第四章 液压控制系统

调压阀自动变速器的油泵由发动机直接驱动，因此油泵的泵油量是和发动机的转速成正比的。为了保证自动变速器的正常工作，油泵的泵油量应在发动机处于最低转速工况(怠速)时，也能满足自动变速器各部分的需要，并保证油路中有足够高的油压，以防止油压过低，使离合器、制动器打滑，影响自动变速器的动力传递。由于发动机怠速工况的转速(750rmin左右)和发动机的最高转速(6000rmin左右)之间相差很大，因此当发动机高速运转时，油泵的泵油量将大大超过自动变速器各部分所需的油量，导致油压过高增加发动机的负荷，并造成换挡冲击。为此，必须在油路中设置一个油压调节装置，在发动机高速运转时让多余的液压油返回油底壳，使油泵的泵油压力始终稳定在一定范围内，以满足自动变速器各种工况对油路油压的要求。,为了使主油路油压能满足自动变速器不同工况的需要，油压调节装置还庄具备下列功能：a主油路油压应能随发动机油门开度的增大而升高。当油门开度较大时由于发动机输出功率和自动变速器所传递的扭矩都较大，为了防止离合器、制动器器等换挡执行元件打滑，主油路油压要相应升高：反之，当油门开度较小时，自动变速器所传递的扭矩也较小，离合器、制动器不易打滑，主油路油压可相应降低。,b汽车在高速挡(3挡或4挡)以较高车速行驶时，由于此时汽车传动系统I在高转速、低扭矩状态下工作，因此可以相应地降低主油路的油压，以减少油泵的运转阻力，节省燃油。c倒挡时主油路的油压应比前进挡时的主油路油压大，通常可达11.5MPa。这是因为倒挡在汽车使用过程中所占的时间很少，为了减小自动变速器的尺寸，倒挡离合器或倒挡制动器在设计上采用较少的摩擦片，因此在工作时需要有较高的油压，以防止其接合时打滑。,自动变速器控制系统的油压调节装置是一个油压调节阀，也称为主油路I调压阀，其工作原理如图所示。来自油泵的油液通过进油口进入滑阀的A、B端面之间。因端面BA，所以油液对滑阀的作用力F1施加在B端面上。由于滑阀底部的弹簧力F2作用向上，在油压低于规定压力时，即F1F2,使得泄油口关闭。因此，油液出油口压力等于油泵的供油压力。当油泵供油压力超过规定压力时，端面B上的作用力F1就会超过弹簧弹力F2，将滑阀向下推，使得泄油口打开。油液排出后，油压降回到规定压力。,在调压阀下部有一个进油口，这是反馈油压进油口。反馈油压是由来自节气门阀的节气门油压和来自手控阀的倒挡油压组成的。反馈油压对滑阀产生作用力F，F它与弹簧弹力F2相加后使得滑阀上移，关闭泄油口，进而使得调压阀的调节压力升高。作用在调压阀下部滑阀上的节气门油压由节气门阀控制，它随着发动机节气门开度的增加而增大。节气门开度越大，节气门油压就越高，主油路调压阀所调节的主油路油压也随之升高，这满足了大功率动力传递的需要。自动变速器挂入倒挡后，来自手动阀的倒挡油路压力油进入滑阀下部，增加了作用在滑阀上的向上推力，主油路调压阀所调节的主油路油压也因此升高，满足了倒挡时对主油路油压的需要。此时的主油路油压称为倒挡油压。,在调压阀上部也有一个进油口，这也是一个反馈油压进油口。这个反馈油压来自压力校正阀，它作用在滑阀上端，对滑阀产生一个向下的作用力F4，使得调压阀的调节压力降低。自动变速器处于1挡或2挡时，压力校正阀关闭，调压阀上端的反馈油压为0。3挡或超速挡时，若车速增大到某一数值，压力校正阀开启，来自节气门阀的压力油经压力校正阀进入调压阀上端，增加了阀心向下的推力，使主油路油压减小，从而减小了油泵的运转阻力。,2.自动变速器换档控制信号换挡控制信号控制信号是换挡控制的源信号，是自动变速器换挡控制的依据。它主要包括手动换挡杆位置信号、负荷(节气门开度)信号和车速信号等3种信号。在液压控制换挡系统中，负荷信号由节气门阀提供，车速信号则由速控阀提供。在电子液压控制换挡系统中，负荷信号是由节气门位置传感器提供的，而车速信号则是由车速传感器提供的。手动换挡杆位置信号不论在哪种控制系统中都是由随换挡杆联动的手动阀提供的。,手动阀手动阀实质上是一个手控的油路开关，它的作用是提供手动换挡杆的位置信号，并根据这个信号控制液压系统的油路开关。当手动换挡杆在右端时，液压油从A口经手动阀送到B口。当手动换挡杆在左端时，液压油从A口经手动阀送到C口。手动阀有两柱式和三柱式两种，三柱式的油路数要多于两柱式。不同的自动变速器其手动阀的结构形式也会不同，但其基本原理都是一样的。当手动阀在换挡杆的带动下移至相应的位置时，主油路就会与相应的控制油路或执行元件连通，并使不工作的油路与泄油孔接通，从而使自动变速器处于相应的挡位。,P档时：主油路7与4、5相通,R档时：主油路7与4、5、6相通,N档时：主油路切断,D档时：主油路7与1、2、3相通,2档时：主油路7与1、2、4相通,1档时：主油路7与1、4、5相通,.节气门阀节气门阀实质上是一个调压器，它根据负荷(节气门开度)的大小将主油路油压改变为节气门油压，节气门油压与负荷(节气门开度)成正比。节气门阀有两种控制方式，即机械控制式和真空控制式。,a.机械控制式,机械控制是通过节气门拉线来带动节气门阀动作，其工作状况如下：当节气门关闭时，节气门阀也同时切断主油路通道，使得节气门油压输出为零。,当节气门稍开时，节气滑阀在节气门拉线和弹簧压力的作用下左移，主油路油压(输入)进入节气门阀，产生节气门油压(输出)。由于节气滑阀开度较小，节气门油压也就比较低。,当节气门全开时，节气滑阀移至最左端，节气门油压达到最大值。,b.真空控制式,真空控制是通过真空膜片带动节气门阀动作，其工作状况如下：当节气门关闭时，进气真空度最大，膜片在真空吸力下右移，压缩弹簧使节气滑阀右移至关闭主油路位置，此时节气门油压为零。,当节气门稍开时，进气真空度减少，膜片在弹簧弹力作用下顶动推杆，使节气滑阀开始左移，打开部分主油路，此时节气门阀开始产生节气门油压，但因节气滑阀并未全开，故节气门油压还不太高。,当节气门全开时，进气真空为零，膜片在弹力作用下左移，带动推杆及节气滑阀移至最左端，此时节气门阀全开，节气门油压达最大值。,速控阀速控阀也是一个调压器，它的作用是根据车速的高低将主油路油压改变为速控油压，速控油压与车速也咸正比。速控阀根据工作原理不同可分为泄压式和节流式两种，根据安装位置不同又可分为轴装型和箱装型两种。泄压式速控阀通过控制泄油阀的开度来调节速控油压，也就是以泄油量的大小来控制速控油压的高低。节流式速控阀是通过改变从主油路到速控油压之间节流阀的开度来调节速控油压，也就是以节流通道的大小变化来控制速控油压的高低。,球阀式速控阀属于泄压式双级调速器，它由初级重锤和次级重锤分别控制两个泄油球阀的开度来调节速控油压。当输出轴转动时，重锤在离心力和次级弹簧弹力的共同作用下张开，并将球阀向内压，关小泄油孔，使油道压力上升，直至油压等于作用在球阀上的压力为止。,球阀式,两个重锤质量及弹簧弹力不同，因此使速控阀在高速区和低速区具有不同的工作特性。在低速工作区，由于速控油压低，次级重锤在弹簧力的作用下将次级球阀关闭，此时速控油压完全由初级重锤带动初级球阀来调节。由于初级重锤质量大，随着转速的上升，离心力增大得较快，因此速控油压随车速增加而较快地升高，形成第一级调压。在高速工作区，初级重锤由于离心力较大，已将初级球阀关闭，使速控油压升高，直至推开次级球阀，从而使速控油压转由次级重锤控制。由于次级重锤质量较小，因此速控油压随车速增加而升高缓慢，形成第二级调压。,(5)换挡品质换挡品质是指换挡过程的平顺性，换挡品质控制是液力自动变速器液压控制系统的重要内容，造成换挡；中击的原因主要有3点：换挡过程中各执行元件之间的动作不协调造成的定时问题。转动部件惯性能量引起的；中击。执行元件摩擦力矩剧变产生不平顺。为了减轻换挡过程中的；中击，液压控制系统采取了缓；中控制、定时控制及油压控制等3种方式来改善换挡品质。缓冲控制缓冲控制是对施加在执行元件上的作用油压进行减缓上升速度的控制。它主要由节流孔、节流球、节流阀、限流阀、缓冲阀和蓄能器等装置来完成。,节流孔结构最简单，但其缓冲效果是不可调节的，因此常需要与单向球阀配合使用。节流孔通常与单向球阀并联应用，当油压升高时，单向球阀关闭，液只能通过节流孔进入油缸，抑制了油压上升的速度，离合器平稳接合。离合器释放回油时，单向球阀打开，迅速泄压回油，使离合器分离迅速。,节流阀,节流阀由弹簧、柱阀及阀上的节流孔组成，其作用与节流孔和单向球阀并联后的装置相同。当油压升高时，压紧并关闭柱阀，油液必须经过阀上的节流孔，才能进入离合器油缸，因而起到节流的作用。泄压时，回油压力将柱阀打开，迅速回油泄压，释放离合器。,限流阀是一种可控制调节的节流阀，它串联在供油通道中，油液自进油口经弹性阀片上的小孔及周边的缝隙流向出油口，送往执行元件。而弹性阀片的开度则由柱塞来控制，柱塞又受节气门油压的作用。当节气门开度小时，柱塞上方油压较低，弹性阀片开度减小，出油压力增长较慢，执行元件接合时动作的时间延长，起到缓冲作用。当节气门开度大时，柱塞上方油压较高，弹性阀片开度增大，出油压力增长较快，以防执行元件打滑。,限流阀,缓冲阀也称软接合阀，它利用滑阀对出油口的截面控制来达到控制出油压力上升速度的目的。它分为节流型和溢流型两种。图示为一种节流型缓冲阀，它与油缸油路串联，由滑阀芯2、阀体3和弹簧4等主要件组成。在阀体3上，有4个油道，油道a是主压力油进油道，并通过内部油道以及节流孔1和油道c相通，油道b为主压力油的出油道，通往换挡执行机构，使换挡执行机构接合，d为节气门调节压力输入油道。由图可见，经节流后的主压力作用在滑阀芯2的左端，节气门调节压力作用在滑阀芯的右端。在换挡时，主压力油经油道a进入滑阀芯的中间。同时也经节流孔1进入左端，并克服变化着的节气门调节油压的作用力和弹簧力，使滑阀芯右移，使出油孔b开度减小，节制和减缓了换挡执行机构油压的升高。,缓冲阀,溢流型缓冲阀，它与油缸油路并联，同时它还具有蓄能器的功能。换挡开始，主油压进入执行油缸，同时由进油口7进入缓冲阀，克服回位弹簧4和蓄能器弹簧2的作用力，将滑阀5向左推，当滑阀5打开排油口8时，由于排油，使油压增加缓慢；同时，油经节流孔6充满滑阀5的内腔，并将蓄能器拄塞3继续向左推到限位柱1，由于排油作用，使油压继续缓慢增长。当油压继续增大，节流孔节流作用消失，滑阀5的左右油压力相等，在弹簧4的作用下使滑阀5右移回位，将排油口关闭，油压达到最大值。当油缸卸压时，柱塞在弹簧2作用下回位。,蓄能器又称蓄压器、贮能器。自动变速器控制系统中采用的一般是弹簧式蓄能器，由一个缸筒2、活塞3和弹簧1组成。它用于储存少量压力油液，其作用是在换挡时，使压力油液迅速流到换挡执行机构的油缸，并吸收和平缓所输送油压的压力波动。当弹簧1被压缩时，储存能量，而当弹簧伸长时，释放能量。蓄能器可以只在活塞无弹簧的一侧进油，也可从活塞两侧都进油。,蓄能器,蓄能器与执行元件控制油路并联，当换挡阀开启，油流进离合器和蓄能器油路。油液以初始流量流动，克服弹簧张力，使离合器活塞移动足够的距离，这仅仅是消除了离合器摩擦片的间隙。当进一步压缩摩擦片时，油陷压力快速增加。刚达到最大主油路压力前一刹那，蓄能器活塞克服了弹簧张力而移动。此时，离合