DCT离合器压力控制阀充油特性影响因素仿真研究

尹良杰，朱凌云

(安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心变速箱研究院，安徽合肥 230601)

DCT离合器压力控制阀充油特性影响因素仿真研究

尹良杰，朱凌云

(安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心变速箱研究院，安徽合肥 230601)

以双离合器变速箱的离合器液压控制系统中离合器压力控制阀为研究对象，基于AMESim建立了离合器液压控制系统的仿真模型，针对阀的开口形式、阀芯与阀套之间的间隙、初始重叠量3个设计因素进行仿真分析，从而获得阀的设计因素与离合器充、卸油时间的关系。分析结果表明：采用全周开口的阀口形式、减小阀芯与阀套的初始重叠量、增大阀芯与阀套间隙值，都能有效降低离合器的充油时间，提高阀的响应速度。研究为该型电磁阀的优化提供有效的数据，对同类型产品的相关研究具有一定的参考价值。

双离合器变速箱；压力控制阀；充油特性

0 引言

湿式双离合器变速箱(Dual Clutch Transmission, DCT)对离合器接合和分离的控制是通过向离合器油压腔充入和释放液压油来实现的。向油压腔中充油，离合器接合；释放油压腔中的液压油，离合器分离。离合器充油的快慢，对DCT换挡控制规律的实现、车辆起步性能、换挡的平顺性等换挡品质有着重要的影响[1-2]。

离合器充油响应特性与离合器自身结构、液压控制系统及温度环境等因素有关。针对离合器液压控制系统中的压力控制阀(Clutch Pressure Control Valve，CPCV)，建立了DCT离合器液压控制系统的仿真模型，从阀的设计角度，对离合器充油特性影响因素进行仿真和研究。

1 结构与工作原理

CPCV为常闭式两位三通电磁阀[3-4]，有A口自反馈结构，电磁端有十字柱形式的T口阻尼。A口自反馈采用销的形式，销在右端与阀套贴合，与阀芯的反馈口形成一个可压缩的密闭油腔，所以对阀芯来讲有一个等面积的向左的压力；内部阀芯的左端受电磁力作用，右端为弹簧力与A口反馈压力；阀套采用多个径向孔的形式，如图1所示。

图1 CPCV的结构

CPCV处于初始位置时，不通电流，电磁阀阀芯仅受弹簧的推力(初始压力)，P口与A口不通，有一初始重叠量，A口与T口相通，有一初始开度；处于工作位置时，电磁阀通电，电磁阀阀芯受弹簧的推力和电磁力，当P口与A口相通(位移超出P口与A口的初始重叠量)还受到反馈口压力油向左的推力(作用面积为销的截面积)。当阀芯位移达到最大(电磁阀铁芯的行程)，P口与A口有最大开度，A口与T口有最大重叠量。

CPCV通过串联一个常闭的开关阀来实现对离合器的控制。开关阀出油口输出的液压油通往CPCV，在DCT液压控制系统主油道油压的基础上进一步调节进入CPCV的油压。当开关阀通电并占空比达到最大时，其进油口和出油口相通，主油道液压油进入CPCV控制支路，CPCV的P口与A口相通，离合器油压腔充油，离合器接合；安全阀未通电时，其进油口和出油口不通，CPCV控制支路与主油道液压油断开，离合器油压腔的液压油直接通过开关阀回到油底壳，离合器分离。其原理如图2所示。

图2 离合器液压控制原理图

2 仿真模型

在软件AMESim中搭建离合器液压控制系统的仿真模型，模型包括CPCV模型、离合器主从盘侧转动惯量、离合器摩擦副模型、离合器弹簧、离合器的压力腔与平衡腔等详细结构，整个模型如图3所示。

图3 仿真模型

仅研究电磁阀的设计因素对离合器充油特性的影响，故取电磁阀的阀口形式、阀芯与阀套初始位置的重叠量、阀芯与阀套之间的间隙大小这3个方面来进行仿真分析，具体如表1所示。

CPCV电流以0～1 000 mA～0阶跃的形式输入，并设置一定的抖动频率与幅值。取离合器压力腔压力从0到达稳定压力的90%时的时间为充油时间，从稳定压力的90%到0为卸油时间；仿真时液压油油温设定为60 ℃。

表1 电磁设计因素

3 结果分析

图4为采用孔型阀口与全周阀口时离合器的充卸油时间曲线，这两种阀口形式下阀芯与阀套的间隙均为17 μm，阀芯与阀套初始位置重叠量均为0.7 mm。可以看出：采用孔型阀口时，离合器的充油时间为42 ms，卸油时间为109 ms；而采用全周阀口时，离合器的充油时间减少为23 ms，卸油时间也减小到51 ms。采用全周阀口使离合器的充、卸油响应时间均减少1倍左右。

图4 不同阀口形式的充卸油曲线

图5为不同重叠量下的离合器充卸油曲线，不同重叠量下CPCV的阀口形式均采用孔形开口，阀芯与阀套的间隙均为17 μm。可以看出：重叠量越小，离合器的充卸油时间也越少。不同重叠量下的充卸油时间如表2所示。

图5 不同重叠量的充卸油曲线

重叠量/mm充油时间/ms卸油时间/ms06319807421090846118

图6为不同间隙下的离合器充卸油曲线，不同间隙下CPCV的阀口形式均为孔形开口，重叠量均为0.7 mm。可以看出：离合器的充油时间与间隙值成反比，间隙值越大，充油时间越少；而卸油时间不受间隙值的影响。不同间隙值下的充卸油时间如表3所示。

图6 不同间隙的充卸油曲线

间隙值/μm充油时间/ms卸油时间/ms115710917421092337109

4 结论

离合器压力控制电磁阀是DCT液压系统中常用的重要液压控制元件，其性能的好坏直接影响离合器的精确控制、换挡的平顺性和响应特性。通过仿真得到电磁阀设计因素对离合器充、卸油时间的影响，分析结果可得到以下结论：

(1)相比于孔形开口的阀口形式，采用全周开口的阀口形式能大幅降低离合器的充卸油时间。

(2)减小阀芯与阀套的重叠量，增大间隙值，都能有效降低离合器的充油时间，提高阀的响应速度；但重叠量太小，会有可能导致阀提前响应，增加了控制难度；间隙值太大，会加大阀的泄漏风险。这两种设计因素对充卸油的影响需要综合考虑。

此项研究不仅能为CPCV的优化设计提供有效的数据，而且对DCT液压控制系统中其他电磁阀相关研究也有一定的参考价值。

【1】张红亮.湿式双离合器自动变速器液压控制系统分析与优化[D].长春：吉林大学汽车工程学院，2014.

【2】王光飞.车辆选择性输出双离合自动变速器液压系统特性研究[D].合肥：合肥工业大学机械与汽车工程学院，2012.

【3】贾铭新.液压传动与控制[M].北京：国防工业出版社，2010:137-138.

【4】李壮云.液压、气动与液力工程手册(上册)[M].北京：电子工业出版社，2008:487-489.

【5】翁晓明.湿式双离合器变速器换挡品质的研究[J].汽车工程，2009,31(10)：927-956. WENG X M.A Study on the Shift Quality of Wet Double Clutch Transmission[J].Automotive Engineering,2009,31(10)：927-956.

A Simulation Research on Filling Characteristic of Clutch Pressure Control Valve for DCT

YIN Liangjie, ZHU Lingyun

(Transmission Academy, Technology Center, Anhui Jianghuai Automobile Group Co.,Ltd., Hefei Anhui 230601,China)

The clutch pressure control valve in clutch hydraulic control system for dual clutch transmission was taken as the research object. The simulation model of the clutch hydraulic control system was established by using AMESim. The design factors of valve port section, initial overlap and clearance of valve core and sleeve were analyzed. The relations of valve design factors and clutch filling and defloating were obtained. The results show that: all of using annular section of valve port, decreasing initial overlap or increasing clearance can decrease filling time of clutch and improve response speed of valve effectively. This research provides effective data for optimization design of this solenoid valve and referential value to the study of relevant valve.

Dual clutch transmission; Pressure control valve; Filling characteristic

2017-03-13

尹良杰(1973—)，男，本科，工程师，主要从事自动变速箱产品研发工作。E-mail:ylj3416279@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.06.007

U467.3

A

1674-1986(2017)06-027-03