自動變速器大都采用液壓控制,電磁閥作為變速箱控制器(TCU)的執(zhí)行元件,將電信號轉(zhuǎn)換為壓力流量,電磁閥的性能直接影響變速箱的品質(zhì)。自動變速器的類型主要有:液力式自動變速器(AT),濕式雙離合變速器(wDCT),無極變速器(CVT)。在當(dāng)前的主流方案中,AT的液壓系統(tǒng)需要控制:離合器、閉鎖離合器、主油路壓力;DCT的液壓系統(tǒng)需要控制:離合器、同步器、主油路壓力;CVT的液壓系統(tǒng)需要控制帶輪夾緊力、離合器、閉鎖離合器、主油路壓力。不同類型控制對象、不同工況對電磁閥的需求各不相同
離合器壓力控制閥方案
離合器作用
離合器控制動力傳遞路線的結(jié)合與中斷。離合器結(jié)合,動力傳遞;離合器打開,動力中斷。
典型工況及需求分析
wDCT典型工況有:起步、換擋。wDCT中一般有壓力傳感器,可以實現(xiàn)壓力閉環(huán)。
AT和CVT典型工況為換擋。兩種類型的變速箱都沒有離合器壓力傳感器,壓力開環(huán)控制。CVT的離合器只實現(xiàn)起步和前進倒退擋切換,AT的離合器還可通過切換實現(xiàn)速比變化。
起步工況:快速充油過程液壓推動離合器活塞運動,快速消除離合器間隙,并準(zhǔn)備開始傳遞扭矩。要求電磁閥的響應(yīng)快、沒有壓力超調(diào)。特別是在坡道起步的工況,為了防止溜車,需要減小離合器結(jié)合的時間。這種工況對電磁閥的響應(yīng)時間提出的很高的要求。離合器結(jié)合點是充油目標(biāo)點,壓力偏高引起換擋頓挫,壓力偏低引起發(fā)動機轉(zhuǎn)速跑飛。在結(jié)合點對電磁閥的一致性、重復(fù)性要求高。
沒有液力變矩器的wDCT起步過程,轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制,壓力上升過快車輛沖擊大甚至導(dǎo)致熄火,壓力上升慢則起步時間增加。車輛低速,防止發(fā)動機熄火以及發(fā)動機的扭矩波動傳遞到變速箱,離合器處于滑磨狀態(tài),電磁閥壓力的滯后過大引起發(fā)動機轉(zhuǎn)速波動。因此起步對電磁閥的響應(yīng)時間、遲滯的要求高。
換擋工況:快速充油和離合器結(jié)合點控制和起步工況是一致的。換擋過程的轉(zhuǎn)速相的需求和起步控制工況的滑差控制類似。換擋過程的扭矩相,要求電磁閥的遲滯小。這是由于電磁閥的遲滯不穩(wěn)定,受電流變化率和溫度影響,為了得到相同的壓力,需要對控制電流進行補償,遲滯大增加匹配難度和精度,影響換擋效果。
對離合器控制電磁閥的需求是:遲滯小,響應(yīng)快,一致性好。
離合器控制電磁閥類型選擇
由于直驅(qū)式控制在控制精度高、簡化了系統(tǒng)的復(fù)雜程度、系統(tǒng)響應(yīng)更快,離合器控制多采用直驅(qū)壓力閥,壓力范圍取決與離合器傳遞的扭矩及離合器參數(shù),一般濕式離合器需求壓力范圍0-20bar,干式離合器需求壓力范圍0-40bar。
聯(lián)電推薦的壓力控制閥如下,已批量應(yīng)用于離合控制中,并積累了大量的應(yīng)用經(jīng)驗和變形設(shè)計的能力,可根據(jù)客戶不同的壓力,流量,泄漏,響應(yīng)時間等性能需求進行變形開發(fā)。
直驅(qū)式壓力控制閥
閉鎖離合器控制閥方案
閉鎖離合器作用
絕大多數(shù)AT和CVT有液力變矩器,一般DCT沒有液力變矩器。車輛起步和低速時液力變矩器通過液力傳動,減小沖擊;高速時采用機械傳動提高傳動效率。通過液力變矩器中的閉鎖離合器來實現(xiàn)模式切換。為了避免機械傳動將發(fā)動機扭矩波動傳遞到變速箱,在閉鎖離合器閉鎖時,通過滑差控制,提高平順性。
典型工況及需求分析
滑差控制是典型工況,控制目標(biāo)是維持穩(wěn)定的泵輪和渦輪轉(zhuǎn)速差,此時閉鎖離合器傳遞的扭矩等于扭矩容量,結(jié)合壓力需要根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)矩時時調(diào)整。
要求電磁閥壓力在小電流范圍內(nèi)跟隨電流變化,響應(yīng)快、遲滯小、壓力穩(wěn)定。
閉鎖離合器控制電磁閥類型選擇
閉鎖離合器打開時系統(tǒng)需要給液力變矩器提供冷卻流量,最大流量大于20L/min,在閉鎖時需要控制結(jié)合壓力。很多系統(tǒng)方案用兩個機械閥實現(xiàn)打開和閉鎖兩個功能,通過一個先導(dǎo)控制油路同時控制這兩個機械閥。另一方面,由于閉鎖離合器控制閥需要的流量大,用直驅(qū)閥代替的成本高,且定制化強。因此,當(dāng)前都是用先導(dǎo)閥控制閉鎖離合器。
聯(lián)電推薦的壓力控制閥如下,先導(dǎo)式壓力控制電磁閥采用滑閥的形式,大大改善了傳統(tǒng)先導(dǎo)閥的泄漏量大的缺點。可以承受大于20bar的輸入壓力,且控制壓力隨輸入壓力波動小,系統(tǒng)上可以直接接到主油路上使用,簡化了系統(tǒng)設(shè)計。經(jīng)過系統(tǒng)驗證,完全滿足滑差控制對電磁閥響應(yīng)特性的要求。
先導(dǎo)式壓力控制閥
CVT帶輪控制閥方案
帶輪作用
帶輪的作用:通過改變鋼帶的傳遞半徑來調(diào)節(jié)速比;改變夾緊力來改變扭矩容量。通過改變液壓缸的壓力來實現(xiàn)對帶輪傳動半徑和夾緊力的控制。
典型工況及需求分析
急加速/急踩油門:要求速比跟隨目標(biāo)值,快速變化。對電磁閥的需求:快速響應(yīng),滯后小;電磁閥遲滯小。在速比快速變化時,鋼帶不能打滑,需要保證鋼帶夾緊力是受控的,因此需要穩(wěn)定的壓力-流量特性。
速比或扭矩連續(xù)變化:控制電流連續(xù)變化,對電磁閥的需求:電磁閥壓力可以響應(yīng)小電流變化,滯后小,遲滯小。
速比不變,扭矩變化:控制主動從動帶輪壓力同步變化,要求兩個電磁閥的響應(yīng)同步。
帶輪控制電磁閥類型選擇
由于帶輪需要的流量高達30L/min,壓力60bar左右,電磁閥做到這樣的壓力流量水平成本太高,因此,當(dāng)前采用先導(dǎo)控制方案。
針對CVT帶輪控制,聯(lián)電推薦先導(dǎo)式壓力控制閥,且已有成熟應(yīng)用經(jīng)驗,完全滿足帶輪控制的要求。
先導(dǎo)式壓力控制閥
主油路壓力控制閥方案
主油路壓力的作用
主油路為系統(tǒng)中各執(zhí)行器提供壓力流量,并滿足冷卻潤滑的需求。由于不同工況需要的最高壓力是變化的,主油路壓力應(yīng)該大于系統(tǒng)需求的最高壓力,為降低油泵的能耗,需要主油路壓力根據(jù)需求實時調(diào)節(jié)。
典型工況及需求
主油路壓力等于系統(tǒng)需要的最大壓力乘以安全系數(shù),對于變速箱的功能來講,要保證主油路壓力>系統(tǒng)需要最大壓力。在系統(tǒng)需要的壓力流量有突變時需要主油路壓力可以滿足系統(tǒng)的需要,因此需要主油路壓力實時變化。
主油路壓力控制電磁閥類型選擇
系統(tǒng)中通過溢流閥調(diào)節(jié)為了調(diào)節(jié)油泵出口的壓力,即主油路壓力,先導(dǎo)壓力閥控制系統(tǒng)閥提供對主油壓控制閥的先導(dǎo)壓力。
針對主油路壓力控制,聯(lián)電推薦產(chǎn)品是先導(dǎo)式壓力控制閥,當(dāng)前設(shè)計的控制壓力范圍0-11bar和0-5.5bar兩種狀態(tài),滿足不同客戶的需求。
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