自動變速器的油冷系統(tǒng)匹配設計要點

馬潔高

【摘要】自動變速器的油冷系統(tǒng)匹配設計是自動擋車型開發(fā)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(tǒng)的匹配開發(fā)要點，分享了油冷系統(tǒng)開發(fā)的經驗。

【關鍵詞】自動變速器;油冷系統(tǒng);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(tǒng)的匹配要求各不一樣，要根據(jù)具體車型情況來應對。油冷系統(tǒng)匹配不善往往會導致新車型開發(fā)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(tǒng)關鍵設計要求

1.1 油冷系統(tǒng)的流阻（或稱為壓降）要求

油冷系統(tǒng)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(tǒng)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(huán)境下（油溫和流量）的流阻低于某個設定值即可。

（2）少數(shù)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(tǒng)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(tǒng)的常見溫控要求：（1）低溫環(huán)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(fā)動機冷卻液帶動升溫或加裝節(jié)溫器使變速器機油實現(xiàn)內循環(huán)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(tǒng)及其設計要點

風冷式油冷系統(tǒng)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(tǒng)如圖3所示，它由油冷管路、節(jié)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(tǒng)具備一定的儲油容積所增設。

2.2節(jié)溫器選型：節(jié)溫器一般都與油冷管路做成一體，用在風冷式的油冷系統(tǒng)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(jié)溫器關閉，機油只在變速器和管路中進行小循環(huán)，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(jié)溫器選型的關鍵在于根據(jù)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(fā)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(qū)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(tǒng)在連續(xù)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(tǒng)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(tǒng)及其設計要點

水冷式油冷系統(tǒng)依靠發(fā)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(tǒng)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(fā)動機自帶的水泵驅動冷卻液循環(huán)即可。也無需增加節(jié)溫器，直接由發(fā)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(huán)，帶走機油中的熱量，，詳見圖8。這種方式也無需增加節(jié)溫器，直接由發(fā)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(tǒng)整體成本更高，但其適用范圍也更廣，無需顧慮發(fā)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(fā)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(fā)動機總體的運行水溫較高，就沒法使用水冷式油冷系統(tǒng)。

結束語

本文對自動變速器不同類型油冷系統(tǒng)的匹配設計進行了詳細介紹，剖析了油冷系統(tǒng)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(tǒng)匹配設計的經驗，可以為自動變速器油冷系統(tǒng)的設計提供有益參考。

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