浅谈自动变速器过滤系统设计几点原则

刘星 宋梦依

柳州上汽汽车变速器有限公司柳东分公司 广西 柳州 545000

引言

在自动变速器的开发史上，清洁度一直是各大企业的重点问题。而能否满足自动变速器清洁度的要求，过滤系统是一个至关重要的因素。在当前全球的自动变速器过滤系统开发上，能够开发合适过滤系统的企业非常少。本文从自身企业的开发经验上，总结出几点过滤系统开发的关键影响因素，给后续的开发项目提供参考。

1 杂质对自动变速器液压系统的影响

大颗粒杂质：粒径超过100μm的杂质定义为大颗粒杂质。自动变速器液压系统主要依靠阀芯的运动来调节液压系统油路中的油液流量和压力。对于滑阀而言，阀芯与阀孔之间的配合间隙一般不会超过50μm，大颗粒杂质的存在有一定的几率造成阀芯运动过程的卡滞。每个自动变速器生产厂家都会对单位体积油液中的大颗粒杂质数量作出定义和控制，以降低阀芯卡滞的几率。

小颗粒杂质：粒径小于100μm的杂质定义为大颗粒杂质。这部分杂质容易堆积在液压系统的阀芯和阀孔之间，在阀芯运动过程中会造成阀芯阀孔的磨损，严重的会导致阀芯响应不及时形成迟滞现象，为控制带来很大的麻烦。自动变速器生产厂家同样会对单位体积油液中的小颗粒杂质数量作出定义和控制。

2 常见过滤系统的分类

对于大多数自动变速器而言，过滤系统一般会包含吸油滤清器和压力滤清器两类。

吸油滤清器：安装在液压系统和油泵之前，依靠油泵吸油形成的负压，使得油液经过滤清器，将油液中的大颗粒杂质拦截在液压系统之外。

压力滤清器：安装在液压系统之后，经过滤清器的油为被液压系统增压后的高压油，该处压力一般在300-800kPa之间。通过压力滤清器的油液因为已经被吸油滤清器过滤，所以油液中不会有大颗粒杂质，压力滤清器主要作用是拦截油液中100μm以下的小颗粒杂质。

3 过滤系统过滤效率选择

3.1 吸油滤清器需要满足的要求：

（1）能够拦截大颗粒杂质；

（2）压力损失满足油泵吸油要求。因为滤清器过油动力完全依靠油泵负压，所以理论最大负压为100kPa。为保证油泵在任何工况都能吸油，吸油滤清器在任何工况下的压力损失一般要求在40kPa以下；

（3）拥有足够的纳垢量。纳垢量的要求跟变速器总成的清洁度表现和后期的磨损情况相关。

过滤效率低了，大颗粒杂质会更容易进入液压系统导致液压系统失效；而过滤效率高了会使油泵的吸油阻力增加，在高转速工况随着吸油量的增加或者在低温工况随着油液粘度增加容易使油泵吸不上足够的油而出现吸空、异响、压力震荡等问题。图1是几款典型车型的不同吸油滤清器过滤效率测试。

如图1所示，车型3的过滤效率过高，使得吸油滤清器需要设计很大的过滤面积，甚至增加旁通阀以降低极限工况的压力损失；而车型1的过滤效率过低，使得大颗粒杂质很容易进入到液压系统使液压系统产生卡滞，极大增加了售后维修成本。一般的过滤效率根据变速器液压系统的要求，会选择在上图虚线所包裹区域内。

图1 几种典型车型过滤效率

需要特别指出的是，过滤效率并不是影响滤清器压力损失的唯一因素，过滤面积、导流筋、单向阀的设计都可以控制滤清器的压力损失。一个好的吸油滤清器设计，是综合考虑过滤效率、压力损失、空间、成本以后的平衡产物，这些因素在本文中不做展开讨论。

3.2 压力滤清器需要满足的要求：

（1）能拦截小颗粒杂质。液压系统对粒径大于5μm的杂质有数量限制，在5μm以下的杂质一般不做要求。

（2）有足够的纳垢量。纳垢量的要求同样跟变速器总成的清洁度表现和后期的磨损情况相关。

（3）便于更换。压力滤清器在汽车使用到一定里程和时间需要更换，压力滤清器的设计和布置应便于更换操作，并且不会对其它零件造成影响。

（4）可以设置旁通阀。压力滤清器一般布置在液压系统后端，目的主要用于收集油液中的小颗粒杂质，经过压力滤清器的油流量多少对整机影响较小，所以在经过压力滤清器的流量过大造成流阻过大时，可以设置旁通阀，让一定流量经过旁通阀，使压力滤清器产生的压力损失在可接受范围内。

综上所述，压力滤清器的过滤效率可以设置得高一些，其效率如图2所示。

图2 压力滤清器过滤效率

4 吸油滤清器与压力滤清器组合的过滤系统能力测试

吸油滤清器与压力滤清器对粒径具有不同的过滤效率。自动变速器内的油是在吸油滤清器与压力滤清器之间持续循环，含有杂质的污染油经过过滤系统后，在一定的时间之内这些循环的油液清洁度会趋于稳定值。这个稳定值能满足液压系统的要求则为可靠设计。图3是根据ISO4406的油液检测方法测试的过滤系统过滤能力。

图3 过滤系统效率测试

5 结束语

总之，过滤系统的设计目标需要满足以下几项：

（1）满足液压系统对液压油的清洁度要求；

（2）满足油泵对吸油压力损失要求；

（3）满足自动变速器空间布置要求；

（4）满足收集自动变速器耐久运行后产生的杂质要求；

（5）满足售后更换操作的便利性要求；

（6）满足成本要求。

过滤系统的设计，是从一个企业的具体情况出发，将以上几个因素综合考虑的平衡结果。