DCT離合器壓力控制閥充油特性影響因素仿真研究

尹良杰，朱凌云

(安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心變速箱研究院，安徽合肥 230601)

DCT離合器壓力控制閥充油特性影響因素仿真研究

尹良杰，朱凌云

(安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心變速箱研究院，安徽合肥 230601)

以雙離合器變速箱的離合器液壓控制系統中離合器壓力控制閥為研究對象，基于AMESim建立了離合器液壓控制系統的仿真模型，針對閥的開口形式、閥芯與閥套之間的間隙、初始重疊量3個設計因素進行仿真分析，從而獲得閥的設計因素與離合器充、卸油時間的關系。分析結果表明：采用全周開口的閥口形式、減小閥芯與閥套的初始重疊量、增大閥芯與閥套間隙值，都能有效降低離合器的充油時間，提高閥的響應速度。研究為該型電磁閥的優化提供有效的數據，對同類型產品的相關研究具有一定的參考價值。

雙離合器變速箱；壓力控制閥；充油特性

0 引言

濕式雙離合器變速箱(Dual Clutch Transmission, DCT)對離合器接合和分離的控制是通過向離合器油壓腔充入和釋放液壓油來實現的。向油壓腔中充油，離合器接合；釋放油壓腔中的液壓油，離合器分離。離合器充油的快慢，對DCT換擋控制規律的實現、車輛起步性能、換擋的平順性等換擋品質有著重要的影響[1-2]。

離合器充油響應特性與離合器自身結構、液壓控制系統及溫度環境等因素有關。針對離合器液壓控制系統中的壓力控制閥(Clutch Pressure Control Valve，CPCV)，建立了DCT離合器液壓控制系統的仿真模型，從閥的設計角度，對離合器充油特性影響因素進行仿真和研究。

1 結構與工作原理

CPCV為常閉式兩位三通電磁閥[3-4]，有A口自反饋結構，電磁端有十字柱形式的T口阻尼。A口自反饋采用銷的形式，銷在右端與閥套貼合，與閥芯的反饋口形成一個可壓縮的密閉油腔，所以對閥芯來講有一個等面積的向左的壓力；內部閥芯的左端受電磁力作用，右端為彈簧力與A口反饋壓力；閥套采用多個徑向孔的形式，如圖1所示。

圖1 CPCV的結構

CPCV處于初始位置時，不通電流，電磁閥閥芯僅受彈簧的推力(初始壓力)，P口與A口不通，有一初始重疊量，A口與T口相通，有一初始開度；處于工作位置時，電磁閥通電，電磁閥閥芯受彈簧的推力和電磁力，當P口與A口相通(位移超出P口與A口的初始重疊量)還受到反饋口壓力油向左的推力(作用面積為銷的截面積)。當閥芯位移達到最大(電磁閥鐵芯的行程)，P口與A口有最大開度，A口與T口有最大重疊量。

CPCV通過串聯一個常閉的開關閥來實現對離合器的控制。開關閥出油口輸出的液壓油通往CPCV，在DCT液壓控制系統主油道油壓的基礎上進一步調節進入CPCV的油壓。當開關閥通電并占空比達到最大時，其進油口和出油口相通，主油道液壓油進入CPCV控制支路，CPCV的P口與A口相通，離合器油壓腔充油，離合器接合；安全閥未通電時，其進油口和出油口不通，CPCV控制支路與主油道液壓油斷開，離合器油壓腔的液壓油直接通過開關閥回到油底殼，離合器分離。其原理如圖2所示。

圖2 離合器液壓控制原理圖

2 仿真模型

在軟件AMESim中搭建離合器液壓控制系統的仿真模型，模型包括CPCV模型、離合器主從盤側轉動慣量、離合器摩擦副模型、離合器彈簧、離合器的壓力腔與平衡腔等詳細結構，整個模型如圖3所示。

圖3 仿真模型

僅研究電磁閥的設計因素對離合器充油特性的影響，故取電磁閥的閥口形式、閥芯與閥套初始位置的重疊量、閥芯與閥套之間的間隙大小這3個方面來進行仿真分析，具體如表1所示。

CPCV電流以0～1 000 mA～0階躍的形式輸入，并設置一定的抖動頻率與幅值。取離合器壓力腔壓力從0到達穩定壓力的90%時的時間為充油時間，從穩定壓力的90%到0為卸油時間；仿真時液壓油油溫設定為60 ℃。

表1 電磁設計因素

3 結果分析

圖4為采用孔型閥口與全周閥口時離合器的充卸油時間曲線，這兩種閥口形式下閥芯與閥套的間隙均為17 μm，閥芯與閥套初始位置重疊量均為0.7 mm。可以看出：采用孔型閥口時，離合器的充油時間為42 ms，卸油時間為109 ms；而采用全周閥口時，離合器的充油時間減少為23 ms，卸油時間也減小到51 ms。采用全周閥口使離合器的充、卸油響應時間均減少1倍左右。

圖4 不同閥口形式的充卸油曲線

圖5為不同重疊量下的離合器充卸油曲線，不同重疊量下CPCV的閥口形式均采用孔形開口，閥芯與閥套的間隙均為17 μm。可以看出：重疊量越小，離合器的充卸油時間也越少。不同重疊量下的充卸油時間如表2所示。

圖5 不同重疊量的充卸油曲線

重疊量/mm充油時間/ms卸油時間/ms06319807421090846118

圖6為不同間隙下的離合器充卸油曲線，不同間隙下CPCV的閥口形式均為孔形開口，重疊量均為0.7 mm?？梢钥闯觯弘x合器的充油時間與間隙值成反比，間隙值越大，充油時間越少；而卸油時間不受間隙值的影響。不同間隙值下的充卸油時間如表3所示。

圖6 不同間隙的充卸油曲線

間隙值/μm充油時間/ms卸油時間/ms115710917421092337109

4 結論

離合器壓力控制電磁閥是DCT液壓系統中常用的重要液壓控制元件，其性能的好壞直接影響離合器的精確控制、換擋的平順性和響應特性。通過仿真得到電磁閥設計因素對離合器充、卸油時間的影響，分析結果可得到以下結論：

(1)相比于孔形開口的閥口形式，采用全周開口的閥口形式能大幅降低離合器的充卸油時間。

(2)減小閥芯與閥套的重疊量，增大間隙值，都能有效降低離合器的充油時間，提高閥的響應速度；但重疊量太小，會有可能導致閥提前響應，增加了控制難度；間隙值太大，會加大閥的泄漏風險。這兩種設計因素對充卸油的影響需要綜合考慮。

此項研究不僅能為CPCV的優化設計提供有效的數據，而且對DCT液壓控制系統中其他電磁閥相關研究也有一定的參考價值。

【1】張紅亮.濕式雙離合器自動變速器液壓控制系統分析與優化[D].長春：吉林大學汽車工程學院，2014.

【2】王光飛.車輛選擇性輸出雙離合自動變速器液壓系統特性研究[D].合肥：合肥工業大學機械與汽車工程學院，2012.

【3】賈銘新.液壓傳動與控制[M].北京：國防工業出版社，2010:137-138.

【4】李壯云.液壓、氣動與液力工程手冊(上冊)[M].北京：電子工業出版社，2008:487-489.

【5】翁曉明.濕式雙離合器變速器換擋品質的研究[J].汽車工程，2009,31(10)：927-956. WENG X M.A Study on the Shift Quality of Wet Double Clutch Transmission[J].Automotive Engineering,2009,31(10)：927-956.

A Simulation Research on Filling Characteristic of Clutch Pressure Control Valve for DCT

YIN Liangjie, ZHU Lingyun

(Transmission Academy, Technology Center, Anhui Jianghuai Automobile Group Co.,Ltd., Hefei Anhui 230601,China)

The clutch pressure control valve in clutch hydraulic control system for dual clutch transmission was taken as the research object. The simulation model of the clutch hydraulic control system was established by using AMESim. The design factors of valve port section, initial overlap and clearance of valve core and sleeve were analyzed. The relations of valve design factors and clutch filling and defloating were obtained. The results show that: all of using annular section of valve port, decreasing initial overlap or increasing clearance can decrease filling time of clutch and improve response speed of valve effectively. This research provides effective data for optimization design of this solenoid valve and referential value to the study of relevant valve.

Dual clutch transmission; Pressure control valve; Filling characteristic

2017-03-13

尹良杰(1973—)，男，本科，工程師，主要從事自動變速箱產品研發工作。E-mail:ylj3416279@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.06.007

U467.3

A

1674-1986(2017)06-027-03