CN113864438A - 一种自动变速器低温启动加热的控制方法 - Google Patents

一种自动变速器低温启动加热的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及自动变速器的低温启动技术领域，公开一种自动变速器低温启动加热的控制方法，包括：S1、启动自动变速器，采集油液的温度，发动机进入热机状态；S2、油液的温度低于第一预设温度，加热件开启以加热流经油泵的油液，低温卸荷阀开启，油泵在发动机热机以第一预设转速转动，底壳内的油液能够依次经油泵、滤清器及低温卸荷阀返回底壳，直至发动机热机结束；S3、判断油液的温度是否达到第一预设温度，若是，则执行S4；若否，则油泵的转速降低至第二预设转速，直至油液的温度大于或者等于第一预设温度；S4、关闭加热件和低温卸荷阀。本发明公开的自动变速器低温启动加热的控制方法，无需将油液更换为耐低温的润滑油，能够快速加热油液。

Description

一种自动变速器低温启动加热的控制方法
技术领域
本发明涉及自动变速器的低温启动技术领域，尤其涉及一种自动变速器低温启动加热的控制方法。
背景技术
汽车使用环境温度区间大，一旦外界环境温度低于-30℃，润滑油的黏度大幅度增加，使得润滑油流经同样长度和孔径的管路时的阻力成几何倍数增加，为了满足低温下系统的正常工作，油泵的运行功率需大幅度增加，这种运行方式不仅不利用油泵的运行，还不能满足降功耗的需求。现有技术中还有选用更耐低温的润滑油的方式降低油泵功率的增加幅度，然而黏度更低的润滑油在高温时会存在增加泄露和降低液压系统的效率的问题。此外，现有技术中还有采用整车热管理中发动机温升后的水来加热自动变速器，但因低温环境下整车需要热的装置较多，如暖风装置、电池加热等，且这些装置的需求等级均高于自动变速器，导致发动机启动很长时间后才给自动变速器加热，自动变速器加热后才能车辆具备行驶功能，降低了用户的使用体验感。
发明内容
基于以上所述，本发明的目的在于提供一种自动变速器低温启动加热的控制方法，无需将油液更换为耐低温的润滑油，能够快速加热油液，解决了油泵低温大功率的问题，使得变速器能够满足更低温度的使用需求。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种自动变速器低温启动加热的控制方法，包括：
S1、启动自动变速器，温度传感器实时采集所述自动变速器内的油液的温度，发动机进入热机状态；
S2、若油液的温度低于第一预设温度T0，则所述自动变速器进入低温启动模式，加热件开启以加热流经油泵的油液，低温卸荷阀开启，所述油泵在发动机热机时以第一预设转速转动，底壳内的油液能够依次经所述油泵、滤清器及所述低温卸荷阀返回所述底壳，直至所述发动机热机结束；
S3、判断所述油液的温度是否达到T0，若是，则执行S4；若否，则所述油泵的转速降低至第二预设转速，直至油液的温度大于或者等于T0；
S4、所述自动变速器进入正常工作模式，关闭所述加热件和所述低温卸荷阀，所述底壳内的油液能够依次经所述油泵和所述滤清器对用油系统进行供油。
作为一种自动变速器低温启动加热的控制方法的优选方案，所述加热件设置在所述油泵的进口和/或所述滤清器的进口。
作为一种自动变速器低温启动加热的控制方法的优选方案，所述发动机热机时，所述油泵在所述第一预设转速下产生的噪音低于或者等于所述发动机热机时产生的噪音；所述发动机热机结束后，所述油泵在所述第二预设转速产生的噪音低于或者等于所述发动机热机后产生的噪音。
作为一种自动变速器低温启动加热的控制方法的优选方案，所述第一预设转速的最大值按照如下步骤确定：
S11、在第二预设温度的试验环境中启动所述油泵，使所述油泵以第一转速N转动；
S12、若所述加热件将油液加热至第三预设温度时所述油泵能够正常运行，则将所述油泵的转速提升至N+Δn；
S13、执行m-1次S12后，若所述加热件将油液加热至第三预设温度后所述油泵仍能够正常运行，则第m次提升所述油泵的转速；
S14、所述油泵以N+m*Δn的转速转动，且所述油泵将油液加热至低于所述第三预设温度的第四温度时自动停机，则所述油泵的第一预设转速最大为N+(m-1)*Δn。
作为一种自动变速器低温启动加热的控制方法的优选方案，所述第二预设温度位于-50℃至-40℃之间。
作为一种自动变速器低温启动加热的控制方法的优选方案，所述第三预设温度大于所述第一预设温度。
作为一种自动变速器低温启动加热的控制方法的优选方案，所述第三预设温度与所述第一预设温度的差值位于5℃-10℃之间。
作为一种自动变速器低温启动加热的控制方法的优选方案，所述第一预设温度位于-35℃至-25℃之间。
作为一种自动变速器低温启动加热的控制方法的优选方案，S4中所述油泵出口的油液压力达到所述自动变速器进入正常工作模式时的设定压力。
作为一种自动变速器低温启动加热的控制方法的优选方案，所述低温卸荷阀的流量大于所述油泵的额定转速和所述油泵的排量的乘积。
作为一种自动变速器低温启动加热的控制方法的优选方案，所述低温卸荷阀为电磁阀控制式卸荷阀，所述电磁阀控制式卸荷阀能够在所述自动变速器进入低温启动模式时自动开启，还能够在所述自动变速器进入正常工作模式时自动关闭。
本发明的有益效果为：本发明公开的自动变速器低温启动加热的控制方法，解决了油泵低温大功率的问题，实现了低温环境下油液快速升温至第一预设温度的效果，开机时，一旦检测到自动变速器内油液的温度低于第一预设温度，开启加热件和低温卸荷阀，使得油液底壳内的油液能够依次经油泵、滤清器及低温卸荷阀返回底壳，形成循环回路，实现对油液的快速加热，在发动机热机时油泵采用转速较高的第一预设转速旋转，缩短了油液的加热时长，在发动机热机结束后采用转速较低的第二预设转速，保证了自动变速器的运行时噪音不会太高，提升了整车运行的NVH特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施例提供的自动变速器低温启动加热的控制方法的流程图；
图2是本发明具体实施例提供的自动变速器的液压控制系统的示意图。
图中：
1、底壳；2、滤清器；3、电机；4、油泵；5、低温卸荷阀；6、用油系统；61、执行系统；62、润滑系统；63、冷却系统。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1和图2所示，本实施例提供一种自动变速器低温启动加热的控制方法，包括：
S1、启动自动变速器，温度传感器实时采集自动变速器内的油液的温度，发动机进入热机状态；
S2、若油液的温度低于第一预设温度T0，则自动变速器进入低温启动模式，加热件开启以加热流经油泵4的油液，低温卸荷阀5开启，油泵4在发动机热机时以第一预设转速转动，底壳1内的油液能够依次经油泵4、滤清器2及低温卸荷阀5返回底壳1，直至发动机热机结束；
S3、判断油液的温度是否达到T0，若是，则执行S4；若否，则油泵4的转速降低至第二预设转速，直至油液的温度大于或者等于T0；
S4、自动变速器进入正常工作模式，关闭加热件和低温卸荷阀5，底壳1内的油液能够依次经油泵4和滤清器2对用油系统6进行供油。
本实施例的T0位于-35℃至-25℃之间，具体为-30℃，也就是说，车辆启动时，一旦检测到油液的温度低于-30℃，自动变速器进入低温启动模式，对自动变速器内的油液进行加热，直至温度超过-30℃。在其他实施例中，T0还可以为其他温度，具体根据实际需要设置。
具体地，第一预设转速和第二预设转速需满足以下条件：发动机热机时，油泵4在第一预设转速下产生的噪音低于或者等于发动机热机时产生的噪音；发动机热机结束后，油泵4在第二预设转速产生的噪音低于或者等于发动机热机后产生的噪音。
需要说明的是，S4中油泵4出口的油液压力达到自动变速器进入正常工作模式时的设定压力。也就是说，自动变速器进入正常工作模式，油泵4按照实际需求的转速进行运行，以保证油泵4出口的油液的压力满足需求压力。
为了保证油泵4工作时的油液能够全部从低温卸荷阀5流回底壳1，要求低温卸荷阀5的流量大于油泵4的额定转速和油泵4的排量的乘积。低温卸荷阀5为电磁阀控制式卸荷阀，电磁阀控制式卸荷阀能够在自动变速器进入低温启动模式时自动开启，还能够在自动变速器进入正常工作模式时自动关闭。
本实施例提供的自动变速器低温启动加热的控制方法，解决了油泵4低温大功率的问题，实现了低温环境下油液快速升温至第一预设温度的效果，开机时，一旦检测到自动变速器内油液的温度低于第一预设温度，开启加热件和低温卸荷阀5，使得油液底壳1内的油液能够依次经油泵4、滤清器2及低温卸荷阀5返回底壳1，形成循环回路，实现对油液的快速加热，在发动机热机时油泵4采用转速较高的第一预设转速旋转，缩短了油液的加热时长，在发动机热机结束后采用转速较低的第二预设转速，保证了自动变速器的运行时噪音不会太高，提升了整车运行的NVH特性。
本实施例的加热件设置在油泵4的进口和滤清器2的进口。也就是说，本实施例的加热件包括第一加热件和第二加热件，第一加热件设置在滤清器2的进口以对流入滤清器2内的油液进行初步加热，第二加热件设置在油泵4的进口以对流入油泵4的油液进行再次加热，第一加热件和第二加热件均直接与整车的电源直接连接，采用电阻加热的原理对油液进行加热，第一加热件和第二加热件的形状根据实际安装位置进行设置。在其他实施例中，加热件还可以只设置在滤清器2的进口或者油泵4的进口，此时可通过增加加热件的功率以加快油液温度的提升，具体根据实际需要设定。
如图2所示，本实施例的自动变速器的液压控制系统包括底壳1、滤清器2、电机3、油泵4、低温卸荷阀5、加热件(图中未示出)、用油系统6，其中底壳1用于收集存储自动变速器收集的油液，滤清器2用于过滤流入油泵4的油液，电机3与整车的电源直接连接，电机3与油泵4相连以驱动油泵4转动，从而对油液进行加压和提速，进而将油液提供给用油系统6，低温卸荷阀5的进口与油泵4的出口连通，低温卸荷阀5开启时，油泵4出口的油液直接经低温卸荷阀5进入底壳1而不会进入用油系统6；低温卸荷阀5关闭时，油泵4出口的油液能够进入用油系统6。具体地，本实施例的用油系统6包括执行系统61、润滑系统62及冷却系统63，即油泵4能够分别为执行系统61、润滑系统62及冷却系统63供给油液。在其他实施例中，用油系统6并不限于本实施例的这种限定，具体根据实际需要设置。
对于油液，其流动系数随温度的升高而逐渐降低，表明油液温度越高越容易流动，粘稠度越低。某一种油液的流动系数与温度的曲线的斜率随温度的升高而逐渐降低，也就是说，温度越高，油液的流动系数的变化速度越慢，具体地，该油液在-40℃的环境温度下的流动系数为7000mm2/s，而其在80℃的环境温度下的流动系数则为10mm2/s，在100℃的环境温度下的流动系数则为7mm2/s。由于自动变速器的正常工作温度位于60℃至90℃之间，选用油液的种类时应充分考虑油液的流动系数，若选用低温下流动性更好的油液，自动变速器正常工作时，油液的泄露量增加，给系统带来额外的效率损失，影响自动变速器的运行效率。
一般来讲，当油液的温度超过120℃，此时自动变速器的部分功能受限，如动力降档和弹射功能受限，应对油液进行快速散热；当油液的温度位于90℃至120℃时，此时自动变速器的性能不好，运行效率较差，仍需对油液进行散热；当油液的温度位于60℃至90℃时，此时自动变速器的性能较好，热平衡最佳；当油液的温度位于-30℃至60℃时，此时自动变速器的性能不好；当油液的温度低于30℃，整车功能受限，车辆无法起步和换挡。由此可知，只有油液的温度维持在60℃至90℃之间，整车的性能才能最高。
需要说明的是，油液在管路中流动时，液压管路沿程阻力的计算公式为：
ΔP＝32*u*L*v/d2
式中：ΔP为压力损失，u为油液黏度，L为管路长度，v为油液的流速，d为管路的直径。
从式中可以看出，液压管路沿程阻力与油液黏度成正比，即油液的黏度越大，流经相同长度的管路损失压力也就越大，这些压力损失须由油泵4来克服，这部分压力损失在油泵4正常工作时可以忽略，而在低温环境下，油液的黏度较大，有可能占油泵4功率的80％以上，严重时存在油泵4的功率也无法满足这些沿程损失压力的问题，即油泵4建立起的压力不够沿程压力损失。
进一步地，油泵4的功率的计算公式为：
P＝q*p/η
式中，p为油泵4出口的油液的压力，q为油泵4出口的油液的流量，η为油泵4自身的效率，η由油泵4的形式决定。
低温环境下，油液的粘度很大，油液在管路内流动的压力损失也比较大。如给执行系统61提供10bar压力的油液时，在80℃下，油液的流量可达到10L/min，而在-40℃下，油液的流量仅为0.8L/min，远不能满足控制需求；同理，为给冷却系统63提供15L/min的流量，80℃时只需要2bar的压力，而在低温-40℃时则需要25bar的压力，已经超出油泵4连续工作能力。
综上可知，低温下油液的油粘度过大造成油泵4功率不足，执行系统61无法执行，如变速器无法挂挡、离合器无法结合、冷却系统63内的油液流量不足等。
具体地，本实施例的第一预设转速的最大值按照如下步骤确定：
S11、在第二预设温度的试验环境中启动油泵4，使油泵4以第一转速N转动；
S12、若加热件将油液加热至第三预设温度时油泵4能够正常运行，则将油泵4的转速提升至N+Δn；
S13、执行m-1次S12后，若加热件将油液加热至第三预设温度后油泵4仍能够正常运行，则第m次提升油泵4的转速；
S14、油泵4以N+m*Δn的转速转动，且油泵4将油液加热至低于第三预设温度的第四温度时自动停机，则油泵4的第一预设转速最大为N+(m-1)*Δn。
其中，第二预设温度位于-50℃至-40℃之间，具体地，本实施例的第二预设温度为-45℃。为了保证油液加热至第一预设温度时油泵4仍能够正常运行，要求第三预设温度大于第一预设温度。具体地，本实施例的第三预设温度与第一预设温度的差值位于5℃-10℃之间。在其他实施例中，第三预设温度和第一预设温度的差值还可以为其他数值，具体根据用户的实际需求进行设定。
具体地，本实施例的N为1000r/min，Δn为500r/min，若是m为4，则表明油泵4以2500r/min的转速转动时，加热件能够将油液加热至第三预设温度，而油泵4以3000r/min的转速转动时，加热件不能够将油液加热至第三预设温度，此时油泵4的第一预设转速最大为2500r/min。实际设置时，在保证第一预设转速不大于2500r/min的前提下，还要保证油泵4在发动机热机时以第一预设转速运行时所产生的噪音低于或者等于发动机热机时产生的噪音。当然，在本发明的其他实施例中，N、Δn及m并不限于本实施例的这种限定，还可以为其他数值，具体根据实际需要设定。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种自动变速器低温启动加热的控制方法，其特征在于，包括：
S1、启动自动变速器，温度传感器实时采集所述自动变速器内的油液的温度，发动机进入热机状态；
S2、若油液的温度低于第一预设温度T0，则所述自动变速器进入低温启动模式，加热件开启以加热流经油泵(4)的油液，低温卸荷阀(5)开启，所述油泵(4)在发动机热机时以第一预设转速转动，底壳(1)内的油液能够依次经所述油泵(4)、滤清器(2)及所述低温卸荷阀(5)返回所述底壳(1)，直至所述发动机热机结束；
S3、判断所述油液的温度是否达到T0，若是，则执行S4；若否，则所述油泵(4)的转速降低至第二预设转速，直至油液的温度大于或者等于T0；
S4、所述自动变速器进入正常工作模式，关闭所述加热件和所述低温卸荷阀(5)，所述底壳(1)内的油液能够依次经所述油泵(4)和所述滤清器(2)对用油系统(6)进行供油。
2.根据权利要求1所述的自动变速器低温启动加热的控制方法，其特征在于，所述加热件设置在所述油泵(4)的进口和/或所述滤清器(2)的进口。
3.根据权利要求1所述的自动变速器低温启动加热的控制方法，其特征在于，所述发动机热机时，所述油泵(4)在所述第一预设转速下产生的噪音低于或者等于所述发动机热机时产生的噪音；所述发动机热机结束后，所述油泵(4)在所述第二预设转速产生的噪音低于或者等于所述发动机热机后产生的噪音。
4.根据权利要求3所述的自动变速器低温启动加热的控制方法，其特征在于，所述第一预设转速的最大值按照如下步骤确定：
S11、在第二预设温度的试验环境中启动所述油泵(4)，使所述油泵(4)以第一转速N转动；
S12、若所述加热件将油液加热至第三预设温度时所述油泵(4)能够正常运行，则将所述油泵(4)的转速提升至N+Δn；
S13、执行m-1次S12后，若所述加热件将油液加热至第三预设温度后所述油泵(4)仍能够正常运行，则第m次提升所述油泵(4)的转速；
S14、所述油泵(4)以N+m*Δn的转速转动，且所述油泵(4)将油液加热至低于所述第三预设温度的第四温度时自动停机，则所述油泵(4)的第一预设转速最大为N+(m-1)*Δn。
5.根据权利要求4所述的自动变速器低温启动加热的控制方法，其特征在于，所述第二预设温度位于-50℃至-40℃之间。
6.根据权利要求4所述的自动变速器低温启动加热的控制方法，其特征在于，所述第三预设温度大于所述第一预设温度。
7.根据权利要求6所述的自动变速器低温启动加热的控制方法，其特征在于，所述第三预设温度与所述第一预设温度的差值位于5℃-10℃之间。
8.根据权利要求1所述的自动变速器低温启动加热的控制方法，其特征在于，所述第一预设温度位于-35℃至-25℃之间。
9.根据权利要求1所述的自动变速器低温启动加热的控制方法，其特征在于，S4中所述油泵(4)出口的油液压力达到所述自动变速器进入正常工作模式时的设定压力。
10.根据权利要求1所述的自动变速器低温启动加热的控制方法，其特征在于，所述低温卸荷阀(5)的流量大于所述油泵(4)的额定转速和所述油泵(4)的排量的乘积。
11.根据权利要求1所述的自动变速器低温启动加热的控制方法，其特征在于，所述低温卸荷阀(5)为电磁阀控制式卸荷阀，所述电磁阀控制式卸荷阀能够在所述自动变速器进入低温启动模式时自动开启，还能够在所述自动变速器进入正常工作模式时自动关闭。
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