自動變速器大都采用液壓控制,電磁閥作為變速箱控制器(TCU)的執行元件,將電信號轉換為壓力流量,電磁閥的性能直接影響變速箱的品質。自動變速器的類型主要有:液力式自動變速器(AT),濕式雙離合變速器(wDCT),無極變速器(CVT)。在當前的主流方案中,AT的液壓系統需要控制:離合器、閉鎖離合器、主油路壓力;DCT的液壓系統需要控制:離合器、同步器、主油路壓力;CVT的液壓系統需要控制帶輪夾緊力、離合器、閉鎖離合器、主油路壓力。不同類型控制對象、不同工況對電磁閥的需求各不相同
離合器壓力控制閥方案
離合器作用
離合器控制動力傳遞路線的結合與中斷。離合器結合,動力傳遞;離合器打開,動力中斷。
典型工況及需求分析
wDCT典型工況有:起步、換擋。wDCT中一般有壓力傳感器,可以實現壓力閉環。
AT和CVT典型工況為換擋。兩種類型的變速箱都沒有離合器壓力傳感器,壓力開環控制。CVT的離合器只實現起步和前進倒退擋切換,AT的離合器還可通過切換實現速比變化。
起步工況:快速充油過程液壓推動離合器活塞運動,快速消除離合器間隙,并準備開始傳遞扭矩。要求電磁閥的響應快、沒有壓力超調。特別是在坡道起步的工況,為了防止溜車,需要減小離合器結合的時間。這種工況對電磁閥的響應時間提出的很高的要求。離合器結合點是充油目標點,壓力偏高引起換擋頓挫,壓力偏低引起發動機轉速跑飛。在結合點對電磁閥的一致性、重復性要求高。
沒有液力變矩器的wDCT起步過程,轉速閉環控制,壓力上升過快車輛沖擊大甚至導致熄火,壓力上升慢則起步時間增加。車輛低速,防止發動機熄火以及發動機的扭矩波動傳遞到變速箱,離合器處于滑磨狀態,電磁閥壓力的滯后過大引起發動機轉速波動。因此起步對電磁閥的響應時間、遲滯的要求高。
換擋工況:快速充油和離合器結合點控制和起步工況是一致的。換擋過程的轉速相的需求和起步控制工況的滑差控制類似。換擋過程的扭矩相,要求電磁閥的遲滯小。這是由于電磁閥的遲滯不穩定,受電流變化率和溫度影響,為了得到相同的壓力,需要對控制電流進行補償,遲滯大增加匹配難度和精度,影響換擋效果。
對離合器控制電磁閥的需求是:遲滯小,響應快,一致性好。
離合器控制電磁閥類型選擇
由于直驅式控制在控制精度高、簡化了系統的復雜程度、系統響應更快,離合器控制多采用直驅壓力閥,壓力范圍取決與離合器傳遞的扭矩及離合器參數,一般濕式離合器需求壓力范圍0-20bar,干式離合器需求壓力范圍0-40bar。
聯電推薦的壓力控制閥如下,已批量應用于離合控制中,并積累了大量的應用經驗和變形設計的能力,可根據客戶不同的壓力,流量,泄漏,響應時間等性能需求進行變形開發。
直驅式壓力控制閥
閉鎖離合器控制閥方案
閉鎖離合器作用
絕大多數AT和CVT有液力變矩器,一般DCT沒有液力變矩器。車輛起步和低速時液力變矩器通過液力傳動,減小沖擊;高速時采用機械傳動提高傳動效率。通過液力變矩器中的閉鎖離合器來實現模式切換。為了避免機械傳動將發動機扭矩波動傳遞到變速箱,在閉鎖離合器閉鎖時,通過滑差控制,提高平順性。
典型工況及需求分析
滑差控制是典型工況,控制目標是維持穩定的泵輪和渦輪轉速差,此時閉鎖離合器傳遞的扭矩等于扭矩容量,結合壓力需要根據當前轉矩時時調整。
要求電磁閥壓力在小電流范圍內跟隨電流變化,響應快、遲滯小、壓力穩定。
閉鎖離合器控制電磁閥類型選擇
閉鎖離合器打開時系統需要給液力變矩器提供冷卻流量,最大流量大于20L/min,在閉鎖時需要控制結合壓力。很多系統方案用兩個機械閥實現打開和閉鎖兩個功能,通過一個先導控制油路同時控制這兩個機械閥。另一方面,由于閉鎖離合器控制閥需要的流量大,用直驅閥代替的成本高,且定制化強。因此,當前都是用先導閥控制閉鎖離合器。
聯電推薦的壓力控制閥如下,先導式壓力控制電磁閥采用滑閥的形式,大大改善了傳統先導閥的泄漏量大的缺點。可以承受大于20bar的輸入壓力,且控制壓力隨輸入壓力波動小,系統上可以直接接到主油路上使用,簡化了系統設計。經過系統驗證,完全滿足滑差控制對電磁閥響應特性的要求。
先導式壓力控制閥
CVT帶輪控制閥方案
帶輪作用
帶輪的作用:通過改變鋼帶的傳遞半徑來調節速比;改變夾緊力來改變扭矩容量。通過改變液壓缸的壓力來實現對帶輪傳動半徑和夾緊力的控制。
典型工況及需求分析
急加速/急踩油門:要求速比跟隨目標值,快速變化。對電磁閥的需求:快速響應,滯后小;電磁閥遲滯小。在速比快速變化時,鋼帶不能打滑,需要保證鋼帶夾緊力是受控的,因此需要穩定的壓力-流量特性。
速比或扭矩連續變化:控制電流連續變化,對電磁閥的需求:電磁閥壓力可以響應小電流變化,滯后小,遲滯小。
速比不變,扭矩變化:控制主動從動帶輪壓力同步變化,要求兩個電磁閥的響應同步。
帶輪控制電磁閥類型選擇
由于帶輪需要的流量高達30L/min,壓力60bar左右,電磁閥做到這樣的壓力流量水平成本太高,因此,當前采用先導控制方案。
針對CVT帶輪控制,聯電推薦先導式壓力控制閥,且已有成熟應用經驗,完全滿足帶輪控制的要求。
先導式壓力控制閥
主油路壓力控制閥方案
主油路壓力的作用
主油路為系統中各執行器提供壓力流量,并滿足冷卻潤滑的需求。由于不同工況需要的最高壓力是變化的,主油路壓力應該大于系統需求的最高壓力,為降低油泵的能耗,需要主油路壓力根據需求實時調節。
典型工況及需求
主油路壓力等于系統需要的最大壓力乘以安全系數,對于變速箱的功能來講,要保證主油路壓力>系統需要最大壓力。在系統需要的壓力流量有突變時需要主油路壓力可以滿足系統的需要,因此需要主油路壓力實時變化。
主油路壓力控制電磁閥類型選擇
系統中通過溢流閥調節為了調節油泵出口的壓力,即主油路壓力,先導壓力閥控制系統閥提供對主油壓控制閥的先導壓力。
針對主油路壓力控制,聯電推薦產品是先導式壓力控制閥,當前設計的控制壓力范圍0-11bar和0-5.5bar兩種狀態,滿足不同客戶的需求。
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