[发明专利]一种湿式离合器摩擦片对流热交换系数数学模型构建方法

说明书

根据本发明所涉及的一种湿式离合器摩擦片对流热交换系数数学模型构建方法，因为首先在离合器结合过程中对离合器建立滑摩做功表达式，再将离合器结合过程分成多个微元等时段，根据离合器滑摩做功模型得到每个微元等时段内离合器微元滑摩做功量，并分别测得每个微元等时段内的摩擦片温度变化量与冷却油温度变化量；再得到摩擦片内能变化量，再根据离合器微元滑摩做功量与摩擦片内能变化量得到冷却油内能变化量，再根据冷却油内能变化量得到微元热交换系数，再得到离合器结合过程上的热交换系数曲线，最后得到热交换系数数学模型。

技术领域

本发明属于汽车领域，具体涉及一种湿式离合器摩擦片对流热交换系数数学模型构建方法。

背景技术

近年来，随着变速器技术的发展，湿式双离合自动变速器在汽车上得到了广泛应用。由于汽车运行过程中不断起、停与换挡的需要，离合器在工作过程中需频繁接合与分离。在离合器接合过程中，摩擦片从相对滑转到完全同步的持续滑摩过程中不断产生热量，导致摩擦片温度升高，易造成摩擦片烧蚀损坏，致使离合器早期失效。为了改善离合器热负荷，减少热失效故障，工程上常采用润滑油冷却的方式来改善摩擦片表面的热状态，为了确保系统工作的热可靠性，通常需对设计结果进行热状态判断与评价。

目前摩擦钢片热平衡温度获取通常有三种途径：(1)摩擦钢片表面热试验测试。受离合器高速运转、摩擦钢片表面沟槽结构形状复杂、摩擦钢片表面油湿、离合器工作面狭小等因素影响，对热测试所需的温度传感器、温度数据采集等试验元器件及设备要求很高，传感器安装困难，试验测试过程通常需要付出较高的成本和时间代价。目前国内尚无变速器生产企业具备开展此项工作的能力和条件，大都需委托国外专业公司进行。(2)基于有限元软件仿真分析。借助于有限元软件进行热仿真分析，通过求解温度场可获得摩擦钢片温度分布状况。虽然用这种方法获取的温度分布可视性较好，但是无法实现直接提取温度数据和将获取的温度数据传递给冷却系统控制模块，实现实时调控冷却系统的工程应用目标，同时热仿真过程较为复杂，对操作人员有比较高的热仿真专业技能要求。(3)基于数学模型的数值仿真分析。通过建立摩擦钢片与冷却油热交换数学模型，求解离合器摩擦钢片表面温度预测模型，快速获取任一工作条件下摩擦片局部温度数值；温度预测数学模型可方便嵌入离合器温度控制模块中，实时可将摩擦钢片表面预测温度值与系统设定阈值结果对比，快速实现冷却油流状态调整与控制，达到对离合器进行过热保护的目的，同时也能方便实现对各种车型、各种工况时摩擦钢片表面温度进行快速判断和评价。但是，摩擦钢片与冷却油热交换系数的获取是数值热仿真分析的主要难点。

热交换系数的准确获取是温度预测数学模型正确性的关键环节。由于离合器摩擦片结构复杂、油槽较多且形状不规则，无法直接借用传热学经典经验模型进行计算。摩擦片与冷却油热交换过程所涉及到离合器结合过程中每个阶段摩擦片的发热状态、结构与传热面积、冷却流动状态和冷却油品质等因素，是一个与多因素有关的复杂动态过程，现阶段尚没有经典的数学表达式可借鉴，成为温度预测模型求解的最大难点。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种利用滑摩做功表达式结合能量守恒定律获得摩擦钢片与冷却油热交换数学模型中的热交换系数的方法。

本发明提供了一种湿式离合器摩擦片对流热交换系数数学模型构建方法，具有这样的特征，包括：

步骤S1:在离合器结合过程中对离合器建立滑摩做功表达式(1)，

其中，W为总滑摩功；T_cl为离合器传递最大扭矩，μ为摩擦系数，n为发动机转速；R₀、R₁为离合器内、外半径；P为接合油压；t₁为离合器结合开始时刻；t₂为离合器主动盘与从动盘结合终了并停止打滑时刻；ω₁为主动盘角速度；ω₂为从动端盘速度；