車用變速器內(nèi)電磁閥高性能測(cè)試
電磁閥作為DCT變速箱內(nèi)部的關(guān)鍵元器件其性能的好壞直接影響變速箱的性能。
電磁閥測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)需要在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上模擬實(shí)車用電磁閥的工況，通過數(shù)據(jù)采集、分析、判斷電磁閥性能的各項(xiàng)指標(biāo)，以達(dá)到更優(yōu)化ＤＣＴ變速箱的設(shè)計(jì)。
DCT（DualClutchTransmission）變速箱對(duì)國(guó)內(nèi)的汽車制造廠家來說是一個(gè)新鮮的事物，中國(guó)目前能自主研發(fā)DCT變速箱的廠家很少，相應(yīng)的DCT變速箱內(nèi)重要部件 - 電磁閥的測(cè)試設(shè)備也就顯得非常重要。
電磁閥測(cè)試設(shè)備是整個(gè)DCT變速箱研發(fā)項(xiàng)目中關(guān)鍵的測(cè)試設(shè)備，目前世界上電磁閥測(cè)試設(shè)備做的比較成熟的主要是德國(guó)、日本的公司。
對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)來說做這樣的設(shè)備的是一個(gè)挑戰(zhàn)，做好這樣的設(shè)備對(duì)民族汽車工業(yè)來說也會(huì)起到促進(jìn)的作用。
電磁閥性能試驗(yàn)臺(tái)用于電磁閥總成在不同溫度和不同流量及壓力條件下通過控制閥體電流從而控制電磁閥的輸出流量及壓力的高精度試驗(yàn)設(shè)備。
通過對(duì)電磁閥電流、壓力、流量信號(hào)的高速采集，依據(jù)圖表及數(shù)據(jù)分析的方式來對(duì)電磁閥的動(dòng)作性能以及電磁閥的穩(wěn)定性、遲滯、重復(fù)性的分析研究。
一、引言
對(duì)于國(guó)產(chǎn)車企而言，動(dòng)力總成等汽車關(guān)鍵核心技術(shù)一直是我們的短板，變速器部分同樣也不例外，在以大眾汽車為首的合資品牌紛紛推出自己的雙離合變速器的時(shí)候，國(guó)產(chǎn)車的4AT、5AT明顯顯得有些落后，在技術(shù)上的努力和突破對(duì)于自主品牌而言顯得尤為重要。
同時(shí)近幾年自動(dòng)擋車型的銷量逐步上升，于此同時(shí)，處于燃油經(jīng)濟(jì)性的考慮，更加省油高效的自動(dòng)變速器的需求也在日益增長(zhǎng)。
這些都促使自主品牌對(duì)DCT變速器的研發(fā)成為志在必行之事。
電磁閥作為DCT變速箱內(nèi)部的關(guān)鍵元器件其性能的好壞直接影響變速箱的性能。
電磁閥測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)需要在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上模擬實(shí)車用電磁閥的工況，通過數(shù)據(jù)采集、分析、判斷電磁閥性能的各項(xiàng)指標(biāo)，以達(dá)到更優(yōu)化ＤＣＴ變速箱的設(shè)計(jì)。
二、電磁閥測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)背景和開發(fā)理念
汽車正常工作時(shí)，ＴＣＵ發(fā)出命令控制電磁閥，通過對(duì)變速箱內(nèi)部電磁閥的電流控制達(dá)到換擋及潤(rùn)滑的要求，電磁閥在不同的溫度環(huán)境下，其Ｐ - Ｉ，Ｑ - Ｉ特性會(huì)有不同的表現(xiàn)形式。
在實(shí)車上應(yīng)用時(shí)，要求電磁閥響應(yīng)快，可靠性高。
變速箱內(nèi)部電磁閥
系統(tǒng)開發(fā)理念：為了盡可能的模擬實(shí)車的工況，測(cè)控系統(tǒng)必須搭建和實(shí)車一樣的工作環(huán)境，因此該測(cè)控系統(tǒng)必須滿足三個(gè)基本的條件 - 溫度、流量、壓力。
為此液壓站的產(chǎn)生就成了測(cè)控系統(tǒng)的必然，由液壓站提供和實(shí)車類似的油源。
在環(huán)境條件建立完成后，對(duì)于電磁閥閥控制需要有電流控制器，以便發(fā)出和ＴＣＵ功能一致的控制電流，通過對(duì)電磁閥的電流控制，達(dá)到換擋及潤(rùn)滑的要求。
*后通過ＮＩ的高速數(shù)據(jù)采集卡，充分利用ＮＩ系統(tǒng)的實(shí)時(shí)采集功能對(duì)采集到的電流、流量、壓力三個(gè)重要的參數(shù)進(jìn)行曲線擬合，數(shù)據(jù)分析，來判斷電磁閥性能的要求。
三、電磁閥測(cè)控系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)
電磁閥測(cè)控系統(tǒng)包括液壓站、機(jī)械臺(tái)架、電控柜、操作柜共４個(gè)部分組成。
液壓站提供液壓動(dòng)力源，模擬實(shí)車內(nèi)油泵的工況
機(jī)械臺(tái)架提供被測(cè)件的工作平臺(tái)，包括管路、傳感器、工裝的安裝平臺(tái)
控制柜為電機(jī)等提供動(dòng)力
操作柜為圖表顯示、被測(cè)對(duì)象的控制、數(shù)據(jù)的采集及處理
3、1 硬件的總體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用PXI總線，在硬件資源方面采用基于PXI總線功能強(qiáng)大的模塊化虛擬儀器，充分發(fā)揮了PXI總線的優(yōu)勢(shì)，從而為電磁閥進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的測(cè)試提供硬件保障。
測(cè)試系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：主控單元主要對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和分析，信號(hào)輸出部分是給被測(cè)對(duì)象提供激勵(lì)信號(hào)，信號(hào)采集部分是采集被測(cè)板卡的輸出信號(hào)，信號(hào)調(diào)理板是對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理及接口轉(zhuǎn)換，電源部分是給被測(cè)試板卡、數(shù)字板卡及轉(zhuǎn)接板供電。
為了實(shí)現(xiàn)高精度電磁閥及閥體控制特性的測(cè)量試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)在設(shè)計(jì)初期的選型階段就注意對(duì)測(cè)量設(shè)備以及傳感器的精度要求，例如本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用了德國(guó)KEM高精度質(zhì)量流量計(jì)、Kulite壓力傳感器等，這些精度比較高的傳感器的選用能夠極大地提高實(shí)驗(yàn)臺(tái)的測(cè)控精度。
本系統(tǒng)硬件主要包括UPS，３塊測(cè)控板卡，一個(gè)PXI總線機(jī)箱，一個(gè)工控機(jī)，和一臺(tái)打印機(jī)等。
PXI總線機(jī)箱里的板卡可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、信號(hào)輸出，頻率采集，上層軟件采用LABVIEW進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化測(cè)試，上位機(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面，打印機(jī)可以將測(cè)試結(jié)果進(jìn)行打印輸出。
3、2 軟件的總體設(shè)計(jì)
本測(cè)試系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定、儀器配置、測(cè)試激勵(lì)的產(chǎn)生、響應(yīng)數(shù)據(jù)的采集、測(cè)試結(jié)果的判斷、故障定位和報(bào)表生成等，都是在系統(tǒng)軟件的控制下完成的。
本測(cè)試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)遵循模塊化設(shè)計(jì)原則，采用LabVIEW開發(fā)環(huán)境進(jìn)行編程，采用軟件編程方式極大限度的對(duì)硬件資源進(jìn)行配置和使用，使系統(tǒng)的通用型、可重用性以及可拓展性得到極大的提高，設(shè)計(jì)了豐富的人機(jī)交互界面，保證試驗(yàn)操作直觀簡(jiǎn)單，并且能實(shí)時(shí)顯示測(cè)試數(shù)據(jù)、定位故障回路。
本測(cè)試軟件主要由上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件兩部分構(gòu)成。
上位機(jī)軟件主要完成數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、參數(shù)設(shè)定及控制命令的發(fā)出。
下位機(jī)軟件主要完成傳感器信號(hào)的采集、數(shù)據(jù)的處理及激勵(lì)信號(hào)的生成。
上下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸使用ＮＩ流行的共享變量的方式。
共享變量的信號(hào)傳輸方式有編程簡(jiǎn)單，傳輸速率高的特點(diǎn)。
下位機(jī)軟件在整個(gè)測(cè)試軟件中占有極其重要的作用，當(dāng)然*復(fù)雜的也是下位機(jī)軟件，其主要有三大部分組成：ＡＩＯ部分、ＤＩＯ部分及邏輯控制部分。
四、測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)實(shí)現(xiàn)及成果展示
下面從模擬量測(cè)量及輸出詳細(xì)論述利用NI公司PXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及LabVIEW圖形化開發(fā)平臺(tái)開發(fā)電磁閥測(cè)試過程。
4、1 模擬量測(cè)量
模擬量測(cè)量主要是指?jìng)鞲衅餍盘?hào)的采集，在電磁閥測(cè)試系統(tǒng)中選擇的傳感器都是輸出0—10V電壓標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器。
對(duì)于這類的傳感器無(wú)需信號(hào)變換即可輸入到NIPXI6225采集模塊中。
對(duì)于傳感器信號(hào)的接線方式，使用了差分接法，對(duì)抑制干擾起到了很好的作用，同時(shí)因電磁閥需要做微觀性能分析，其通道的采樣率設(shè)定為6K，這樣就很好的保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性及微觀分析要求。
4、2 模擬量輸出
模擬量輸出是指電磁閥激勵(lì)信號(hào)的輸出，通過NIPXI6723板卡輸出0—10V電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)電磁閥控制器，電磁閥控制器輸出一個(gè)根據(jù)要求信號(hào)生成的電流信號(hào)來控制電磁閥，通過上位機(jī)來觀察電磁閥在不同的激勵(lì)電流下的波形曲線。
4、3 人機(jī)交互界面開發(fā)
其操作功能包括：
（1）開始運(yùn)行：進(jìn)入測(cè)試系統(tǒng)，開始采集傳感器信號(hào)；
（2）實(shí)驗(yàn)開始：對(duì)被測(cè)件的各項(xiàng)工況設(shè)定完成后，開始進(jìn)行電磁閥實(shí)驗(yàn)；
（3）數(shù)據(jù)保存：點(diǎn)擊該按鈕，數(shù)據(jù)將以TDMS的格式保存在硬盤中；（4）退出：退出測(cè)控程序。
4、4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
本測(cè)試系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)都是以TDMS格式存儲(chǔ)在上位機(jī)，然后導(dǎo)入到DIAdem軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
五、結(jié)論
采用PXI系統(tǒng)為硬件測(cè)試平臺(tái)，通過對(duì)電磁閥測(cè)試系統(tǒng)的技術(shù)需求分析和對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的組成原理的研究，完成了測(cè)試系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)信號(hào)調(diào)理板的設(shè)計(jì)。
軟件設(shè)計(jì)方面，采用LabVIEW軟件遵循模塊化設(shè)計(jì)方法，完成了測(cè)試程序及測(cè)試界面的設(shè)計(jì)，人機(jī)交互可視化界面的設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)啟動(dòng)初始化界面、試驗(yàn)實(shí)施界面、手動(dòng)測(cè)試界面，管理主數(shù)據(jù)界面等。
測(cè)試人員通過對(duì)人機(jī)交互界面的操作，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試子程序的調(diào)用，*終完成對(duì)電路板的測(cè)試，同時(shí)可對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行保存和打印。
實(shí)際的測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了本系統(tǒng)的可行性與可靠性，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
