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(tuán)股份有限公司技術(shù)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(tuán)股份有限公司技術(shù)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(tǒng)中離合器壓力控制閥為研究對(duì)象，基于AMESim建立了離合器液壓控制系統(tǒng)的仿真模型，針對(duì)閥的開(kāi)口形式、閥芯與閥套之間的間隙、初始重疊量3個(gè)設(shè)計(jì)因素進(jìn)行仿真分析，從而獲得閥的設(shè)計(jì)因素與離合器充、卸油時(shí)間的關(guān)系。分析結(jié)果表明：采用全周開(kāi)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(shí)間，提高閥的響應(yīng)速度。研究為該型電磁閥的優(yōu)化提供有效的數(shù)據(jù)，對(duì)同類型產(chǎn)品的相關(guān)研究具有一定的參考價(jià)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(duì)離合器接合和分離的控制是通過(guò)向離合器油壓腔充入和釋放液壓油來(lái)實(shí)現(xiàn)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(duì)DCT換擋控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)、車輛起步性能、換擋的平順性等換擋品質(zhì)有著重要的影響[1-2]。

離合器充油響應(yīng)特性與離合器自身結(jié)構(gòu)、液壓控制系統(tǒng)及溫度環(huán)境等因素有關(guān)。針對(duì)離合器液壓控制系統(tǒng)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(tǒng)的仿真模型，從閥的設(shè)計(jì)角度，對(duì)離合器充油特性影響因素進(jìn)行仿真和研究。

1 結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(gè)可壓縮的密閉油腔，所以對(duì)閥芯來(lái)講有一個(gè)等面積的向左的壓力；內(nèi)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(gè)徑向孔的形式，如圖1所示。

圖1 CPCV的結(jié)構(gòu)

CPCV處于初始位置時(shí)，不通電流，電磁閥閥芯僅受彈簧的推力(初始?jí)毫?，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(kāi)度；處于工作位置時(shí)，電磁閥通電，電磁閥閥芯受彈簧的推力和電磁力，當(dāng)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(dāng)閥芯位移達(dá)到最大(電磁閥鐵芯的行程)，P口與A口有最大開(kāi)度，A口與T口有最大重疊量。

CPCV通過(guò)串聯(lián)一個(gè)常閉的開(kāi)關(guān)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)離合器的控制。開(kāi)關(guān)閥出油口輸出的液壓油通往CPCV，在DCT液壓控制系統(tǒng)主油道油壓的基礎(chǔ)上進(jìn)一步調(diào)節(jié)進(jìn)入CPCV的油壓。當(dāng)開(kāi)關(guān)閥通電并占空比達(dá)到最大時(shí)，其進(jìn)油口和出油口相通，主油道液壓油進(jìn)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(shí)，其進(jìn)油口和出油口不通，CPCV控制支路與主油道液壓油斷開(kāi)，離合器油壓腔的液壓油直接通過(guò)開(kāi)關(guān)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(tǒng)的仿真模型，模型包括CPCV模型、離合器主從盤側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)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(xì)結(jié)構(gòu)，整個(gè)模型如圖3所示。

圖3 仿真模型

僅研究電磁閥的設(shè)計(jì)因素對(duì)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(gè)方面來(lái)進(jìn)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(shè)置一定的抖動(dòng)頻率與幅值。取離合器壓力腔壓力從0到達(dá)穩(wěn)定壓力的90%時(shí)的時(shí)間為充油時(shí)間，從穩(wěn)定壓力的90%到0為卸油時(shí)間；仿真時(shí)液壓油油溫設(shè)定為60 ℃。

表1 電磁設(shè)計(jì)因素

3 結(jié)果分析

圖4為采用孔型閥口與全周閥口時(shí)離合器的充卸油時(shí)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?？梢钥闯觯翰捎每仔烷y口時(shí)，離合器的充油時(shí)間為42 ms，卸油時(shí)間為109 ms；而采用全周閥口時(shí)，離合器的充油時(shí)間減少為23 ms，卸油時(shí)間也減小到51 ms。采用全周閥口使離合器的充、卸油響應(yīng)時(shí)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(kāi)口，閥芯與閥套的間隙均為17 μm?？梢钥闯觯褐丿B量越小，離合器的充卸油時(shí)間也越少。不同重疊量下的充卸油時(shí)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(shí)間/ms卸油時(shí)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(kāi)口，重疊量均為0.7 mm?？梢钥闯觯弘x合器的充油時(shí)間與間隙值成反比，間隙值越大，充油時(shí)間越少；而卸油時(shí)間不受間隙值的影響。不同間隙值下的充卸油時(shí)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(shí)間/ms卸油時(shí)間/ms115710917421092337109

4 結(jié)論

離合器壓力控制電磁閥是DCT液壓系統(tǒng)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(yīng)特性。通過(guò)仿真得到電磁閥設(shè)計(jì)因素對(duì)離合器充、卸油時(shí)間的影響，分析結(jié)果可得到以下結(jié)論：

(1)相比于孔形開(kāi)口的閥口形式，采用全周開(kāi)口的閥口形式能大幅降低離合器的充卸油時(shí)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(shí)間，提高閥的響應(yīng)速度；但重疊量太小，會(huì)有可能導(dǎo)致閥提前響應(yīng)，增加了控制難度；間隙值太大，會(huì)加大閥的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。這兩種設(shè)計(jì)因素對(duì)充卸油的影響需要綜合考慮。

此項(xiàng)研究不僅能為CPCV的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供有效的數(shù)據(jù)，而且對(duì)DCT液壓控制系統(tǒng)中其他電磁閥相關(guān)研究也有一定的參考價(jià)值。

【1】張紅亮.濕式雙離合器自動(dòng)變速器液壓控制系統(tǒng)分析與優(yōu)化[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院，2014.

【2】王光飛.車輛選擇性輸出雙離合自動(dòng)變速器液壓系統(tǒng)特性研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，2012.

【3】賈銘新.液壓傳動(dòng)與控制[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2010:137-138.

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

【5】翁曉明.濕式雙離合器變速器換擋品質(zhì)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(dòng)變速箱產(chǎn)品研發(fā)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