溫華明，楊士先，鄭海兵

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

濕式雙離合自動(dòng)變速器通過(guò)液壓系統(tǒng)中壓力或者流量電磁閥的控制，實(shí)現(xiàn)離合器分離、結(jié)合以及檔位切換等動(dòng)作，其中離合器扭矩的傳遞主要通過(guò)離合器油路的壓力控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此離合器壓力的控制精度，直接影響整車(chē)駕駛性以及舒適性表現(xiàn)。

為了使整車(chē)在低溫環(huán)境下具備較好的動(dòng)力響應(yīng)特性，離合器壓力控制一般采用響應(yīng)較快的電磁閥，但由于變速箱油液低溫及高溫環(huán)境下粘度的差異，系統(tǒng)壓力在滿足低溫響應(yīng)快的同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致在油液黏度大幅減低的高溫環(huán)境下產(chǎn)生壓力沖擊。因此，在現(xiàn)有液壓油路及電磁閥參數(shù)確定的情況下，可以通過(guò)蓄能器的匹配來(lái)提升系統(tǒng)壓力控制精度。

1 蓄能器簡(jiǎn)介

1.1 蓄能器作用及類(lèi)型

蓄能器是將壓力液體的液壓能轉(zhuǎn)換為勢(shì)能儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)系統(tǒng)需要時(shí)再由勢(shì)能轉(zhuǎn)化為液壓能而做功的容器。其主要用途包含作為輔助動(dòng)力源，補(bǔ)充泄漏，吸收壓力沖擊，改變系統(tǒng)的頻率特征等[1]，在自動(dòng)變速器中的應(yīng)用通常用于吸收系統(tǒng)中的壓力沖擊及脈動(dòng)。

蓄能器種類(lèi)包含重力式、彈簧式、氣瓶式、氣囊式、活塞式等，其中彈簧式蓄能器具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)較靈敏、容量小的特點(diǎn)，且其產(chǎn)生的壓力取決于彈簧的剛度和壓縮量[2]。因此常用于供小容量及低壓（≤1.2 MPa）系統(tǒng)在循環(huán)頻率低的情況下蓄能或緩沖用。結(jié)合以上特點(diǎn)，在自動(dòng)變速器液壓系統(tǒng)中一般采用彈簧式蓄能器。彈簧式蓄能器結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖1所示。

圖1 彈簧式蓄能器結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 關(guān)鍵參數(shù)

影響彈簧式蓄能器性能表現(xiàn)的主要參數(shù)包含：工作壓力范圍，容腔體積，入口通流面積，泄油口大小，活塞與殼體間隙等[3]。

（1）工作壓力范圍：即蓄能器在系統(tǒng)中工作時(shí)的壓力，針對(duì)彈簧式蓄能器，根據(jù)蓄能器彈簧剛度、初始?jí)嚎s量、行程等進(jìn)行定義，一般具體壓力范圍根據(jù)系統(tǒng)常用壓力范圍進(jìn)行設(shè)定。

（2）容腔體積：蓄能器工作時(shí)能夠儲(chǔ)存油液的最大體積，蓄能器容積與活塞直徑以及彈簧行程相關(guān)，但蓄能器容積過(guò)大會(huì)導(dǎo)致占用較大的空間不易布置。

（3）入口通流面積：蓄能器入口直徑大小將影響油液填充的速度，通流面積較小時(shí)，在小壓力下吸收壓力沖擊的能力較差。

（4）泄油孔大小：在彈簧腔后端設(shè)置泄油孔防止彈簧腔產(chǎn)生較大背壓影響蓄能器正常工作。

（5）活塞與殼體間隙：蓄能器活塞與閥體間間隙過(guò)大易導(dǎo)致泄漏增加，影響系統(tǒng)壓力的建立；過(guò)小易導(dǎo)致阻力過(guò)大，不利于快速實(shí)現(xiàn)容積變化進(jìn)而削弱壓力沖擊現(xiàn)象。最大間隙的設(shè)置與泄油孔大小相關(guān)，需要保證泄油孔能夠?qū)⑿孤┯鸵杭皶r(shí)泄出。

2 研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)

2.1 研究?jī)?nèi)容

本文基于某款濕式雙離合自動(dòng)變速器離合器壓力控制系統(tǒng)，如圖2所示，針對(duì)彈簧式蓄能器的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)壓力控制精度的影響進(jìn)行研究，最終通過(guò)蓄能器的匹配來(lái)達(dá)到提升離合器壓力控制精度的目的。

圖2 離合器控制系統(tǒng)原理圖

2.2 工作目標(biāo)

通過(guò)蓄能器位置及參數(shù)設(shè)置使離合器壓力具備較高的控制精度。結(jié)合整車(chē)實(shí)際應(yīng)用要求，針對(duì)液壓模塊系統(tǒng)壓力控制精度基本要求為如圖3所示，壓力建立過(guò)程靠近離合器開(kāi)始傳遞扭矩的壓力點(diǎn)無(wú)明顯壓力震蕩，離合器壓力控制各階段不允許出現(xiàn)壓力超調(diào)現(xiàn)象，同時(shí)也不允許響應(yīng)慢的情況。

圖3 離合器壓力控制精度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3 蓄能器參數(shù)影響

在離合器支路現(xiàn)有蓄能器參數(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展活塞直徑以及蓄能器彈簧剛度兩個(gè)因素對(duì)系統(tǒng)壓力控制的影響研究，實(shí)現(xiàn)壓力控制精度的提升。

3.1 仿真分析

參考實(shí)際應(yīng)用過(guò)程壓力控制方式，建立如圖4的離合器壓力控制系統(tǒng)仿真分析模型，在除蓄能器活塞直徑及彈簧剛度以外其他參數(shù)均不變的情況下，進(jìn)行單一因素對(duì)壓力控制精度的影響趨勢(shì)的分析，進(jìn)而尋找最優(yōu)的參數(shù)組合。其中入油口直徑為1 mm，泄油孔直徑2 mm，初始安裝力為0 N。

圖4 蓄能器參數(shù)仿真模型

分別保持蓄能器活塞直徑12 mm不變進(jìn)行不同彈簧剛度的仿真對(duì)比，保持蓄能器彈簧剛度8.1 N/mm不變進(jìn)行了不同蓄能器活塞直徑的影響對(duì)比，結(jié)果如圖4，結(jié)論如下：

（1）彈簧剛度越大，越容易產(chǎn)生壓力沖擊，剛度過(guò)小，壓力響應(yīng)變慢；

（2）活塞直徑越小，越容易產(chǎn)生壓力沖擊，直徑過(guò)大，壓力響應(yīng)變慢。

圖5 蓄能器參數(shù)影響仿真分析結(jié)果

因此蓄能器的彈簧剛度不能過(guò)大，活塞直徑不能過(guò)小，才能有效實(shí)現(xiàn)吸收壓力控制閥開(kāi)啟瞬間產(chǎn)生的壓力沖擊。但為了保證系統(tǒng)的響應(yīng)特性，需要基于系統(tǒng)特性進(jìn)行各蓄能器參數(shù)的有效組合。

結(jié)合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)從仿真分析結(jié)果中選擇如表1的待驗(yàn)證參數(shù)組合。其中組合三用于輔助驗(yàn)證蓄能器活塞直徑的影響。

表1 推薦驗(yàn)證蓄能器參數(shù)表

3.2 測(cè)試驗(yàn)證

基于液壓控制模塊接口，設(shè)置不同蓄能器直徑、不同彈簧剛度驗(yàn)證的工裝，實(shí)現(xiàn)不同參數(shù)組合的驗(yàn)證。為保證與仿真結(jié)果的有效對(duì)比，驗(yàn)證過(guò)程同樣保持蓄能器入油口直徑，泄油孔直徑，活塞與殼體間隙和彈簧初始安裝力均不變。基于三組推薦組合以及彈簧裝配性，進(jìn)行同一活塞直徑下4種彈簧剛度的對(duì)比測(cè)試，具體驗(yàn)證參數(shù)如表2所示。

表2 蓄能器對(duì)比驗(yàn)證參數(shù)表

基于以上驗(yàn)證參數(shù)，按照階躍電流的方式進(jìn)行實(shí)際離合器負(fù)載下，相同測(cè)試工況下的對(duì)比驗(yàn)證，重點(diǎn)關(guān)注壓力上升過(guò)程特別是KP點(diǎn)附近壓力穩(wěn)定性表現(xiàn)，具體驗(yàn)證結(jié)果如表3所示。

表3 測(cè)試驗(yàn)證結(jié)果對(duì)比分析表

基于驗(yàn)證的參數(shù)組合通過(guò)對(duì)比驗(yàn)證，可以得出如下結(jié)論：

（1）不同蓄能器活塞直徑下，均有與其匹配狀態(tài)較好的彈簧剛度參數(shù)，如表中框選部分。

（2）蓄能器直徑越大，與其匹配狀態(tài)最佳的彈簧剛度參數(shù)越小。

蓄能器最佳參數(shù)與仿真分析結(jié)果基本一致，活塞直徑12 mm匹配剛度23.32 N/mm彈簧，活塞直徑20 mm匹配剛度為8.1 N/mm彈簧時(shí)壓力均表現(xiàn)相對(duì)較好。其中活塞直徑12 mm，剛度23.32 N/mm的參數(shù)下壓力穩(wěn)定性最佳，即為基于當(dāng)前系統(tǒng)的蓄能器最優(yōu)參數(shù)組合。

4 總結(jié)

通過(guò)仿真及測(cè)試驗(yàn)證，蓄能器參數(shù)對(duì)于壓力控制精度均存在明顯影響。在自動(dòng)變速器實(shí)際應(yīng)用過(guò)程，蓄能器參數(shù)較多，匹配設(shè)計(jì)過(guò)程整體工作量較大，通過(guò)借助CAE仿真分析進(jìn)行初步篩選，再結(jié)合測(cè)試驗(yàn)證的方式，能夠更加快速有效地得到適用于所匹配系統(tǒng)的最優(yōu)蓄能器參數(shù)。