摘要：根據(jù) TC+AMT汽車液壓系統(tǒng)的需要設(shè)計(jì)了液壓集成控制系統(tǒng)，分析了液壓集成控制系統(tǒng)的電控系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的工作原理，提出了 TC+AMT液壓集成控制系統(tǒng)的試驗(yàn)方案，按照所提出的電磁閥狀態(tài)的八種調(diào)整方案對該液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)，并對試驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，其結(jié)果表明：所設(shè)計(jì)的液壓集成控制系統(tǒng)能夠控制通向換擋離合器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、AMT的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、變矩器閉鎖和解鎖油路入口的壓力，能夠滿足試驗(yàn)方案的預(yù)期要求。關(guān)鍵詞：車輛工程；液力變矩器；機(jī)械式自動(dòng)變速器；離合器；液壓系統(tǒng)中圖分類號(hào)：
1.引言機(jī)械式自動(dòng)變速器具有較高的傳動(dòng)效率和較低的開發(fā)成本，為了減少換擋時(shí)產(chǎn)生的沖擊采取加液力變矩器同時(shí)控制，使得它的優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)已被很多廠家重視起來，目前自動(dòng)變速器汽車大多是由液力變矩器和液力式自動(dòng)變速器組成，研究由液力變矩器和機(jī)械式自動(dòng)變速器組成的自動(dòng)變速汽車雖然比較多，但裝車還是比較少。為了將換擋離合器、液力變矩器和機(jī)械式自動(dòng)變速器的液壓控制系統(tǒng)集成控制，設(shè)計(jì)了
TC(Torque Converter)+AMT(Automated Manual Transmission)汽車液壓集成控制系統(tǒng)[1-6]，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)集中、高效、便利的管理。
2.系統(tǒng)的原理
2.1 電控系統(tǒng)
TC+AMT[7]控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、電控單元 TCU、數(shù)據(jù)采集卡、壓力傳感器、電磁閥[8]、變矩器減壓閥、變矩器控制閥、壓力調(diào)節(jié)閥、散熱裝置、儲(chǔ)油箱、濾清裝置、電磁減壓閥、
前進(jìn)擋緩沖器、壓力控制緩沖器和油泵組成。試驗(yàn)時(shí)通過計(jì)算機(jī)編寫程序，再下載到電控單元 TCU，TCU通過控制邏輯控制電磁閥，再通過電磁閥控制通向變矩器、換擋離合器 [9]和變速器油路的油壓，壓力傳感器測得變矩器、換擋離合器和變速箱的壓力數(shù)據(jù)分別傳給電控單元 TCU和數(shù)據(jù)采集卡，計(jì)算機(jī)通過采集卡提供的接口函數(shù)讀取采集卡的數(shù)據(jù)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1所示，圖中虛線代表電信號(hào)、直
線代表油路走向。
2.2 液壓系統(tǒng)電磁閥控制的液壓系統(tǒng)原理如圖 2所示。電磁閥 A主要控制通向換擋離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)壓力，換擋離合器換擋時(shí)起斷開發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的作用，在配備有 TCS(Traction Control System，簡稱 TCS)的車輛上采用滑差控制離合器的結(jié)合程度也可以達(dá)到控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出到變速器的扭矩，達(dá)到控制牽引力的作用。電磁閥 B用來控制通向變矩器控制閥的控制油路，實(shí)現(xiàn)變矩器閉鎖和解鎖的功能。壓力控制電磁閥主要用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力。電磁減壓閥作用是保證油泵輸向變矩器控制閥和壓力調(diào)節(jié)閥的液壓油壓力不要過高。壓力調(diào)節(jié)閥作用是保證油泵輸向換擋離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)和 AMT執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓油壓力不要過高。變矩器減壓閥作用是保證壓力調(diào)節(jié)閥輸向變矩器的液壓油壓力不要過高。變矩器控制閥的作用是根據(jù)電磁閥 B
的開閉指示控制變矩器的閉鎖和解鎖。前進(jìn)擋緩沖器能夠減少換擋過程中產(chǎn)生的壓力沖擊。壓力控制緩沖器用來減小變矩器閉鎖時(shí)液壓油從變矩器解鎖油路出來時(shí)產(chǎn)生的壓力沖擊。
3. 試驗(yàn)方法和試驗(yàn)方案
3.1 試驗(yàn)方法液壓集成控制系統(tǒng)試驗(yàn)中所用到器材有：集成占空比控制式電磁閥 A、 ON/OFF式電磁閥 B和線性控制式壓力控制電磁閥的液壓閥板； 1個(gè)可安裝油路接頭的閥板卡具，用來卡住液壓閥板和連接油管接頭；1個(gè)油壓源； 4個(gè)壓力傳感器，輸出信號(hào) 0-5v；1個(gè)數(shù)據(jù)采集卡；1個(gè)電控單元 TCU；1臺(tái)筆記本電腦；1個(gè)雙路可調(diào)直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源可輸出 0-12V電壓和 0-1A電流；若干個(gè)油管及管路接頭；1套線束； 1個(gè)帶閉鎖離合器的變矩器； 1個(gè)用來換擋的離合
器；1個(gè)五擋機(jī)械式自動(dòng)變速箱。將所用到的器材連接起來，試驗(yàn)時(shí)注意收集排出的液壓油和連接件之間的密封。
3.2 試驗(yàn)方案驗(yàn)證設(shè)計(jì)的閥板是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期功能：一、液力變矩器閉鎖離合器閉解鎖油路是否暢通、可控；二、給換檔離合器（濕式單片）提供的壓力是否滿足設(shè)計(jì)要求 15kg/cm2-20kg/cm2；能否給選換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供穩(wěn)定的壓力 15kg/cm2-20kg/cm2；穩(wěn)壓系統(tǒng)能否將系統(tǒng)壓力控制在穩(wěn)定的范圍 5kg/cm2-20kg/cm2；電磁閥控制邏輯與閥板各出油口處壓力的關(guān)系；測試閥板工作的可靠性，是否存在泄漏或油路不暢現(xiàn)象。實(shí)車液壓油是由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵提供，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)會(huì)使油泵提供液壓油的壓力上下浮動(dòng)，為了驗(yàn)證油壓源在不同油壓時(shí)控制電磁閥對各個(gè)油路出口的油壓的影響，試驗(yàn)時(shí)油壓源設(shè)置為三種調(diào)整情況:油壓源油壓 Pf分別設(shè)置為 16kg/cm2、18kg/cm2和 20kg/cm2。電磁閥 A為占空比 0%-100%之間調(diào)節(jié)控制的電磁閥，無電信號(hào)時(shí)占空比 T為 0%，電
磁閥完全關(guān)閉，有電信號(hào)時(shí)占空比 T為 100%，電磁閥完全開啟，為了能夠說明離合器在完全接合和完全分離時(shí)通向離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)入口的油壓能否達(dá)到預(yù)期值，占空比 T取 0%和
圖2 液壓系統(tǒng)原理圖 Fig.2 Principle of hydraulic system
100%兩個(gè)數(shù)值。
電磁閥 B為開關(guān)電磁閥，因?yàn)樵谶@里只需實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能，所以取 ON和 OFF兩種狀態(tài)，無電信號(hào)時(shí)電磁閥關(guān)閉，為 OFF狀態(tài)，有電信號(hào)時(shí)電磁閥開啟，為 ON狀態(tài)，實(shí)際上為了減少變矩器閉鎖時(shí)產(chǎn)生的沖擊，使用占空比信號(hào)與之聯(lián)用，控制變矩器閉鎖離合器的結(jié)合速度。
壓力控制電磁閥是采用電流控制的線性調(diào)節(jié)電磁閥，輸入電流 I可以在 0-1A之間連續(xù)調(diào)節(jié)變化，當(dāng)輸入的電流 I為 0A時(shí)，電磁閥完全關(guān)閉，當(dāng)輸入的電流 I為 1A時(shí)，電磁閥完全打開，為了簡單明了的說明電流變化對系統(tǒng)的影響，取 0A和 1A兩種情況。
為了較**了解閥板的性能，按照預(yù)先設(shè)定的油壓源油壓 Pf分別為不同油壓時(shí)電磁閥狀態(tài)的八種調(diào)整方案，分別是:
(1)T為 0%、電磁閥 B為 OFF和 I為 0A；
(2)T為 0%、電磁閥 B為 OFF和 I為 1A；
(3)T為 0%、電磁閥 B為 ON和 I為 0A；
(4)T為 100%、電磁閥 B為 OFF和 I為 0A；
(5)T為 0%、電磁閥 B為 ON和 I為 1A；
(6)T為 100%、電磁閥 B為 OFF和 I為 1A；
(7)T為 100%、電磁閥 B為 ON和 I為 0A；
(8)T為 100%、電磁閥 B為 ON和 I為 1A。
4.試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析
4.1 試驗(yàn)結(jié)果
在油壓源油壓 Pf分別為三種預(yù)先設(shè)定值的情況下按照上述電磁閥狀態(tài)的八種調(diào)整方案進(jìn)行試驗(yàn)，并將試驗(yàn)值與能夠滿足系統(tǒng)要求的要求值做比較，得到 24組結(jié)果如表 1所示。
表 1試驗(yàn)值與要求值 Table 1 Test value and expected value
4.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析壓力控制電磁閥電流 I為 1A時(shí)：如編號(hào) 2、5、6、8、10、13、14、16、18、21、22和 24試驗(yàn)，此時(shí)要系統(tǒng)內(nèi)的壓力降低，變矩器不需要閉鎖和解鎖、換擋離合器和變速器不需要控制，各個(gè)入口壓力要滿足小于 5kg/cm2的要求值，試驗(yàn)所得的數(shù)值在 0.0~1.3kg/cm2之間都小于要求值。壓力控制電磁閥電流 I為 0A時(shí)：AMT執(zhí)行機(jī)構(gòu)入口壓力 PAMT要保證換擋需求，要保證壓力要求值在 15.0~20.0kg/cm2之間，試驗(yàn)所得的數(shù)值在 15.8~19.7kg/cm2之間也都小于要求值，如編號(hào) 1、3、4、7、9、11、12、15、17、19、20和 23試驗(yàn)。在離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)起作用時(shí)要保證離合器正常工作，要保證壓力 Pc的要求值在 15.0~20.0kg/cm2之間，試驗(yàn)時(shí)調(diào)整電磁閥 A占空比 T為 100%所得的壓力 Pc在 15.8~19.5kg/cm2之間也都小于要求值，如編號(hào) 4、7、12、15、20和 23試驗(yàn)。電磁閥 B處于 OFF狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行變矩器閉鎖離合器的解鎖動(dòng)作，要求變矩器解鎖油路入口壓力 PTCo在 15.0~20.0kg/cm2之間，試驗(yàn)時(shí)測得的壓力 PTCo在 15.9~19.6kg/cm2之間小于要求值，如編號(hào) 1、4、9、12、17和 20試驗(yàn)；電磁閥 B處于 ON狀態(tài)時(shí)，變矩器閉鎖離合器執(zhí)行閉鎖動(dòng)作，要求通向變矩器閉鎖離合器油路入口壓力 PTCc在 15.0~20.0kg/cm2之間，試驗(yàn)時(shí)測得的壓力 PTCc在 15.8~19.5kg/cm2之間小于要求值，如編號(hào) 3、7、11、15、19和 23試驗(yàn)。從編號(hào) 3、7、11、15、19和 23試驗(yàn)結(jié)果可以看出由于有壓力控制緩沖器，從變矩器解鎖油路入口流出的液壓油不能瀉出，導(dǎo)致此處壓力有所增加。改進(jìn)措施：可將壓力控制緩沖器去掉，從而使得變矩器解鎖油路入口流出的液壓油直接瀉出。
通過上述試驗(yàn)可知各個(gè)油路入口的壓力能夠滿足預(yù)期的要求值，能夠?qū)崿F(xiàn)離合器的正常分離、AMT換擋和變矩器閉鎖離合器的閉鎖與解鎖。
5.結(jié)論通過對所設(shè)計(jì)的將離合器、液力變矩器和機(jī)械式自動(dòng)變速器的液壓控制系統(tǒng)集成的汽車液壓集成控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)能夠控制 AMT執(zhí)行機(jī)構(gòu)入.
口壓力、換擋離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)入口壓力、變矩器解鎖油路入口壓力和變矩器閉鎖油路入口壓力在要求值壓力范圍內(nèi)，再將出現(xiàn)的不足加以改進(jìn)，更能夠滿足 TC+AMT汽車需要。
公安機(jī)關(guān)備案號(hào)：
