科学版），2011，30（5）：14-17.
　　[2] 何仁，刘凯等.发动机智能怠速停止起动系统控制策略的研究[J].汽车工程，2010，32（6）：466-469.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14687653.htm