淺析濕式DCT液壓模塊抗污染試驗

倪友銀，葛宗強，唐燕旺，劉佃濤

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

液壓模塊作為濕式 DCT 的核心零部件，它的性能與整箱的功能實現存在直接關聯。在變速箱的持續運轉過程中，油液中的污染物顆粒越來越多，并且不可避免地會進入到液壓模塊中。這就要求液壓模塊在油液清潔度變差的情況下仍可以正常工作，具備一定的抗污染能力。

液壓模塊的抗污染試驗通過配制特定清潔度的污染物油液，將液壓模塊在此環境下進行耐久性循環試驗，以此來評估液壓模塊的抗污染能力是否滿足設計要求。

1 油液清潔度概述

在變速箱油液中，由于外界環境的干擾，會產生不同尺寸和數量的固體顆粒污染物，這些污染物不溶于油，懸浮在油液中，當流經零部件時，會附著在零部件表面，造成零部件磨損、卡滯等現象。油液清潔度即是表征這些油液中的固體顆粒尺寸和分布的一種特性。

根據ISO 4406《液壓傳動·油液污染度·固體顆粒污染等級代號》規定，將單位體積油液中的顆粒數分成28個等級，如下所示：

表1 代碼確定

那么如何評價油液的清潔度水平呢？標準中給出了規定：通過油液中4μm，6μm，14μm這三種尺寸的固體顆粒污染物的數量來表示油液的清潔度。即以≥4μm的顆粒數、≥6μm的顆粒數、≥14μm 的顆粒數，這三個物理量綜合評估油液的清潔度水平。

例如，某個油樣的清潔度為22/18/13，其中22表示油液中≥4μm 的顆粒數等級為 22，即每毫升的顆粒數為20000～40000，以此類推，18表示油液中≥6μm的顆粒數等級為18，13表示油液中≥14μm的顆粒數等級為13。油液中固體顆粒的尺寸和分布可以通過自動顆粒計數儀進行檢測。

液壓模塊抗污染試驗的油液清潔度水平根據變速箱在整車中可以到達的極限來確定，一般來說，是變速箱到達換油里程時油液的清潔度。

2 液壓模塊抗污染試驗的思路

■ 第一步，配制污染物油液：基于變速箱的極限清潔度配制同樣濃度的污染物油液；

■ 第二步，試驗臺架的搭建：搭建一個可以控制和采集液壓模塊信號的臺架，使用配制好的污染物油液作為臺架循環油進行試驗；

■ 第三步，液壓模塊的抗污染耐久：在高溫下進行數百萬次的耐久循環，保證液壓模塊的所有液壓閥均參與動作；

■ 第四步，液壓模塊復測：對抗污染耐久后的液壓模塊進行性能測試。

3 液壓模塊抗污染試驗的過程

3.1 配制污染物油液

變速箱油液的清潔度隨著整車的里程增加，會越來越差，當油品達到換油里程時，清潔度會達到一個極限值，這個極限值即為抗污染試驗所用油液的清潔度水平。

通過在油液中加入試驗專用的污染物顆粒，并借助自動顆粒計數儀檢測油液的清潔度，配制試驗所需要的污染物油液，步驟如下所示：

1）啟動自動顆粒計數儀，連接好管路，使用石油醚先將設備清洗一遍，保證儀器內部無其他污染物干擾；

2）取變速箱新油50mL，進行2次沖洗和3次測試，每次10mL，記錄并打印測試結果；

3）另取變速箱新油50mL，第一次加入污染物顆粒，第一次污染物顆粒的加入量可根據計算得出：

a. 根據所需要的油液污染物清潔度，查表得出即 1 mL油中4μm以上（等效為直徑4μm的球體，顆粒體積根據球體積計算公式為268μm3）的顆粒數為n1個；

b. 根據新油的清潔度測試結果，同樣查表得出1 mL油中4μm以上（等效體積為268μm3）的顆粒數為n2個；

c. 兩者相差污染物顆粒數為 n2-n1個，總體積為268*(n2-n1)μm3，污染物顆粒密度為ρ，則1mL油液中需要添加的污染物重量為：

d. 新油共50mL，共需要添加污染物重量為

4）將加入污染物的油液搖勻，同樣進行 2次沖洗和 3次測試，每次10mL，記錄并打印測試結果；

5）對比所需要的污染物油液清潔度，根據對比結果進行下一次配制，如果偏低則適量增加污染物量，如果偏高則適量減少污染物量，直至配制出需要的污染物油液清潔度；

6）根據配制的結果，在臺架中按比例添加污染物顆粒，試運轉后再取油樣檢測油液清潔度，確保臺架中的油液清潔度與所需要的污染物清潔度一致。

圖1 自動顆粒計數儀

3.2 試驗臺架的搭建

圖2 抗污染試驗臺架

選擇或搭建試驗臺架，并將配制的污染油注入臺架，臺架要滿足以下要求：

√ 可對液壓模塊進行簡單的性能檢測，包括主壓力及各支路PI的測試；

√ 可采集壓力、電流及溫度信號；

√ 可對液壓模塊的電磁閥電流信號進行控制。

3.3 液壓模塊的抗污染耐久

考慮到變速箱中的實際工況，試驗溫度設置為90℃。在變速箱油液極限清潔度的工況下，開始液壓模塊的抗污染耐久試驗，要求液壓模塊內所有電磁閥 2s內均動作一次，每2s一個循環，總計運行400萬次循環。如下圖所示分別為主壓力調節電磁閥（MPCV）以及離合器冷卻流量調節電磁閥（COFCV）的循環工況：

圖3 MPCV電磁閥循環工況

圖4 COFCV電磁閥循環工況

過程中每隔1小時檢測一次電流和壓力值，每50萬次循環后進行一次PI測試，關注液壓模塊是否提前失效。

3.4 液壓模塊性能測試

對抗污染試驗后的模塊進行性能測試。若試驗后的液壓模塊仍然滿足設計要求，則抗污染試驗通過；若試驗不通過，則需要通過以下幾個方面進行排查和解決：

■ 排查試驗過程是否存在其他因素的影響導致試驗結果的偏差；

■ 提高液壓模塊，尤其是電磁閥的抗污染能力；

■ 提高液壓系統的過濾能力；

■ 齒軸、同步器等運動副通過使用耐磨材料、增強潤滑等方式，減小磨損，從而提高變速箱油液的清潔度；

4 總結

液壓模塊的抗污染試驗，考察的是液壓模塊在極限清潔度油液下長期工作的能力，是液壓模塊設計驗證過程中一項不可或缺的試驗。如果試驗不通過，可能會造成液壓模塊的提前失效。本文闡述了液壓模塊抗污染試驗的過程和方法，對液壓模塊的可靠性試驗驗證具有重要意義。

[1] 范存德.液壓技術手冊.[M].1版.沈陽:遼寧科學技術出版社,2004.5.

[2] ISO 4406-1999.液壓油液固體顆粒污染物水平的測定方法.

[3] ISO 16232-10.道路車輛液壓油路元件清潔度表達方式.