自動變速器的油冷系統匹配設計要點

馬潔高

【摘要】自動變速器的油冷系統匹配設計是自動擋車型開發必須解決的問題，本文詳細介紹了自動變速器不同類型油冷系統的匹配開發要點，分享了油冷系統開發的經驗。

【關鍵詞】自動變速器;油冷系統;流阻;散熱能力。

引言

自動變速器在國內乘用車上的應用越來越廣泛，不同的自動變速器對油冷系統的匹配要求各不一樣，要根據具體車型情況來應對。油冷系統匹配不善往往會導致新車型開發進度滯后，甚至可能會把問題帶入售后市場，引起自動變速器跛行、限扭和切斷動力等嚴重故障。

1 自動變速器的油冷系統關鍵設計要求

1.1 油冷系統的流阻（或稱為壓降）要求

油冷系統的流阻測量點位于油冷管路與變速器對接的進/出口處，測量兩處的油壓，求出差值就是油冷系統的流阻。

（1）常見自動變速器流阻要求如表1和圖1所示，一般只要求指定測試環境下（油溫和流量）的流阻低于某個設定值即可。

（2）少數自動變速器的流阻不僅有上限值要求，還有下限值要求，如表2和圖2所示。

1.2 油冷系統的溫控要求

測溫點一般都是在自動變速器的油底殼。

油冷系統的常見溫控要求：（1）低溫環境下，油溫能快速上升到XX°C，提升自動變速器的運行效率;油溫的拉升通常是通過發動機冷卻液帶動升溫或加裝節溫器使變速器機油實現內循環快速升溫。（2）在變速器的壽命期間內，要控制油溫在XX%的時間內低于XX°C，少于XX%的時間在XX°C至XX°C之間，禁止超過XX°C;油溫的控制需要綜合考慮油冷器的散熱能力、散熱器的散熱能力、風扇的風量和冷卻模塊流場情況等。

2 風冷式油冷系統及其設計要點

風冷式油冷系統依靠迎面風和電子扇的主動吹風帶走自動變速器機油中的熱量，達到將機油溫度控制在一定范圍內的目的。

一個典型的風冷式油冷系統如圖3所示，它由油冷管路、節溫器、油冷器和電子扇組成。

2.1油冷管路設計：①為了降低流阻，油冷管路要盡可能短和直，盡量采用大內徑管路;②為了避免額外增加熱負荷，油冷管路要避開排氣管，催化器等熱源;③管路走向還要考慮保護其不易受道路損傷，且要容易拆卸;④管路沿線需良好固定，避免振動至疲勞損傷或產生噪音傳至車廂（如果管路很長，中間固定點考慮加裝橡膠墊隔振）。一般油冷管路的構成如圖4所示，其中的5是一個儲油缸，為了滿足油冷系統具備一定的儲油容積所增設。

2.2節溫器選型：節溫器一般都與油冷管路做成一體，用在風冷式的油冷系統結構中，起到快速拉升變速器機油溫度的作用。車輛冷啟動時機油溫度低，機油的運動粘度大，變速器的拖拽扭矩就大，如果機油溫度上升太慢，會明顯影響車輛的燃油經濟性;另一方面，機油溫度低、運動粘度大時，此時節溫器關閉，機油只在變速器和管路中進行小循環，不經過油冷器，其流阻就會明顯低，更容易滿足自動變速器的流阻要求（如圖5、圖6所示）。節溫器選型的關鍵在于根據變速器的溫控和流阻要求合理設置開/閉溫度。

2.3油冷器設計：設計方法類似發動機的散熱器，設計時要綜合考慮散熱能力、流阻和布置位置的流場情況。主要區別在于油冷器的流阻要求控制得比較低，需要承受的液體壓力較大，清潔度的要求也比較高。

2.4電子扇選型：風冷式的油冷系統在連續長坡堵車的工況下，基本沒有迎面風的冷卻，此時只能依靠電子扇的主動吹風冷卻，所以風冷式的油冷系統一般都會配備電子扇;此電子扇可與散熱器共用，也可以設計一個獨立的電子扇專門為油冷器散熱。

3水冷式油冷系統及其設計要點

水冷式油冷系統依靠發動機冷卻液帶走自動變速器機油中的熱量，達到將機油溫度控制在一定范圍內的目的。

一個典型的水冷式油冷系統由油冷管路、外置或內置式水冷油冷器和電子水泵（外置式需要有電子水泵）組成。

3.1油冷管路設計：其設計要求同2.1。

3.2外置或內置式水冷油冷器：

（1）內置式水冷油冷器放置在散熱器水室里面，依靠流經散熱器中的冷卻液將油冷器機油中的熱量帶走，詳見圖7。這種方式無需另外增加電子水泵，直接由發動機自帶的水泵驅動冷卻液循環即可。也無需增加節溫器，直接由發動機冷卻液帶動變速器機油溫度快速上升。設計時要綜合考慮散熱能力和流阻，布置時要在水室預留足夠的空間，為了降低流阻，油冷器的流通面積要足夠大。內置式油冷器往往受限于散熱器水室的空間，保障不了足夠大的流通面積，最終造成流阻過大。

（2）外置式水冷油冷器一般放置在靠近自動變速器的地方，靠電子水泵將冷卻液泵入油冷器進行熱交換循環，帶走機油中的熱量，，詳見圖8。這種方式也無需增加節溫器，直接由發動機冷卻液帶動變速器機油溫度快速上升。由于外置式水冷油冷器可以選擇放置在自動變速器旁邊，流阻一般都比較容易達成設計要求（油冷管路短，流阻就會顯著下降 ）。設計時要重點考慮散熱能力和電子水泵的選型，對冷卻液的流量和溫度范圍有要求。

3.3電子水泵的選型：重點關注流量和揚程，設計上要滿足油冷器的所需流量要求。

綜上，風冷式油冷系統整體成本更高，但其適用范圍也更廣，無需顧慮發動機的水溫控制情況，通過迎面風和電子扇吹風強制冷卻。在選擇技術方案時，要重點考慮發動機的正常運行水溫是否滿足自動變速器的油冷溫控要求，如果發動機總體的運行水溫較高，就沒法使用水冷式油冷系統。

結束語

本文對自動變速器不同類型油冷系統的匹配設計進行了詳細介紹，剖析了油冷系統匹配設計的關鍵點和注意事項，分享了自動變速器油冷系統匹配設計的經驗，可以為自動變速器油冷系統的設計提供有益參考。

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