自动变速器的油冷系统匹配设计要点

马洁高

【摘要】自动变速器的油冷系统匹配设计是自动挡车型开发必须解决的问题，本文详细介绍了自动变速器不同类型油冷系统的匹配开发要点，分享了油冷系统开发的经验。

【关键词】自动变速器;油冷系统;流阻;散热能力。

引言

自动变速器在国内乘用车上的应用越来越广泛，不同的自动变速器对油冷系统的匹配要求各不一样，要根据具体车型情况来应对。油冷系统匹配不善往往会导致新车型开发进度滞后，甚至可能会把问题带入售后市场，引起自动变速器跛行、限扭和切断动力等严重故障。

1 自动变速器的油冷系统关键设计要求

1.1 油冷系统的流阻（或称为压降）要求

油冷系统的流阻测量点位于油冷管路与变速器对接的进/出口处，测量两处的油压，求出差值就是油冷系統的流阻。

（1）常见自动变速器流阻要求如表1和图1所示，一般只要求指定测试环境下（油温和流量）的流阻低于某个设定值即可。

（2）少数自动变速器的流阻不仅有上限值要求，还有下限值要求，如表2和图2所示。

1.2 油冷系统的温控要求

测温点一般都是在自动变速器的油底壳。

油冷系统的常见温控要求：（1）低温环境下，油温能快速上升到XX°C，提升自动变速器的运行效率;油温的拉升通常是通过发动机冷却液带动升温或加装节温器使变速器机油实现内循环快速升温。（2）在变速器的寿命期间内，要控制油温在XX%的时间内低于XX°C，少于XX%的时间在XX°C至XX°C之间，禁止超过XX°C;油温的控制需要综合考虑油冷器的散热能力、散热器的散热能力、风扇的风量和冷却模块流场情况等。

2 风冷式油冷系统及其设计要点

风冷式油冷系统依靠迎面风和电子扇的主动吹风带走自动变速器机油中的热量，达到将机油温度控制在一定范围内的目的。

一个典型的风冷式油冷系统如图3所示，它由油冷管路、节温器、油冷器和电子扇组成。

2.1油冷管路设计：①为了降低流阻，油冷管路要尽可能短和直，尽量采用大内径管路;②为了避免额外增加热负荷，油冷管路要避开排气管，催化器等热源;③管路走向还要考虑保护其不易受道路损伤，且要容易拆卸;④管路沿线需良好固定，避免振动至疲劳损伤或产生噪音传至车厢（如果管路很长，中间固定点考虑加装橡胶垫隔振）。一般油冷管路的构成如图4所示，其中的5是一个储油缸，为了满足油冷系统具备一定的储油容积所增设。

2.2节温器选型：节温器一般都与油冷管路做成一体，用在风冷式的油冷系统结构中，起到快速拉升变速器机油温度的作用。车辆冷启动时机油温度低，机油的运动粘度大，变速器的拖拽扭矩就大，如果机油温度上升太慢，会明显影响车辆的燃油经济性;另一方面，机油温度低、运动粘度大时，此时节温器关闭，机油只在变速器和管路中进行小循环，不经过油冷器，其流阻就会明显低，更容易满足自动变速器的流阻要求（如图5、图6所示）。节温器选型的关键在于根据变速器的温控和流阻要求合理设置开/闭温度。

2.3油冷器设计：设计方法类似发动机的散热器，设计时要综合考虑散热能力、流阻和布置位置的流场情况。主要区别在于油冷器的流阻要求控制得比较低，需要承受的液体压力较大，清洁度的要求也比较高。

2.4电子扇选型：风冷式的油冷系统在连续长坡堵车的工况下，基本没有迎面风的冷却，此时只能依靠电子扇的主动吹风冷却，所以风冷式的油冷系统一般都会配备电子扇;此电子扇可与散热器共用，也可以设计一个独立的电子扇专门为油冷器散热。

3水冷式油冷系统及其设计要点

水冷式油冷系统依靠发动机冷却液带走自动变速器机油中的热量，达到将机油温度控制在一定范围内的目的。

一个典型的水冷式油冷系统由油冷管路、外置或内置式水冷油冷器和电子水泵（外置式需要有电子水泵）组成。

3.1油冷管路设计：其设计要求同2.1。

3.2外置或内置式水冷油冷器：

（1）内置式水冷油冷器放置在散热器水室里面，依靠流经散热器中的冷却液将油冷器机油中的热量带走，详见图7。这种方式无需另外增加电子水泵，直接由发动机自带的水泵驱动冷却液循环即可。也无需增加节温器，直接由发动机冷却液带动变速器机油温度快速上升。设计时要综合考虑散热能力和流阻，布置时要在水室预留足够的空间，为了降低流阻，油冷器的流通面积要足够大。内置式油冷器往往受限于散热器水室的空间，保障不了足够大的流通面积，最终造成流阻过大。

（2）外置式水冷油冷器一般放置在靠近自动变速器的地方，靠电子水泵将冷却液泵入油冷器进行热交换循环，带走机油中的热量，，详见图8。这种方式也无需增加节温器，直接由发动机冷却液带动变速器机油温度快速上升。由于外置式水冷油冷器可以选择放置在自动变速器旁边，流阻一般都比较容易达成设计要求（油冷管路短，流阻就会显著下降 ）。设计时要重点考虑散热能力和电子水泵的选型，对冷却液的流量和温度范围有要求。

3.3电子水泵的选型：重点关注流量和扬程，设计上要满足油冷器的所需流量要求。

综上，风冷式油冷系统整体成本更高，但其适用范围也更广，无需顾虑发动机的水温控制情况，通过迎面风和电子扇吹风强制冷却。在选择技术方案时，要重点考虑发动机的正常运行水温是否满足自动变速器的油冷温控要求，如果发动机总体的运行水温较高，就没法使用水冷式油冷系统。

结束语

本文对自动变速器不同类型油冷系统的匹配设计进行了详细介绍，剖析了油冷系统匹配设计的关键点和注意事项，分享了自动变速器油冷系统匹配设计的经验，可以为自动变速器油冷系统的设计提供有益参考。

参考文献：

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