浅析湿式DCT液压模块抗污染试验

倪友银，葛宗强，唐燕旺，刘佃涛

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

液压模块作为湿式 DCT 的核心零部件，它的性能与整箱的功能实现存在直接关联。在变速箱的持续运转过程中，油液中的污染物颗粒越来越多，并且不可避免地会进入到液压模块中。这就要求液压模块在油液清洁度变差的情况下仍可以正常工作，具备一定的抗污染能力。

液压模块的抗污染试验通过配制特定清洁度的污染物油液，将液压模块在此环境下进行耐久性循环试验，以此来评估液压模块的抗污染能力是否满足设计要求。

1 油液清洁度概述

在变速箱油液中，由于外界环境的干扰，会产生不同尺寸和数量的固体颗粒污染物，这些污染物不溶于油，悬浮在油液中，当流经零部件时，会附着在零部件表面，造成零部件磨损、卡滞等现象。油液清洁度即是表征这些油液中的固体颗粒尺寸和分布的一种特性。

根据ISO 4406《液压传动·油液污染度·固体颗粒污染等级代号》规定，将单位体积油液中的颗粒数分成28个等级，如下所示：

表1 代码确定

那么如何评价油液的清洁度水平呢？标准中给出了规定：通过油液中4μm，6μm，14μm这三种尺寸的固体颗粒污染物的数量来表示油液的清洁度。即以≥4μm的颗粒数、≥6μm的颗粒数、≥14μm 的颗粒数，这三个物理量综合评估油液的清洁度水平。

例如，某个油样的清洁度为22/18/13，其中22表示油液中≥4μm 的颗粒数等级为 22，即每毫升的颗粒数为20000～40000，以此类推，18表示油液中≥6μm的颗粒数等级为18，13表示油液中≥14μm的颗粒数等级为13。油液中固体颗粒的尺寸和分布可以通过自动颗粒计数仪进行检测。

液压模块抗污染试验的油液清洁度水平根据变速箱在整车中可以到达的极限来确定，一般来说，是变速箱到达换油里程时油液的清洁度。

2 液压模块抗污染试验的思路

■ 第一步，配制污染物油液：基于变速箱的极限清洁度配制同样浓度的污染物油液；

■ 第二步，试验台架的搭建：搭建一个可以控制和采集液压模块信号的台架，使用配制好的污染物油液作为台架循环油进行试验；

■ 第三步，液压模块的抗污染耐久：在高温下进行数百万次的耐久循环，保证液压模块的所有液压阀均参与动作；

■ 第四步，液压模块复测：对抗污染耐久后的液压模块进行性能测试。

3 液压模块抗污染试验的过程

3.1 配制污染物油液

变速箱油液的清洁度随着整车的里程增加，会越来越差，当油品达到换油里程时，清洁度会达到一个极限值，这个极限值即为抗污染试验所用油液的清洁度水平。

通过在油液中加入试验专用的污染物颗粒，并借助自动颗粒计数仪检测油液的清洁度，配制试验所需要的污染物油液，步骤如下所示：

1）启动自动颗粒计数仪，连接好管路，使用石油醚先将设备清洗一遍，保证仪器内部无其他污染物干扰；

2）取变速箱新油50mL，进行2次冲洗和3次测试，每次10mL，记录并打印测试结果；

3）另取变速箱新油50mL，第一次加入污染物颗粒，第一次污染物颗粒的加入量可根据计算得出：

a. 根据所需要的油液污染物清洁度，查表得出即 1 mL油中4μm以上（等效为直径4μm的球体，颗粒体积根据球体积计算公式为268μm3）的颗粒数为n1个；

b. 根据新油的清洁度测试结果，同样查表得出1 mL油中4μm以上（等效体积为268μm3）的颗粒数为n2个；

c. 两者相差污染物颗粒数为 n2-n1个，总体积为268*(n2-n1)μm3，污染物颗粒密度为ρ，则1mL油液中需要添加的污染物重量为：

d. 新油共50mL，共需要添加污染物重量为

4）将加入污染物的油液摇匀，同样进行 2次冲洗和 3次测试，每次10mL，记录并打印测试结果；

5）对比所需要的污染物油液清洁度，根据对比结果进行下一次配制，如果偏低则适量增加污染物量，如果偏高则适量减少污染物量，直至配制出需要的污染物油液清洁度；

6）根据配制的结果，在台架中按比例添加污染物颗粒，试运转后再取油样检测油液清洁度，确保台架中的油液清洁度与所需要的污染物清洁度一致。

图1 自动颗粒计数仪

3.2 试验台架的搭建

图2 抗污染试验台架

选择或搭建试验台架，并将配制的污染油注入台架，台架要满足以下要求：

√ 可对液压模块进行简单的性能检测，包括主压力及各支路PI的测试；

√ 可采集压力、电流及温度信号；

√ 可对液压模块的电磁阀电流信号进行控制。

3.3 液压模块的抗污染耐久

考虑到变速箱中的实际工况，试验温度设置为90℃。在变速箱油液极限清洁度的工况下，开始液压模块的抗污染耐久试验，要求液压模块内所有电磁阀 2s内均动作一次，每2s一个循环，总计运行400万次循环。如下图所示分别为主压力调节电磁阀（MPCV）以及离合器冷却流量调节电磁阀（COFCV）的循环工况：

图3 MPCV电磁阀循环工况

图4 COFCV电磁阀循环工况

过程中每隔1小时检测一次电流和压力值，每50万次循环后进行一次PI测试，关注液压模块是否提前失效。

3.4 液压模块性能测试

对抗污染试验后的模块进行性能测试。若试验后的液压模块仍然满足设计要求，则抗污染试验通过；若试验不通过，则需要通过以下几个方面进行排查和解决：

■ 排查试验过程是否存在其他因素的影响导致试验结果的偏差；

■ 提高液压模块，尤其是电磁阀的抗污染能力；

■ 提高液压系统的过滤能力；

■ 齿轴、同步器等运动副通过使用耐磨材料、增强润滑等方式，减小磨损，从而提高变速箱油液的清洁度；

4 总结

液压模块的抗污染试验，考察的是液压模块在极限清洁度油液下长期工作的能力，是液压模块设计验证过程中一项不可或缺的试验。如果试验不通过，可能会造成液压模块的提前失效。本文阐述了液压模块抗污染试验的过程和方法，对液压模块的可靠性试验验证具有重要意义。

[1] 范存德.液压技术手册.[M].1版.沈阳:辽宁科学技术出版社,2004.5.

[2] ISO 4406-1999.液压油液固体颗粒污染物水平的测定方法.

[3] ISO 16232-10.道路车辆液压油路元件清洁度表达方式.