变矩器闭锁时Dr侧油压异常的研究

李洪岩 宋名 刘晓宁 李宾龙 张晓冬

摘 要：保持液力变矩器锁止侧与分离侧油压稳定，是提升换挡速度与保证换挡平顺性重要的控制策略之一。保证直结状态下DaDr油压压力差在正常范围内是保证直结工况传动效率的重要手段。文章从理论分析、实验排查两方面对液力变矩器的锁止侧与分离侧油压出现的故障进行深入研究，积累了液压模块故障调查经验，为提升车辆换挡质量及驾驶平顺性提供了相关技术指导。

关键词：自动变速器;液力变矩器;油压抖动;分离侧残压

中图分类号：TH137.332  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）19-58-04

Study on the Abnormal oil pressure of Dr Side when torque Converter is blocked

Li Hongyan， Song Ming， Liu Xiaoning， Li Binlong， Zhang Xiaodong

（ Harbin Dongan Automotive Engine Manufacturing Co.， Ltd.， Heilongjiang Harbin 150060 ）

Abstract： One of the important control strategies to improve gear shifting speed and ensure gear shifting smoothness is that to keep the hyDraulic pressure of the combined side and the separate side stable. Keeping the DADR oil pressure difference in the normal range is an important means to ensure the transmission efficiency in the locking condition. In this paper， the oil pressure on the locking side and the separating side of the hyDraulic torque converter are studied in depth from the aspects of theoretical analysis and experimental investigation. Accumulated experience in the fault investigation of hyDraulic module. Provide technical guiDance for improving gear shifting quality and Driving experience.

Keywords： Automatic transmission; Torque converter; Hydraulic jitter; Residual pressure on separation side

CLC NO.： TH137.332  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）19-58-04

1 引言

二戰期间，别克公司为坦克开发了液力变矩器，到1948年，这种液力变矩器与其他变速箱部件结合成为液力变速器，进而定型成为现在通用的自动变速器。[1]

液力变矩器在汽车动力传动系统中占有至关重要的地位，主要作用为：（1）传递转速及转矩，可以在非直结工况下实现增扭;（2）实现发动机与自动变速器的非刚性连接，以便自动变速箱自动换挡;（3）缓冲发动机传动的扭转振动。液力变矩器的组成包括：泵轮、涡轮、导轮、单向离合器、锁止离合器这五个重要原件。[2]

发动机与液力变矩器之间的连接关系见图1，液力变矩器工作原理为：发动机的驱动盘与变速箱壳体刚性连接，壳体与液力变矩器的泵轮相连接，发动机动力及转速直接传递到泵轮，发动机启动，泵轮会被发动机带动，带动过程中，液体被泵轮叶片带着离心力往径向抛离，工作油回到涡轮端，冲击涡轮叶片迫使涡轮转动，涡轮与变速箱输入轴刚性相连，以上过程实现发动机到变速器的动力传递。而在传递过程中负责增加扭矩的为导轮。液体经过泵轮加速冲击涡轮叶片的同时，被迫主动的涡轮叶片会将流出来的液体冲击导轮叶片，导轮会有一个反向转动的趋势，但在导轮上的单向离合器，会阻碍导轮相对涡轮出现反转，导轮就迫使经过它叶片的液体改变流向冲击泵轮叶片，这样泵轮流出的液体量增加，获得增扭效果。当涡轮转速与泵轮转速达到一定比值时，导轮失去增扭作用，超过限值时会造成涡轮扭矩的减小，此时，锁止离合器发挥其作用。锁止离合器一端装在液力变矩器的前壳体上，一端装在涡轮壳体，当锁止离合器锁止状态下，变速箱输入轴即与发动机曲轴刚性连接。[3]

液力变矩器在起步、换挡过程中起到增扭、减震作用，但传动效率较低，锁止工况刚性连接，液力变矩器的传动效率接近1。

2 本文的研究意义和内容

2.1 研究意义

液力变矩器的滑差与锁止时机是变速箱中比较重要的标定量之一。液力变矩器的滑差及锁止的标定方式，直接决定整车的传动效率及燃油水平。液力变矩器非锁止工况下，实现柔性传动，一定程度上放大扭矩，汽车平顺起步，液力变矩器的滑差控制是提升换挡速度与保证换挡平顺的重要的控制策略之一。对驾驶员的驾驶感受也有着重大的影响。

自动变速箱依靠液力变矩器结合端与锁止端的压力差控制液力变矩器的锁止与释放。液力变矩器两侧油压异常将直接影响驾驶感受。此外，由于非直结工况下传动效率低，待传递扭矩及转速达到一定值时，需通过对液力变矩器进行锁止来提高传动系效率。对于液力变矩器来说，锁止时机过慢会造成传动效率低下，影响整车油耗;锁止时机过快，可能导致NVH问题或变速箱抖动。故液压系统中液力变矩器的锁止标定影响重大。由于AT变速箱中油泵多为转子泵，其周期性运转会将油压波动带入AT液压控制模块甚至是变速箱中，故液压控制模块对于液压抖动及液力变矩器锁止侧、分离侧的油压控制有重要的影响。故对自动变速器的液力变矩器两侧油压进行研究，积累在直接转速工况标定、试验、排故等方面的相关经验，对优化提升车辆驾驶体验具有十分重要的意义。

2.2 研究内容

本文以某8挡自动变速器为例，论述了自动变速器液压控制模块中，在液力变矩器的标定过程中出现的压力异常现象。并从理论分析、实验排查方面对产生故障现象进行深入研究。积累液力变矩器标定经验及液压模块故障调查经验。为提升车辆换挡质量及驾驶体验提供一定的技术指导。

3 变矩器闭锁时Dr侧油压异常的研究

3.1 DADR油压压力异常试验方法及故障描述

3.1.1 测试方法

液力变矩器的锁止侧（Da）与分离侧（Dr）油压是整机测试中重要的测试参数，某变速箱内液力变矩器的油压供给油路图如图2所示。

如图1中所示，液力变矩器DaDr侧油压的供给来源及测试方式为：油泵供给油液经过调压阀1，主油压从油泵泵出后通过调压阀1、2，给换向阀3进行供油，阀芯1、阀芯2均均受主调压电磁阀S1的控制。换向阀3受电磁阀S2的线性控制。电磁阀S2在推开换向阀位置前，经调压阀2调节的油压经过换向阀3为液力变矩器锁止侧进行供油，经过液力变矩器进入分离侧油压，此时离合器处于完全OPEN的状态。在控制电磁阀S2推动换向阀3后，锁止侧Da油压由电磁阀S1调节至恒定值，分离侧Dr油压随着电磁阀S2电流的IP控制而呈阶梯式变化，二者压力差值，也随电磁阀S2的IP控制变化。直至换向阀3被完全推开后，分离侧油压几乎降至0bar（实际情况一般存在0.1bar左右的残余）。

整个過程中，锁止侧与分离侧油压控制过程如图3所示。其中区域A为液力变矩器随电磁阀IP控制，Da、Dr油压正常变化过程，抖动幅值较小;区域B为锁止状态下Dr油压值;区域C为阀芯3控制液力变矩器的反转区域，属正常抖动过程。

3.1.2 故障描述

在某A样机变速箱单体试验过程中，在进行液力变矩器的接合侧分离侧标定油压试验时，发现如下图4现象：[4][5]

液力变矩器在受电磁阀的线性控制过程中，在区域A阶段出现DaDr油压波动过大现象，抖动差值约1bar，在该控制电磁阀完全锁止状态下，即区域B阶段，本应最大限度降至0位置的分离侧（Dr）油压，出现残压约近1bar。故障曲线见图4。以上两个现象中，DaDr油压抖动会导致换挡滑差控制的困难，分离侧残压会导致会影响滑差状态下的传动效率，及锁止工况下所传最大扭矩能力。以上两个问题，会造成换挡混乱、驾驶舒适度降低等问题，本文即对上述两个故障现象进行调查、分析及样件调整。

3.2 某项目A样件阶段液力变矩器Dr侧压力异常故障排查

3.2.1 理论分析

（1）锁止工况下Dr残压

对图5所示油路图进行分析，重点分析控制Dr油压的Da-Dr控制阀4。

其中：

PDr—Dr侧油压/bar;

A1—Dr侧阀芯受力面积/mm2;

PDa—Da侧油压/bar;

A3—Da侧阀芯受力面积/mm2;

PS2—电磁阀S2输出油压/bar;

A2—电磁阀S2输出侧阀芯受力面积/mm2;

Ft—工作状态下弹簧弹力/N。

锁止工况下，电磁阀的输出油压达到最大，阀芯3被完全推开，PDa为恒定值，弹簧弹力Ft由于被压缩而存在向右的弹簧弹力，PDr油压经过油路最终从DaDr控制阀4的泄油口泄出，一旦该口泄油不畅就会导致故障现象中的Dr残压的存在。故推测该口泄油不畅原因为调压阀阀芯4的位移不到位。

从公式上看：右边两个力PDa、Ft值比较大可能会导致阀芯位移不到位。进而得到的改善方法有以下三种：1）降低Da侧油压的调压值，此方法涉及阀芯2及配合阀体的变更，变更较大;2）降低阀芯4中使用的弹簧弹力;3）调整阀套尺寸，降低弹簧的工作高度，降低弹簧弹力，此方法只需要重新机加阀套卡板槽，相对容易实现。

（2）DaDr抖动故障分析

如图4所示，DaDr油压在控制过程中出现较大抖动，于标定工作不利。从图4中可以看到在整个测试过程中，主油压全程抖动，故推测是主油压抖动导致的位于油路下游的DaDr油压抖动。进而推测主油压抖动的原因为负责给主油压缓冲的减震阀组的减震能力不足。调整方法有以下两种：1）调整减震阀台阶面高度;2）增加弹簧工作载荷。

3.2.2 样件调整方向

根据以上分析，分别调整DaDr控制阀4的阀套的尺寸用以解决Dr残压问题，其调整前后尺寸如表1。

调整减震弹簧相关参数，进而增加其在工作高度的载荷值，用以解决主油压及Dr侧油压抖动问题。调整尺寸参数见表2。

3.2.3 调整样件后试验验证

经过理论分析，将改善件装阀体进行测试，测试结果见图6：

调整样件后，Dr残压降低至正常水平（0.1bar左右），DaDr抖动差值降低至0.3bar水平。

4 总结与展望

保持液力变矩器锁止侧与分离侧油压稳定，是提升换挡速度与保证换挡平顺性重要的控制策略之一。保证直结状态下DaDr油压压力差在正常范围内是保证直结工况传动效率的重要手段。二者在设计试验过程时需考虑主油压变化因素、阀芯与阀体配合尺寸及缓冲原件组减震能力等相关因素。

本文积累了液力变矩器锁止侧与分离侧油压压力标定经验及液压模块故障调查经验。为提升车辆换挡质量及驾驶体验提供技术指导。提高换挡质量，保证驾驶质量、提高驾驶舒适性是未来所有乘用车动力总成不断追求的目标。

参考文献

[1] 别克昂科拉汽车故障检测与维修[OL].2018，09.

[2] 王晓鹏.液力变矩器原理[OL].汽车工程解读，2019，05.

[3] 郑婷婷.胺基离子交换纤维对Pb～（2+）的吸附性能研究[D].北京理工大学，2015.

[4] 王国栋.天然气存储用高比表面积活性炭的制备及对甲烷吸附性能的研究[D].中国林业科学研究院，2013.

[5] 唐超.超声预处理对煤泥浮选过程的强化作用研究[D].徐州：中国矿业大学，2014.