第二节 液压控制系统中各元件的功能和基本工作原理汇总

第二节液压控制系统中各元件的功能和基本工作原理

A43D自动变速器的液压控制系统是自动变速器的控制中心，油路图可以形象地表述液压自动控制系统的工作状况。P位时的油路图如图1-2-1所示。

图1-2-1 P位时的油路图

一、液压源的元件（参阅图1-2-2）

自动变速器的液压系统是一个非完全密封的液压系统，从油泵流出的油液有3个流向：①经液力变矩器→散热器→油池；②经限流孔到变速器动力传动机构的各摩擦副，进行润滑后回油池；③经阀体中相应的控制阀到离合器或制动器，以及阀体中各油压调制阀转换成相应的信号油压。前两部分是不停地流动着的油流，而③这一部分的经常状态是稳定的油压，只是在工作状态转换过程中有微量的泄油。在此液压系统中，供油量等于泄油量时，主油路油压则稳定于相应数值；供油量大于泄油量，主油路油压则随之上升；供油量小于泄油量，主油路油压则随之下降。主油路油压以下简称主油压。设置主油压调节阀，一是在油泵工作转速范围内保持相对不变的基准油压；二是根据需要人工改变基准油压；三是人工实时控制主油压。

1．油泵

油泵为内啮合式齿轮泵，由发动机输出轴直接驱动，将油液不停地泵入液压系统油路中，每转一圈的排油量是恒定的，属于定排量油泵，每分钟的输出流量随发动机的转速增加而增加。其结构和工作原理，很多书中都有详述，本文从略。系统的主油压，是由主油压调节阀的调节而保持的油压值。

2．主油压调节阀（Primary Regulator Valve）

此主油压调节阀是泄流式调节阀，转速高时，泵入液压系统的油量虽大，但主油压调节阀通往油池的泄油口变大，泄出的油量大；转速低时，泵入的油量虽小，但主油压调节阀通往油池的泄油口变小，泄出的油量小，从而使主油压保持在设定植。其结构和工作原理如图1-2-2所示。

图1-2-2 主油压调节阀的结构和工作原理

2．1 主油压调节阀的结构

主油压调节阀的结构如图1-2-2中的A。主油压调节阀分成上下两部分，上部柱塞、弹簧和4个阀门进、出油口（以下简称阀口）构成自动调节阀，下部2个阀门活塞（以下简称阀塞）和2个阀口构成人工控制阀。

自动调节阀的柱塞上有3个阀门活塞（以下简称阀塞），3个阀塞的直径相同（阀塞1和阀塞2之间或阀塞2和阀塞3之

间施加油压，柱塞上的合力为0。）。阀口1经限流孔（节流孔）与油泵和主油路相接，是自动调节过程的采样点；阀口2与液力变矩器和润滑油路相接，油液不停地经此处流向液力变矩器和润滑油路；阀口3接油泵和主油路，油液经此处流入；阀口4为泄油口与油池相接。

人工控制阀有两个可以自由活动的阀塞4和阀塞5；阀口5与手动阀相接，在倒档位置时，经手动阀引入主油压；阀口6引入节气门信号油压。油路连接状况如如图1-2-2中的B所示。

2．2 主油压调节阀的工作原理

2．2．1 自动调节阀的工作原理

①主油压的建立过程

发动机不转动时，柱塞在弹簧弹力的作用下而停于顶部（参阅图1-2-2中的A），阀口2与阀口3被阀塞2隔断，阀口3与阀口4被阀塞3隔断，防止主油路中的油液泄出，使液压系统始终保有适量的油液，油路中充满着无压的油液。变速杆在P/N位，起动发动机。在起动过程中，随着油泵转速的上升，供油量和主油压随之增加，主油压经阀口1作用于阀塞1的顶部，大于弹簧的预紧力之后，压缩弹簧，柱塞随之下移。当柱塞下移到阀塞3与阀口4错开时，泄油口泄油。如果稳定在此转速下，整个系统的供油量等于总的泄油量，主油压则稳定在此数值，称为主油压的额定值。通常将达到额定油压的转速称为油泵的额定转速。从额定转速到最大转速，称为油泵工作的转速范围。在此之前，泄油口（阀口4）未打开，油压随转速上升而迅速上升，上升速率大。当达到额定油压后，自动调节阀自动调节泄油口的泄油量，油泵转速变化，主油压变化很小。油泵的额定转速略小于怠速，即怠速时泄油口已经打开，主油压已达到额定值。如图2-3A的虚线部分。油压曲线只是定性的描述，仅供参考。

图1-2-3A 主油压与油泵转速的对应关系图1-2-3B 主油压与节气门位置的对应关系

②主油压的自动调节

由于主油压经阀口1作用于柱塞顶部，此处是调节过程的采样点，在额定转速之上，油泵转速上升某一数值，泵油量增加，主油压首先上升，作用于柱塞顶部的力大于弹簧弹力，柱塞下移，泄油口开度增大，泄油量增加，主油压又回落一点，柱塞回移一点，泄油口开度回缩一点。经这样的反复之后，柱塞两端受力平衡，柱塞停于新的位置，泄油口开度有所增加，主油压有所上升，但数值很小。

同理，油泵转速下降某一数值，油泵的的供油量减少，主油压首先下降，作用于柱塞顶部的力小于弹簧弹力，柱塞上移，泄油口开度减小，泄油量减少，主油压又回升一点，柱塞回移一点，泄油口开度回缩一点。经这样的反复之后，柱塞两端受力平衡，泄油口开度有所减小，主油压有所下降，但数值很小。

由于调节系统具有一定的阻尼系数，自动调节过程不会产生上述的反复，其实际情况是：转速上升，油泵泵油量增加，主油压上升，调节器的泄油口开度则稍有加大，泄油量增加，主油压只上升少许。转速下降，油泵泵油量减少，主油压下降，调节器的泄油口开度则稍有减小，泄油量减小，主油压只下降少许。在正常转速范围内，转速变化，主油压微量变化，如图1-2-3A的实线部分（曲线②）。

当油泵稳定于某一转速时，油泵的泵油量未变，但由于换档过程中主油路容积变化，以及产生的微量泄油，则会引起主油压下降，主调节阀的柱塞顶部（采样点）受力减小，柱塞上移，经自动调节，泄油口开度减小，减少泄油，主油压就又恢复到原来数值，保持主油压不变。即主油压降低时，弹簧弹力使柱塞上移，泄油口减小，减少泄油，主油压又恢复到原来数值。反之，当主油压升高时，柱塞压缩弹簧而下移，泄油口增大，增大泄油，主油压又恢复到原来数值。这样，就可以使主油压保持稳定。

2．2．2 人工控制阀的工作原理

自动调节阀装配完好后，弹簧的预紧压力已定，油泵工作在转速范围内，其基准油压则保持为设定数值，当人为地改变柱塞的受力状况，经自动调节后，主油压的数值就会发生改变。

①变速杆在D、2、L位（前进档），主油压调节阀的阀口6引入节气门油压阀的油压（以下简称节气门油压），该油压作用于阀塞5，推动阀塞4与柱塞相接，使柱塞底部受力。当节气门增加某一开度时，节气门油压的作用力，打破了柱塞上受力的平衡，使柱塞上移，泄油口开度减小，总泄油量减小，主油压上升。经自动调节过程之后，所增油压的作用力与所增节气门油压的作用力相抵，柱塞上的力又处于平衡状态，柱塞回到原来的位置，总泄油量又等于泵油量，主油压升高到一个新的数值。变速杆在D位，改变节气门的开度，主油压则在基准油压的基础上随之改变，主油压与节气门位置的对应关系如图1-2-3B中的曲线②。即节气门开度增加，象征着变速器传动机构传递的转矩增加，主油压则在基准油压的基础上随之增加，确保参与换档的离合器和制动器不会打滑。

②变速杆置于R位，手动阀移到R位，经手动阀将主油压引到主油压调节阀的阀口5，此油压推动阀塞4上移，与柱塞相连接，作用于柱塞的底部，改变了柱塞上原有的（手动阀在P/N、D、2、L位）受力状况，经自动调节阀调节后的基准油压数值升高，油压与转速的对应关系如图1-2-3A中曲线①。

在实施倒车时，与前进行驶相比，相同的节气门开度，其主油压的数值要大一些，如图1-2-3B中的曲线①，以确保倒车时变速器传动机构的需要。

对图1-2-3A、1-2-3B的说明：

图1-2-3A中曲线②和曲线①都是形象地描述主油压与油泵转速的对应关系，曲线②可在下述情况下测绘出来：变速杆置于P或N位，起动发动机后处于怠速工作状态，稍微踩下油门踏板，因发动机负荷很小，转速就会迅速上升，从750—6000r/min ，节气门开度不大，节气门油压的作用可以忽略不计，这种状态下所测绘出的油压曲线可以代表主油压与油泵转速的对应关系。曲线①是在曲线②的基础上推导出来的。

图1-2-3B中曲线②和曲线①都只是的在发动机转速为怠速条件下，改变节气门位置时，对应的节气门油压使主油压产生相应的变化，这只是一种假定。因为节气门开度增加，发动机转速就随之变化，而节气门开度与发动机转速之间的关系不是一个简单的单值函数，所以只能用这样一个假定，形象地描述节气门位置变化时，主油压是在基准油压之上增加的趋势。

3．副油压调节阀(Secondary Regulator Valve)

3．1 副油压调节阀的结构