高精度变速箱油加注设备的开发运用

李斌超,余建刚, 陆玉凯

(吉利长兴新能源汽车有限公司，浙江长兴 313100)

0 引言

变速箱是汽车动力系统中非常重要的部件，其重要性仅次于发动机。变速箱处于离合器和传动轴之间，它将发动机的动力和转速输出进行调节后，再传给驱动轮，起到调配作用。变速箱性能的好坏直接影响整车驾驶舒适性及燃油经济性，变速箱油的加注精度就是影响变速箱性能重要因素之一。

1 常见变速箱的种类及特点分析

目前常见的变速箱一般分为以下几类：手动变速箱(MT)，主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合达到变速变矩；普通自动变速箱(AT)，由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统等组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩[1]；无级变速箱(CVT)，属于自动变速器的一种，是由两组变速轮盘和一条传动带组成的，所以它比传统自动变速器结构更简单、体积更小[2]；双离合器变速箱(DCT)，主要由双离合器、变速箱、换挡机构和电子液压控制系统等部分组成[3]，变速箱中的两轴式输入轴和自动控制的双离合器是核心部分，它们分别控制奇数挡和偶数挡。

各种变速箱都有着其自身的优缺点，详见表1常见变速箱特点比较。

表1 常见变速箱特点比较

2 各类变速箱油的作用及精度要求

各类变速箱中，都需要变速箱油进行润滑和冷却。变速箱油的过多或过少，都有可能损害变速箱，油液过多可能会造成机件运转阻力过大，或者使得变速箱油起泡变质导致机件异常磨损；油液过少，可能会导致变速箱内部齿轮润滑不到位，运转时容易出现过热现象，导致使用寿命大大降低，影响整车质量[4]。CT变速箱油液除了润滑散热的作用外，同时还担任着压力的传递，过多或过少对换挡及动力传输都有着明显影响，因此双离合器变速箱对其油量的精度要求更加高。所以在生产过程中，必须控制变速箱油液加注量及加注精度，保证油液处于合理位置，保证变速箱的正常运转。表2是常见变速箱油液的作用和加注量要求。

表2 常见变速箱油液的作用和加注量

3 变速箱油加注设备工作原理

在装配生产过程中，加注变速箱油，是利用正压加注设备进行，即利用压缩空气压力，将储液罐中的变速箱油压出，流经高精度流量计，加注至变速箱中。典型变速箱加注设备结构如图1所示。变速箱油加注设备主要具备补液和加注两部分功能。

图1 典型变速箱加注设备结构

储液罐内设置了最低液位和最高液位。当储液罐中液位低于最低液位时，设备PLC发出指令，通过设备内部的隔膜泵，将油液从变速箱补液桶中的变速箱油抽到储液罐中，补液至最高停止。

当按下加注枪上加注按钮时，通过压缩空气给设备的压力，油液从储液罐中流出，经过体积流量计和二次过滤器，由加注枪加注至变速箱中，当体积流量计计数达到设定值时，设备自动停止加注，并打印结果。

4 变速箱油加注精度控制

常规的变速箱油加注设备，影响加注设备的整体精度主要有体积流量计、加注枪管长度以及加注时液体的温度。通常，加注设备是通过体积流量计的精度(2 mL )来控制设备的整体精度；由于管路是一定的，故管路长度的误差可以通过设备程序进行偏差量的修正，将此影响消除。整机设备通过标定用量杯可以检测出整机设备的精度及加注量。常规的变速箱油加注设备其精度一般在±30 mL左右。由于常规变速箱对油量精度要求较低，因此，常规变速箱油一般不需要对温度进行控制。但是由于DCT变速箱对加注精度要求很高，因此必须考虑到温度的影响。图2是典型DCT变速箱油温度和密度的关系曲线。

图2 典型DCT变速箱油温度和密度的关系曲线

由于DCT变速箱油要求在30 ℃时加注6 L,按照此标准，相同质量的变速箱油换算各温度时，其体积值见表3。

从表3可看出，温差在±4 ℃时，其温度带来的误差为18 mL和19 mL，很接近20 mL,加上设备本身的误差，肯定超出DCT变速箱油加注量误差值±20 mL,从表中也能看到温差越大，其相对应的体积误差就越大。在南方地区，冬天和夏天的温差很大，一般总装车间无空调设备，工作温度在0～40 ℃之间，无法做到恒温状态，故在规划变速箱油加注设备时，必须考虑温度因素。

表3 相同质量各温度对应体积

常规变速箱油加注设备在加注DCT油液时，设备需要进行升级，增加温度补偿功能。温度补偿功能升级首先要在加注枪出口前增加一个温度传感器，实现实时读取温度功能；其次，软件程序内需预置温度与密度的曲线；然后，通过温度传感器，每5 s检测一次温度，取温度平均值，参照曲线图，读取该温度下的密度，转换成应该加注的体积，通过流量计进行控制预设的加注量完成加注，保证加注精度。

通过此升级可以将设备的加注精度提高至±0.01 L,完全能满足DCT的高精度加注要求。

5 加注流程

生产过程中，操作人员可以通过设备配备的液晶显示屏，看到实时显示的加注量，设备设有声光报警，一旦循环出错或加注量异常，都会发出警报。当完成整个加注过程后，设备能够自动打印车辆VIN号、加注日期、加注结果、设备将此结果保存并上传至服务器，以便后续进行质量追溯。图3是整个温度补偿升级后的加注操作流程。

图3 温度补偿升级后的加注操作流程

6 结束语

文中通过制定有效的控制策略，通过适当增加硬件及优化控制软件，有效提高变速箱油加注设备的整体加注精度，保证了双离合器变速箱的加注质量。

在规划新加注设备时，为保证整车质量，在选型时就需要与产品开发部门共同确认影响油品精度的相关因素，只有这样才能够有效分析出相对应的解决措施，在保证质量的前提下，降低生产成本。