汽车自动变速器油泵测试系统的研发

ｔｉｏｎ ｎｏｄｅｓ ｔｏ ｃａｌｌ ｔｈｅ ＤＬＬ ｆｉｌｅｓ ｏｆ ＤＡＣ，ａｎｄ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆｏｒ ｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ａ
ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｄｒａｕｌｉｃ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｔｈｅ
・５１３・
显示，有的信号之间有某种特定的关系，须将它们放 到一起构成ＸＹ图：有的信号可以数值、曲线、仪表和
强度的方式呈现。图６为其部分程序框图。
９８０２＝ＳＴＤ－－ＭＯＤＢＵＳ通信； ５３０４＝１一效验方式８Ｎ２： ５３０３＝９．６ｋｂｉ∥ｓ一波特率； ５３０２＝１一站号： １１０５＝１００Ｈｚ一基准频率； １１０３＝８一采用ＣＯＭ口通信； １１０２＝０一由外部控制变频器１给定速度； １００１＝１０一由ＭＯＤＢＵＳ控制变频器启停。 系统采用的通信命令如表１所示。
ｑ．＝ｎＶ
（１）
泵的实际流量ｑ则是考虑油泵泄漏条件下的实 际输出流量。 泵的泄漏损失，通常用容积效率７７。来表示，其 定义为实际流量与理论流量之比，即
７７，＝（ｑ／ｑ。）Ｘ１００％
技测对象 转矩抟感器变频电机
——饥械连接——－主液压回路……－线连接一＋润滑回路 图２
（２）
油泵电测系统结构原理图
（３）功率和效率液压系统在汽车自动变速器 中，主要实现挡位的切换和传动系统的润滑等。因 为没有直接传递动力，因此，如果传递效率低或消耗 功率大，将直接损害了整车的燃油经济性。 油泵是将输入的机械能转换为液压能的装置． 油泵的损失分为机械损失和液压容积损失，油泵的 效率定义为油泵输出的液压功率和输入功率的比 值，也等于油泵机械效率叼。和容积效率卵。的乘积。
４０００４４
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］
Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｉｌ ｐｕｍｐ，ｂｙ ｕｓｉｎｇ
ａｌｌ
ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ＰＣ ｗｉｔｈ ｐｌｕｇ－ｉｎ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ
（１）ＡＢＢ
＇７：ｐｑ，：孕×堕：Ｍ。
』叫
（３）
１０３，Ｐｑ・
式中：Ｐ为输出压力；ｒ为输入转矩；叫为输入角 速度。
ＡＣＳ一５５０变频控制器７．５ｋＷ：
（２）ＨＭ２８高温蓝宝石压力变送器０．１％：
万方数据
．５１２．
汽车工程
２０１３年（第３５卷）第６期
（３）德国ＲＣＣＳ３６质量流量计０．１％； （４）德国ＬＯＲＥＮＺ转速转矩传感器０．２％。 为满足试验的需要。系统中设计了相应的液压 泵站，油泵的输出压力、输人转速和吸油阻力以及油 液的温度分别通过比例阀、变频器、手动节流阀和智
汽车工程 ２０１３年（第３５卷）第６期
Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１３（Ｖ０１．３５）Ｎｏ．６
２０１３０９７
汽车自动变速器油泵测试系统的研发术
杨亚联，宋安兴，陆通，郑扬
（重庆大学，机械传动国家重点实验室，重庆４０００４４）
［摘要】
针对自动变速器油泵性能测试的需求，采用插装数据采集卡的工控机作为系统控制器，采用Ｌａｂ—
表１
指令 站址
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图６数据显示模块部分程序框图
在油泵电测系统中．油泵由变频控制器控制变 频电机驱动，通过控制变频电机的转速可控制油泵 的输出流量；在油泵和变频电机之间安装了转速转 矩传感器，能对油泵系统的输入转速和转矩进行测
量，也可相应计算输入的机械功率；在油泵的出油口
和进油口均安装有压力或真空度传感器．通过质量 流量传感器测量油泵的输出流量：系统的油温由智 能晶闸管控制器进行控制，而油泵的输出压力等由 液压系统的比例阀进行控制。 主要传感器的型号和参数或精度如下：
自动变速器油泵性能参数
自动变速器油泵种类 在现有的自动变速器液压系统中，有多种结构
１．１
形式的油泵：外啮合齿轮泵、内啮合齿轮泵和叶片 泵。其中外啮合齿轮油泵压力脉动大，在自动变速 器中应用很少。 内啮合齿轮泵有内啮合齿轮泵和摆线转子泵． 由于其结构紧凑、生产成本低、自吸性好．在自动变
牵国家自然科学基金项目（５１０７５４１１）和中央高校基本科研项目（ＣＤＪＺＲｌ０２８００１１）资助。 原稿收到日期为２０１１年１２月１泵电测系统的设计
在油泵电测系统的设计中．采用了基于板卡插 槽式的工业控制机集成控制的方案。
本文中选择了在ＩＳＡ、ＰＣＩ等总线有丰富数据采 集卡资源的研华工业计算机平台。为便于软件的开 发和维护。提高人机交互的友好性，采用了基于Ｌａｂ—
发送功能。其简化的发送指令流程如图４所示。
ＶＩＥＷ的编程语言。
路径输入、输出端口。连接的数据包括函数的返回、 设备号、端口、主机ＩＤ和波特率设置。另外，延时和 发送命令配置参数至关重要。发送命令要参考ＣＡＮ
总线帧格式的标准进行，采用标准帧格式发送。其 函数按照ＣＡＮＰｏｒｔＯｐｅｎ、ＣＡＮＩｎｉｔ、ＣＡＮＳｅｔＮｏｒｍａｌ、 ＣＡＮＳｅｎｄＭｓｇ和ＣＡＮＰｏｒｔＣｌｏｓｅ流程即可实现指令的
ｆｏｒ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｏｉｌ Ｐｕｍｐ
Ｙａｎｇ Ｙａｌｉａｎ，Ｓｏｎｇ Ａｎｘｉｎｇ，Ｌｕ Ｔｏｎｇ＆Ｚｈｅｎｇ ｒａｎｇ
Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ
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万方数据
三！！！！∑！！：！！！翌！：！
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速器中得到了广泛的应用。其结构如图１所示。
２油泵电测系统结构
２．１系统特点 在满足油泵系统性能测试需要的同时，本测试 系统具备以下特点。 （１）油泵输入转速可以变化，以进行不同发动
、一…一一‘。
～。÷一
隔板
ｆａ）
机输入转速条件下油泵的性能测试。 （２）油泵输出压力可以调节，以进行不同压力 负载条件下油泵的性能测试。 （３）油泵输入阻力可以调节，以进行不同吸油 阻力条件下油泵的性能测试。 （４）油泵的输入油温和黏度可变，以进行油液 在不同的温度和黏度条件下油泵的性能测试。 （５）能对油泵压力、转速、流量、温度和转矩等 参数进行实时的测量和记录。 ２．２电测系统结构 为实现油泵性能测试，本系统采用了如图２所 示的电测系统结构［１～－。
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图３动态链接库两数部分程序框图 图５
规！Ｊ！ＩＪ库
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漱卜
万方数据
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Ｌａｂ、＇ＩＥｗ模糊控制内部原理图
数据显示模块负责数据分析、处理之后的实时
杨亚联，等：汽车自动变速器油泵测试系统的研发
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
ｏｉｌ ｐｕｍｐ ｉｓ ｆｉｎａｌｌｙ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏ－・ｈｙ・—
ｔｅｓｔ
ｔｅｓｔ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ
ｂｅｎｃｈ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｃｈｉｅｖｅｓ ｔｈｅ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ． ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ；ｔｅｓｔ ｂｅｎｃｈ
（ｂ）
图１
内啮合泵的结构原理图
１．２性能参数 表征自动变速器油泵的主要性能参数有：压力 ｐ、排量ｙ、流量ｇ、转速凡、功率Ⅳ和效率＇７。 （１）压力 齿轮泵的压力可分为表征液压系统 工作能力的油泵输出压力（工作压力，油泵的工作压 力取决于外负载的大小），还有表征油泵自吸和吸油 阻力的油泵进口真空压力。 （２）排量、流量和容积效率齿轮泵的排量ｙ 是指在无泄漏的理想情况下，泵轴每转一周油泵所 排出的油液的容积．它完全取决于油泵自身结构和 参数的物理量。 表征齿轮泵输出流量的参数有理论流量ｑ。与 实际流量ｑ。ｇ。为不考虑油泵泄漏情况的理论输出 流量，它取决于泵的结构参数（排量）和转速ｎ，即
为了能在ＬａｂＶＩＥＷ平台上驱动研华的数据采 集卡，通过ＬａｂＶＩＥＷ所提供的调用库函数节点
ＣＬＦＮ（ｃａｌｌ ｌｉｂｒａｒｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ
图４
ＣＡＮ通信发送指令简化图
ｎｏｄｅ）和代码接口节点 ３．２程序模块化 根据汽车自动变速器油泵电测系统的试验需 要，以模块化编程的方法，按照使用特性把系统划分 为登陆管理、数据采集、分析处理、数据显示、实时存 储与离线回放和转速与油温控制等模块。
能晶闸管控制器进行调节，为了解管道中气泡的产 生程度和情况，还在输入油路上安装了耐高温、透明 的石英玻璃观察管。
现的ＣＡＮＳｅｎｄＭｓｇ函数的部分程序框图。在完成调
用库函数节点所有参数配置之后，采用适合的约定 方式．即可完成ＣＡＮ通信函数的动态链接。 研华的函数库的默认安装路径为Ｗｉｎｄｏｗｓ的
ｓｙｓｔｅｍ３２文件夹，采用动态加载方式后会有相应的
数据采集模块是用来实现对所有数采信号和通
信得到的信号进行数据集成。把所有相应的信号打 包到一起，用于下一步的数据分析。 数据分析处理模块用来分析、处理信号。对于
简单的信号，进行滤波或均值处理；对于控制信号，
由于非线性与多因素时变不确定性，采用ＬａｂＶＩＥＷ 模糊逻辑工具箱（ｆｕｚｚｙ
ｌｏｇｉｃ ｆｏｒ Ｇ
ｃａｒｄ（ＤＡＣ）ａｓ
ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ａｄｏｐｔｉｎｇ
ＬａｂＶＩＥＷ
ｌａｎｇｕａｇｅ ａｎｄ
ＭＯＤＢＵＳ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏＨｅｃｆｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｖａｒｉａｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｔｏｒ，ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ｃａｌｌ ｌｉｂｒａｒｙ ｆｕｎｅ—