CN110159751B - 一种液力变矩器闭锁滑差、冷却电液控制装置及控制方法 - Google Patents

一种液力变矩器闭锁滑差、冷却电液控制装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液力变矩器闭锁滑差、冷却电液控制装置及控制方法，装置包括液力变矩器、液压装置及电子控制单元;所述的液力变矩器的输入轴和输出轴上均设有转速传感器，闭锁离合器液压装置闭锁回路设有压力传感器；所述的液压装置包括脉冲宽度调制电磁阀、滑差控制阀、限压阀、闭锁离合器换挡阀，背压阀,冷却器，单向阀,油箱；转速传感器、压力传感器、闭锁离合器换挡阀和脉冲宽度调制电磁阀分别与电子控制单元连接。本发明的液力变矩器闭锁滑差控制方法能够精确控制并补偿闭锁离合器两端的油压差，从而精确控制闭锁离合器滑差率，有效解决了行驶平顺性和燃油经济性的矛盾，提高了自动变速器性能。

Description

一种液力变矩器闭锁滑差、冷却电液控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种液力变矩器闭锁滑差、冷却电液控制装置及控制方法。
背景技术
液力变矩器是利用液体进行能量转换，是汽车自动变速系统中最重要的组成部件之一。随着日益严重的能源短缺，闭锁离合器的闭锁滑差控制技术继闭锁控制技术之后，被越来越多的汽车公司生产的自动变速器采用。闭锁滑差控制的关键技术是要确定合适的闭锁强度，即目标滑差率，而对目标滑差率的控制实际是对闭锁离合器两端的油压差的控制。所以要求电液控制系统能精确、稳定控制闭锁离合器两端的油压差，从而精确控制目标滑差率。
在车辆传动系统中，液力传动、润滑、控制等共用同一油源，而且驾驶情况复杂多变，易导致液压油中的污染颗粒进入配合间隙，以三体磨损、疲劳磨损、冲蚀等磨损机理使液压阀摩擦副磨损加剧。造成液压阀泄漏量增大，油压损耗，使液压阀的控制特性和可靠性受到严重影响。在污染条件下，压力调节阀由于泄漏量增大致使调节功能受到抑制，输入到闭锁离合器装置的液压油压力难以达到闭锁离合器的目标结合压力，因此会发生车辆闭锁滑差不平稳甚至失效的情况。
由于路况的复杂性，液力变矩器工况在纯液力变矩工况，滑差工况和闭锁工况中重复切换使用。闭锁离合器分离时，处于纯液力变矩工况，工作时产生大量热量，必须将热量及时带走，否则液体温度过度升高，使变矩器损坏。因此必须使变矩器内的部分工作液体流动循环，强制冷却。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、控制精度高的液力变矩器闭锁滑差、冷却电液控制补偿系统。通过精确控制并补偿闭锁离合器两端的油压差去控制滑差率，有效解决了行驶平顺性和燃油经济性的矛盾，提高了自动变速器性能和可靠性。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种液力变矩器闭锁滑差、冷却电液控制装置，包括液力变矩器、液压装置及电子控制单元；其特征是:所述的液力变矩器的输入轴和输出轴上均设有转速传感器，闭锁离合器液压装置闭锁回路设有压力传感器；所述的液压装置包括脉冲宽度调制电磁阀、滑差控制阀、限压阀、闭锁离合器换挡阀、背压阀、冷却器、单向阀、油箱、油路Ⅰ及油路Ⅱ；油路Ⅰ和油路Ⅱ均来自主油路调压阀的变矩器供应油压；油路Ⅱ分别与脉冲宽度调制电磁阀和限压阀的进油口相连接，脉冲宽度调制电磁阀的出油口连接滑差控制阀的一个进油口，滑差控制阀的一个出油口连接闭锁离合器换挡阀的一进油口，滑差控制阀的另一进油口连接闭锁离合器换挡阀的一个出油口，滑差控制阀的另一个进油口连接油路Ⅰ，滑差控制阀的另一个出油口连接油箱，闭锁离合器换挡阀的另一进油口连接解锁油路，闭锁离合器换挡阀的另一出油口连接闭锁油路，闭锁离合器换挡阀的第三进油口连接限压阀的出油口；闭锁离合器换挡阀的回油口连回油箱，其管路上依次设有背压阀、冷却器和单向阀。转速传感器、压力传感器、闭锁离合器换挡阀和脉冲宽度调制电磁阀分别与电子控制单元连接。
上述的液力变矩器闭锁滑差、冷却电液控制装置中，所述的滑差控制阀包括阀体、弹簧及阀芯，阀体的内腔为阶梯孔，左部直径大于右部直径；所述的阀芯置于阀体内腔中，阀芯为阶梯结构，阀芯的左部与阀体内腔的左部配合，阀芯的右部与阀体内腔的右部配合，阀芯的左端与阀体内腔左端之间设有弹簧；阀体右端设有一个进油口；阀体侧壁上设有两个进油口和两个出油口，一个进油口和一个出油口设置在阀芯大径部分的左侧；另一个进油口和另一个出油口设置在阀芯大径部分的右侧。
一种利用上述的液力变矩器闭锁滑差、冷却电液控制装置的液力变矩器闭锁滑差、冷却控制方法，包括如下步骤：
当液力变矩器由纯液力变矩工况进入滑差工况或闭锁工况时：
(a)设定液力变矩器的闭锁目标速比i0，滑差目标速比i1，和解锁目标速比i2；
(b)电子控制单元通过液力变矩器的输入轴和输出轴上的转速传感器分别监测采集液力变矩器的输入轴和输出轴的转速信息，计算实际速比i；
Figure BDA0002088465150000021
式中： w2为输出轴转速，w1为输入轴转速；
(c)比较实际速比i与滑差目标速比i1，闭锁目标速比i0；若实际速比i与滑差目标速比i1或闭锁目标速比i0不一致，则重复步骤(b)，否则进行下一步；
(d)由油路Ⅱ产生的一个固定的调节压力输入到脉冲宽度调制电磁阀作为初始压力，脉冲宽度调制电磁阀接受电子控制单元的控制信号，然后连续产生一个与控制信号成比例关系的控制压力Pcontrol；控制压力Pcontrol作为滑差控制阀的先导控制压力，同时电子控制单元使闭锁离合器换挡阀处于得电位；此时油路Ⅰ的液压油先后经滑差控制阀、闭锁离合器换挡阀进入闭锁油路，解锁油路的液压油先后经闭锁离合器换挡阀，滑差控制阀流回油箱；
(e)电子控制单元通过液力变矩器的输入轴和输出轴上的转速传感器分别监测采集液力变矩器的输入轴和输出轴的转速信息，计算实际速比i；
(f)比较实际速比i与解锁目标速比i2，若实际速比i与解锁目标速比i2一致，则程序结束；若实际速比i与解锁目标速比i2不一致，则重复步骤(e)，直至实际速比i与解锁目标速比i2一致；
当液力变矩器由滑差工况或闭锁工况解锁进入纯液力变矩工况时：
(A)设定液力变矩器的闭锁目标速比i0，滑差目标速比i1，和解锁目标速比i2；
(B)电子控制单元通过液力变矩器的输入轴和输出轴上的转速传感器分别监测采集液力变矩器的输入轴和输出轴的转速信息，计算实际速比i；
Figure BDA0002088465150000031
式中： w2为输出轴转速，w1为输入轴转速；
(C)将实际速比i与解锁目标速比i2进行比较，若实际速比i与解锁目标速比 i2不一致，则重复步骤(B)；否则进行下一步；
(D)电子控制单元使闭锁离合器换挡阀处于失电位，油路Ⅱ的液压油先后经过限压阀和闭锁离合器换挡阀进入解锁油路；闭锁油路的液压油先后经过闭锁离合器换挡阀、背压阀、冷却器、单向阀流回油箱，闭锁离合器主从动片逐渐分离；
(E)电子控制单元通过液力变矩器的输入轴和输出轴上的转速传感器分别监测采集液力变矩器的输入轴和输出轴的转速信息，计算实际速比i；
(F)比较实际速比i与滑差目标速比i1，闭锁目标速比i0，若实际速比i与滑差目标速比i1或闭锁目标速比i0一致，则程序结束；若实际速比i与滑差目标速比 i1或闭锁目标速比i0不一致，则重复步骤(E)，直至实际速比i与滑差目标速比 i1或闭锁目标速比i0一致。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的液力变矩器闭锁滑差、冷却电液控制装置设有专用冷却回路，保证液压油工作温度处于稳定温度，避免因油液温度过大对液力变矩器元件造成损伤；本发明的液力变矩器闭锁滑差控制方法通过精确控制并补偿闭锁离合器两端的油压差，控制其主从动部分的相对滑动，得到精确、稳定的闭锁滑差强度，有效解决了驾驶平顺性和燃油经济性的的矛盾；并使自动变速器的可靠性提高。
附图说明
图1是本发明的液力变矩器闭锁滑差、冷却液压原理图。
图2是本发明的滑差控制阀的结构示意图。
图3是本发明的液力变矩器闭锁滑差控制方法的流程图。
图1中：A.脉冲宽度调制电磁阀，B.滑差控制阀，C.限压阀，D.闭锁离合器换挡阀，E.背压阀，F.冷却器，G.单向阀，H.油箱，1.电子控制单元，2.发动机， 3.转速传感器，4.输入轴，5.闭锁离合器，6.涡轮，7.泵轮，8.导轮，9.压力传感器，10.输出轴，11.转速传感器，12.变速箱，13.负载，14.液力变矩器。
图2中：15.阀体，16.弹簧，17阀芯。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的液力变矩器闭锁滑差、冷却电液控制系统包括液力变矩器14、液压装置及电子控制单元1；所述的液力变矩器14的输入轴4上设有一个转速传感器3,输出轴10也设有一个转速传感器11；所述的压力传感器9设置在液力变矩器液压装置的闭锁油路上。转速传感器3、11、压力传感器9分别与电子控制单元1连接。
所述的液压装置包括脉冲宽度调制电磁阀A、滑差控制阀B、限压阀C、闭锁离合器换挡阀D、背压阀E、冷却器F、单向阀G及油箱H。该液压装置中有两路输入油路分别为油路Ⅰ和油路Ⅱ，油路Ⅰ和油路Ⅱ均来自主油路调压阀的变矩器供应油压。油路Ⅱ分别与脉冲宽度调制电磁阀A的进油口A1、限压阀C的进油口C1相连，脉冲宽度调制电磁阀A的一出油口A2连接滑差控制阀B的进油口 B5，滑差控制阀B的出油口B1连接闭锁离合器换挡阀D的进油口D6，滑差控制阀B的进油口B2连接闭锁离合器换挡阀D的出油口D3，滑差控制阀B的进油口B3连接油路Ⅰ，滑差控制阀B的出油口B4连接油箱H。闭锁离合器换挡阀D的进油口D5连接解锁油路，闭锁离合器换挡阀D的出油口D2连接闭锁油路，闭锁离合器换挡阀D的进油口D1连接限压阀C的出油口C2，闭锁离合器换挡阀D的回油口D4依次连接背压阀E，冷却器F，单向阀G和油箱H。液力变矩器输入轴 4上的转速传感器3,输出轴10上的转速传感器11，液力变矩器液压装置的闭锁油路上的压力传感器9，脉冲宽度调制电磁阀A与闭锁离合器换挡阀D分别与电子控制单元1连接。电子控制单元1能够通过输入轴上的转速传感器3、输出轴上的转速传感器11采集液力变矩器输入输出轴的转速信息。
如图2所示，所述的滑差控制阀B包括阀体15、弹簧16及阀芯17，阀体 15的内腔为阶梯孔，左部直径大于右部直径。所述的阀芯17置于阀体15内腔中，阀芯17为阶梯结构，阀芯17的左部与阀体15内腔的左部配合，阀芯17 的右部与阀体15内腔的右部配合，阀芯17的左端与阀体15内腔左端之间设有弹簧16。阀体15右端设有一个进油口；阀体15侧壁上设有两个进油口和两个出油口，一个进油口和一个出油口设置在阀芯大径部分的左侧；另一个进油口和另一个出油口设置在阀芯大径部分的右侧。
如图3所示，所述的液力变矩器闭锁滑差控制和冷却润滑电液控制系统的控制方法，包括如下步骤：
状态1：液力变矩器由纯液力变矩工况进入滑差工况或闭锁工况时：
(a)设定液力变矩器的闭锁目标速比i0，滑差目标速比i1，和解锁目标速比 i2；
(b)电子控制单元1通过液力变矩器的输入轴4和输出轴10上的转速传感器 3,11分别监测采集液力变矩器的输入轴和输出轴的转速信息，计算实际速比i。
Figure BDA0002088465150000061
式中：w2为输出轴10的转速，w1为输入轴4的转速。
(c)比较实际速比i与滑差目标速比i1，闭锁目标速比i0，若实际速比i与滑差目标速比i1或闭锁目标速比i0不一致，则重复步骤(b)；否则进行下一步。
(d)由油路Ⅱ产生的一个固定的调节压力输入到脉冲宽度调制电磁阀A作为初始压力，脉冲宽度调制电磁阀A接受电子控制单元1的控制信号K，然后连续产生一个与控制信号K成某种比例关系的控制压力Pcontrol。控制压力Pcontrol作为滑差控制阀B的先导控制压力，同时电子控制单元1使闭锁离合器换挡阀D处于得电位(如图1所示)。此时油路Ⅰ的液压油先后经滑差控制阀B的进油口B3, 出油口B1,闭锁离合器换挡阀D的进油口D6,出油口D2进入闭锁油路，解锁油路的液压油先后经闭锁离合器换挡阀D的进油口D5,出油口D3，滑差控制阀B的进油口B2，出油口B4回油箱H。此时脉冲宽度调制电磁阀A的输出油压Pcontrol对滑差控制阀B的阀芯施加向左的力，同时闭锁离合器的解锁端压力油对阀芯也施加向左的力，而弹簧和闭锁离合器的闭锁端压力油对阀芯施加向右的力。脉冲宽度调制电磁阀A的输出油压力Pcontrol的大小变化相应的对应于闭锁离合器两端的油压差△P的大小变化。脉冲宽度调制电磁阀A的输出油压Pcontrol越大，闭锁离合器的闭锁端油压越大，闭锁离合器两端的油压差△P也越大。这样脉冲宽度调制电磁阀A的输出油压Pcontrol能精确控制闭锁离合器两端的油压差△P，从而做到精确的滑差或闭锁控制。而且在污染条件下，压力调节阀由于泄漏量增大使调节功能受到抑制，输入到闭锁离合器装置的液压油压力难以达到闭锁离合器的目标结合压力，因此发生过不少车辆闭锁滑差不平稳甚至失效。对此情况，压力传感器9实时检测压力并传输到电子控制单元1中与目标压力作比较，然后电子控制单元1及时控制脉冲宽度调制电磁阀A的输出油压Pcontrol使其闭锁离合器两端的油压差△P达到目标闭锁滑差压力差，保证工作的可靠。
(e)电子控制单元1通过液力变矩器的输入轴4和输出轴10上的转速传感器 3,11分别监测采集液力变矩器的输入轴和输出轴的转速信息，计算实际速比i。
(f)比较实际速比i与解锁目标速比i2，若实际速比i与解锁目标速比i2一致，则程序结束；若实际速比i与解锁目标速比i2不一致，则重复步骤(e)，直至实际速比i与解锁目标速比i2一致。
状态2：液力变矩器由滑差工况或闭锁工况进入纯液力变矩工况时：
(A)设定液力变矩器的闭锁目标速比i0，滑差目标速比i1，和解锁目标速比 i2；
(B)电子控制单元1通过液力变矩器的输入轴4和输出轴10上的转速传感器 3,11分别监测采集液力变矩器的输入轴和输出轴的转速信息，计算实际速比i。
Figure BDA0002088465150000071
式中：w2为输出轴10的转速，w1为输入轴4的转速。
(C)将实际速比i与解锁目标速比i2进行比较，若实际速比i与解锁目标速比 i2不一致，则重复步骤(B)的过程，否则进行下一步；
(D)电子控制单元1使闭锁离合器换挡阀D处于失电位，油路Ⅱ的液压油先后经过限压阀C和闭锁离合器换挡阀D的进油口D1、进油口D5进入解锁油路。闭锁油路的液压油先后经过闭锁离合器换挡阀D的出油口D2、回油口D4，背压阀E，冷却器F，单向阀G，进入油箱H，闭锁离合器主从动片逐渐分离。液力变矩器的工况处于变矩器工况，工作时产生大量热量，液体温度过度升高，使液力变矩器损坏，因此必须使变矩器内的部分工作液体流动循环，强制冷却。设计一条专用冷却回路冷却液压油。其中冷却回路中的背压阀E保证液力变矩器回路中的最小油压，防止液力变矩器内部油压过低而产生气蚀现象。单向阀G防止液压油反向流入冷却器F中，保证工作高效可靠进行。
(E)电子控制单元1通过液力变矩器的输入轴4和输出轴10上的转速传感器 3,11分别监测采集液力变矩器的输入轴和输出轴的转速信息，计算实际速比i。
(F)比较实际速比i与滑差目标速比i1，闭锁目标速比i0，若实际速比i与滑差目标速比i1或闭锁目标速比i0一致，则程序结束；若实际速比i与滑差目标速比i1或闭锁目标速比i0不一致，则重复步骤(E)，直至实际速比i与滑差目标速比i1或闭锁目标速比i0一致。

Claims (1)

1.一种液力变矩器闭锁滑差、冷却电液控制装置，包括液力变矩器、液压装置及电子控制单元；其特征是: 所述的液力变矩器的输入轴和输出轴上均设有转速传感器，所述的液压装置包括脉冲宽度调制电磁阀、滑差控制阀、限压阀、闭锁离合器换挡阀、背压阀、冷却器、单向阀、油箱、油路Ⅰ和油路Ⅱ，油路Ⅰ和油路Ⅱ均来自主油路调压阀的变矩器供应油压；油路Ⅱ分别与脉冲宽度调制电磁阀的进油口A1和限压阀的进油口C1相连接，脉冲宽度调制电磁阀的出油口A2连接滑差控制阀的进油口B5，滑差控制阀的出油口B1连接闭锁离合器换挡阀的进油口D6，滑差控制阀的进油口B2连接闭锁离合器换挡阀的出油口D3，滑差控制阀的进油口B3连接油路Ⅰ，滑差控制阀的出油口B4连接油箱，闭锁离合器换挡阀的进油口D5连接解锁油路，闭锁离合器换挡阀的出油口D2连接闭锁油路，闭锁油路上设有压力传感器；闭锁离合器换挡阀的进油口D1连接限压阀的出油口C2；闭锁离合器换挡阀的回油口D4依次连接背压阀、冷却器、单向阀和油箱，转速传感器、压力传感器、闭锁离合器换挡阀和脉冲宽度调制电磁阀分别与电子控制单元连接；
所述的滑差控制阀包括阀体、弹簧及阀芯，阀体的内腔为阶梯孔，左部直径大于右部直径；所述的阀芯置于阀体内腔中，阀芯为阶梯结构，阀芯的左部与阀体内腔的左部配合，阀芯的右部与阀体内腔的右部配合，阀芯的左端与阀体内腔左端之间设有弹簧；阀体右端设有进油口B5；阀体侧壁上设有进油口B2、进油口B3、出油口B1和出油口B4，进油口B3和出油口B1设置在阀芯大径部分的左侧；进油口B2和出油口B4设置在阀芯大径部分的右侧。
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Inventor after: Bu Lei

Inventor after: Liu Jingang

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