PWM数字比例溢流阀控制器设计

　　0 概述

　　车辆自动变速箱中的湿式离合器通过摩擦元件所产生的摩擦力传递扭矩,除了一些结构参数外,摩擦扭矩主要取决于摩擦因数和换挡离合器液压缸的油压。合理地控制换挡过程中油压的变化规律,能够有效地限制变速箱输出轴上的扭矩扰动,得到良好的换挡品质,使车速平稳地过渡^[1]。

　　在实际应用中有多种油压控制方法,其结构和原理也大不相同,主要有缓冲阀和比例溢流阀等。比例溢流阀分为模拟式和数字式两种,笔者所采用的PWM数字比例溢流阀通过改变高速开关阀PWM信号的占空比来改变比例溢流阀的输出压力。

　　1 PWM数字比例溢流阀系统控制原理

　　1.1 PWM数字比例溢流阀工作原理

　　所采用的车辆动力换挡用PWM数字比例溢流阀工作原理如图1所示,该阀由主阀、安全阀、阻尼孔1、阻尼孔2、高速开关阀等组成。高速开关阀的流量很小,在数字比例溢流阀中作为先导阀,通过控制输入高速开关阀PWM信号的占空比来改变系统的输出压力。该阀采用数字信号直接驱动,具有结构简单、响应速度快等特点。该阀有三种工作状态:

　　(1)当高速开关阀不工作时,系统最高压力p_max由阻尼孔1和安全阀确定,这种工况相当于普通先导型溢流阀;

　　(2)当输入高速开关阀的PWM信号的占空比为最大γ_max%时,高速开关阀开启时间达到设计要求的最大开启时间,通过阻尼孔1的流量大,主阀上腔压力将低于安全阀开启压力,安全阀处于关闭状态,通过阻尼孔1的流量全部通过阻尼孔2,主阀上腔压力由阻尼孔1和阻尼孔2共同确定,主阀芯在上、下腔压力和主阀弹簧的共同作用下移动,直到达到平衡状态,主阀开口达到最大,系统压力达到最低压力p_min;

　　(3)当输入高速开关阀的脉宽信号的占空比从γ_max% ~0变化时,高速开关阀开启时间从设计要求的最大开启时间逐渐达到关闭状态,通过溢流孔1的流量逐渐减少,主阀上腔压力逐渐升高,阀芯在上下腔压力和主阀弹簧的共同作用下移动,主阀开口逐渐减小,系统压力相应从最低压力p_min连续升至最高压力p_max。

　　在车辆正常行驶时,要求系统压力保持在最高压力状态,这时高速开关阀不工作;在车辆换挡时,需要控制系统压力,所以在控制换挡过程中可根据不同的需要,改变高速开关阀脉宽信号的占空比。笔者设计的控制器能够按要求实现脉宽调制信号的占空比的调节,使系统压力按要求调节。

　　1.2 控制器工作原理

　　PWM数字比例溢流阀控制器框图如图2所示。CPU发出的PWM信号,经驱动电路放大后,控制高速开关阀工作,从而控制系统的输出压力。输入信号和反馈信号经A/D转换后输入CPU, CPU根据两者的差值信号调整PWM信号的输出,实现系统的闭环控制。