變矩器閉鎖時Dr側油壓異常的研究

李洪巖 宋名 劉曉寧 李賓龍 張曉冬

摘 要：保持液力變矩器鎖止側與分離側油壓穩定，是提升換擋速度與保證換擋平順性重要的控制策略之一。保證直結狀態下DaDr油壓壓力差在正常范圍內是保證直結工況傳動效率的重要手段。文章從理論分析、實驗排查兩方面對液力變矩器的鎖止側與分離側油壓出現的故障進行深入研究，積累了液壓模塊故障調查經驗，為提升車輛換擋質量及駕駛平順性提供了相關技術指導。

關鍵詞：自動變速器;液力變矩器;油壓抖動;分離側殘壓

中圖分類號：TH137.332 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）19-58-04

Study on the Abnormal oil pressure of Dr Side when torque Converter is blocked

Li Hongyan， Song Ming， Liu Xiaoning， Li Binlong， Zhang Xiaodong

（ Harbin Dongan Automotive Engine Manufacturing Co.， Ltd.， Heilongjiang Harbin 150060 ）

Abstract： One of the important control strategies to improve gear shifting speed and ensure gear shifting smoothness is that to keep the hyDraulic pressure of the combined side and the separate side stable. Keeping the DADR oil pressure difference in the normal range is an important means to ensure the transmission efficiency in the locking condition. In this paper， the oil pressure on the locking side and the separating side of the hyDraulic torque converter are studied in depth from the aspects of theoretical analysis and experimental investigation. Accumulated experience in the fault investigation of hyDraulic module. Provide technical guiDance for improving gear shifting quality and Driving experience.

Keywords： Automatic transmission; Torque converter; Hydraulic jitter; Residual pressure on separation side

CLC NO.： TH137.332 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）19-58-04

1 引言

二戰期間，別克公司為坦克開發了液力變矩器，到1948年，這種液力變矩器與其他變速箱部件結合成為液力變速器，進而定型成為現在通用的自動變速器。[1]

液力變矩器在汽車動力傳動系統中占有至關重要的地位，主要作用為：（1）傳遞轉速及轉矩，可以在非直結工況下實現增扭;（2）實現發動機與自動變速器的非剛性連接，以便自動變速箱自動換擋;（3）緩沖發動機傳動的扭轉振動。液力變矩器的組成包括：泵輪、渦輪、導輪、單向離合器、鎖止離合器這五個重要原件。[2]

發動機與液力變矩器之間的連接關系見圖1，液力變矩器工作原理為：發動機的驅動盤與變速箱殼體剛性連接，殼體與液力變矩器的泵輪相連接，發動機動力及轉速直接傳遞到泵輪，發動機啟動，泵輪會被發動機帶動，帶動過程中，液體被泵輪葉片帶著離心力往徑向拋離，工作油回到渦輪端，沖擊渦輪葉片迫使渦輪轉動，渦輪與變速箱輸入軸剛性相連，以上過程實現發動機到變速器的動力傳遞。而在傳遞過程中負責增加扭矩的為導輪。液體經過泵輪加速沖擊渦輪葉片的同時，被迫主動的渦輪葉片會將流出來的液體沖擊導輪葉片，導輪會有一個反向轉動的趨勢，但在導輪上的單向離合器，會阻礙導輪相對渦輪出現反轉，導輪就迫使經過它葉片的液體改變流向沖擊泵輪葉片，這樣泵輪流出的液體量增加，獲得增扭效果。當渦輪轉速與泵輪轉速達到一定比值時，導輪失去增扭作用，超過限值時會造成渦輪扭矩的減小，此時，鎖止離合器發揮其作用。鎖止離合器一端裝在液力變矩器的前殼體上，一端裝在渦輪殼體，當鎖止離合器鎖止狀態下，變速箱輸入軸即與發動機曲軸剛性連接。[3]

液力變矩器在起步、換擋過程中起到增扭、減震作用，但傳動效率較低，鎖止工況剛性連接，液力變矩器的傳動效率接近1。

2 本文的研究意義和內容

2.1 研究意義

液力變矩器的滑差與鎖止時機是變速箱中比較重要的標定量之一。液力變矩器的滑差及鎖止的標定方式，直接決定整車的傳動效率及燃油水平。液力變矩器非鎖止工況下，實現柔性傳動，一定程度上放大扭矩，汽車平順起步，液力變矩器的滑差控制是提升換擋速度與保證換擋平順的重要的控制策略之一。對駕駛員的駕駛感受也有著重大的影響。

自動變速箱依靠液力變矩器結合端與鎖止端的壓力差控制液力變矩器的鎖止與釋放。液力變矩器兩側油壓異常將直接影響駕駛感受。此外，由于非直結工況下傳動效率低，待傳遞扭矩及轉速達到一定值時，需通過對液力變矩器進行鎖止來提高傳動系效率。對于液力變矩器來說，鎖止時機過慢會造成傳動效率低下，影響整車油耗;鎖止時機過快，可能導致NVH問題或變速箱抖動。故液壓系統中液力變矩器的鎖止標定影響重大。由于AT變速箱中油泵多為轉子泵，其周期性運轉會將油壓波動帶入AT液壓控制模塊甚至是變速箱中，故液壓控制模塊對于液壓抖動及液力變矩器鎖止側、分離側的油壓控制有重要的影響。故對自動變速器的液力變矩器兩側油壓進行研究，積累在直接轉速工況標定、試驗、排故等方面的相關經驗，對優化提升車輛駕駛體驗具有十分重要的意義。

2.2 研究內容

本文以某8擋自動變速器為例，論述了自動變速器液壓控制模塊中，在液力變矩器的標定過程中出現的壓力異常現象。并從理論分析、實驗排查方面對產生故障現象進行深入研究。積累液力變矩器標定經驗及液壓模塊故障調查經驗。為提升車輛換擋質量及駕駛體驗提供一定的技術指導。

3 變矩器閉鎖時Dr側油壓異常的研究

3.1 DADR油壓壓力異常試驗方法及故障描述

3.1.1 測試方法

液力變矩器的鎖止側（Da）與分離側（Dr）油壓是整機測試中重要的測試參數，某變速箱內液力變矩器的油壓供給油路圖如圖2所示。

如圖1中所示，液力變矩器DaDr側油壓的供給來源及測試方式為：油泵供給油液經過調壓閥1，主油壓從油泵泵出后通過調壓閥1、2，給換向閥3進行供油，閥芯1、閥芯2均均受主調壓電磁閥S1的控制。換向閥3受電磁閥S2的線性控制。電磁閥S2在推開換向閥位置前，經調壓閥2調節的油壓經過換向閥3為液力變矩器鎖止側進行供油，經過液力變矩器進入分離側油壓，此時離合器處于完全OPEN的狀態。在控制電磁閥S2推動換向閥3后，鎖止側Da油壓由電磁閥S1調節至恒定值，分離側Dr油壓隨著電磁閥S2電流的IP控制而呈階梯式變化，二者壓力差值，也隨電磁閥S2的IP控制變化。直至換向閥3被完全推開后，分離側油壓幾乎降至0bar（實際情況一般存在0.1bar左右的殘余）。

整個過程中，鎖止側與分離側油壓控制過程如圖3所示。其中區域A為液力變矩器隨電磁閥IP控制，Da、Dr油壓正常變化過程，抖動幅值較小;區域B為鎖止狀態下Dr油壓值;區域C為閥芯3控制液力變矩器的反轉區域，屬正常抖動過程。

3.1.2 故障描述

在某A樣機變速箱單體試驗過程中，在進行液力變矩器的接合側分離側標定油壓試驗時，發現如下圖4現象：[4][5]

液力變矩器在受電磁閥的線性控制過程中，在區域A階段出現DaDr油壓波動過大現象，抖動差值約1bar，在該控制電磁閥完全鎖止狀態下，即區域B階段，本應最大限度降至0位置的分離側（Dr）油壓，出現殘壓約近1bar。故障曲線見圖4。以上兩個現象中，DaDr油壓抖動會導致換擋滑差控制的困難，分離側殘壓會導致會影響滑差狀態下的傳動效率，及鎖止工況下所傳最大扭矩能力。以上兩個問題，會造成換擋混亂、駕駛舒適度降低等問題，本文即對上述兩個故障現象進行調查、分析及樣件調整。

3.2 某項目A樣件階段液力變矩器Dr側壓力異常故障排查

3.2.1 理論分析

（1）鎖止工況下Dr殘壓

對圖5所示油路圖進行分析，重點分析控制Dr油壓的Da-Dr控制閥4。

其中：

PDr—Dr側油壓/bar;

A1—Dr側閥芯受力面積/mm2;

PDa—Da側油壓/bar;

A3—Da側閥芯受力面積/mm2;

PS2—電磁閥S2輸出油壓/bar;

A2—電磁閥S2輸出側閥芯受力面積/mm2;

Ft—工作狀態下彈簧彈力/N。

鎖止工況下，電磁閥的輸出油壓達到最大，閥芯3被完全推開，PDa為恒定值，彈簧彈力Ft由于被壓縮而存在向右的彈簧彈力，PDr油壓經過油路最終從DaDr控制閥4的泄油口泄出，一旦該口泄油不暢就會導致故障現象中的Dr殘壓的存在。故推測該口泄油不暢原因為調壓閥閥芯4的位移不到位。

從公式上看：右邊兩個力PDa、Ft值比較大可能會導致閥芯位移不到位。進而得到的改善方法有以下三種：1）降低Da側油壓的調壓值，此方法涉及閥芯2及配合閥體的變更，變更較大;2）降低閥芯4中使用的彈簧彈力;3）調整閥套尺寸，降低彈簧的工作高度，降低彈簧彈力，此方法只需要重新機加閥套卡板槽，相對容易實現。

（2）DaDr抖動故障分析

如圖4所示，DaDr油壓在控制過程中出現較大抖動，于標定工作不利。從圖4中可以看到在整個測試過程中，主油壓全程抖動，故推測是主油壓抖動導致的位于油路下游的DaDr油壓抖動。進而推測主油壓抖動的原因為負責給主油壓緩沖的減震閥組的減震能力不足。調整方法有以下兩種：1）調整減震閥臺階面高度;2）增加彈簧工作載荷。

3.2.2 樣件調整方向

根據以上分析，分別調整DaDr控制閥4的閥套的尺寸用以解決Dr殘壓問題，其調整前后尺寸如表1。

調整減震彈簧相關參數，進而增加其在工作高度的載荷值，用以解決主油壓及Dr側油壓抖動問題。調整尺寸參數見表2。

3.2.3 調整樣件后試驗驗證

經過理論分析，將改善件裝閥體進行測試，測試結果見圖6：

調整樣件后，Dr殘壓降低至正常水平（0.1bar左右），DaDr抖動差值降低至0.3bar水平。

4 總結與展望

保持液力變矩器鎖止側與分離側油壓穩定，是提升換擋速度與保證換擋平順性重要的控制策略之一。保證直結狀態下DaDr油壓壓力差在正常范圍內是保證直結工況傳動效率的重要手段。二者在設計試驗過程時需考慮主油壓變化因素、閥芯與閥體配合尺寸及緩沖原件組減震能力等相關因素。

本文積累了液力變矩器鎖止側與分離側油壓壓力標定經驗及液壓模塊故障調查經驗。為提升車輛換擋質量及駕駛體驗提供技術指導。提高換擋質量，保證駕駛質量、提高駕駛舒適性是未來所有乘用車動力總成不斷追求的目標。

參考文獻

[1] 別克昂科拉汽車故障檢測與維修[OL].2018，09.

[2] 王曉鵬.液力變矩器原理[OL].汽車工程解讀，2019，05.

[3] 鄭婷婷.胺基離子交換纖維對Pb～（2+）的吸附性能研究[D].北京理工大學，2015.

[4] 王國棟.天然氣存儲用高比表面積活性炭的制備及對甲烷吸附性能的研究[D].中國林業科學研究院，2013.

[5] 唐超.超聲預處理對煤泥浮選過程的強化作用研究[D].徐州：中國礦業大學，2014.