钟耀文

（广州市花都全球自动变速箱有限公司，广东广州510800）

新型再制造自动变速器电磁阀测试技术研究

钟耀文

（广州市花都全球自动变速箱有限公司，广东广州510800）

电磁阀作为自动变速器控制模块（TCU）执行元件，其性能决定了自动变变速器总成的换挡品质，可是由于电磁阀具有高频工作特性，因此也属于易损零件。对于自动变速器再制造总成而言，如果没有准确的测试技术，就仅能通过使用更换全新电磁阀的方式确保品质，这样极大地提高再制造成本，同时也造成严重的资源浪费。为了实现既可以保证再制造产品质量，又可以降低再制造成本，提高废旧电磁阀资源综合利用率目的，本文实现了油压时域特性测试和I（电流）/P（油压）特性测试，并通过对比两种测试方法，最终发现评价整体密封性应采用油压时域特性测试，针对阀芯磨损和卡滞情况的检测应选用I（电流）/P（油压）特性测试。

自动变速器；电磁阀；再制造；测试工艺

在自动变速器换挡控制过程中，TCU（自动变速器控制模块）根据采集转速、节气门开度等信号计算出需要的档位，通过控制电磁阀致使油道通断，从而把工作液输送至离合器，实现自动变速器的档位切换。电磁阀作为自动变速器控制模块（TCU）执行元件，其性能决定了自动变变速器总成的换挡品质。对于以废旧电磁阀作为原材料的再制造自动变速器而言，使用准确的测试工艺筛选废旧电磁阀有利于保证再制造自动变速器品质以及降低其成本，提高市场竞争力，因此可以说电磁阀测试工艺是自动变速器再制造工艺中的关键工艺。本文通过分析对自动变速器的控制原理，自动变速器电磁阀的结构、调压工作原理、油压的动态阶跃特性和静态电流特性，并结合企业测试数据，在研究的同时为企业提供一种适用于再制造自动变速器电磁阀的测试工艺。

1 自动变速器的换挡控制原理

在汽车行驶过程中，TCU（自动变速器控制模块）通过采集节气门开度确认驾驶员行驶意图，采集进气歧管压力、车速等信号确认车辆负载，从而计算出当前档位是否适应车辆行驶需要，如果判定当前档位不合适当前车况，TCU将通过控制电磁阀致使油道通断，通过使用PWM信号对油压的变化速率改变换档舒适性，由此可见电磁阀在整个换档过程中充当TCU执行器的作用，相当于TCU的“手”，因此再制造电磁阀的质量是再制造自动变速器质量的关键因素。

2 自动变速器电磁阀的工作原理介绍

自动变速器中使用的电磁阀主要是直动式电磁阀，其结构原理图如下图1所示。

图1 电磁阀结构图

自动变速器中使用的电磁阀根据通断特性可以分为常闭型和常开型，对于常闭型电磁阀，当TCU通过计算结果确认当前档位不合适汽车行驶工况，TCU会发生控制信号使电磁阀的线圈通电，通电后的线圈会产生足够的电磁力磁化衔铁，磁化的衔铁会把运动部件（顶针、阀芯）吸起，自动变速器油会推开金属球，从而在电磁阀内部油道，实现供油。对于常开型电磁阀，动作方向与常闭型相反。

在自动变速器阀体总成设计的过程中，会根据自动变速器总成结构以及发动机等其它部件的需要选择，从而获得准确的换挡顺序。

3 根据调压特性差异的电磁阀分类

如下图2所示，自动变速器中使用的电磁阀根据其调压特性来分主要可以分为以上三类：开关电磁阀、调压电磁阀、流量电磁阀。其中阀体总成控制模块主要使用开关电磁阀（NC）和调压电磁阀。

图2 根据调压特性的不同电磁阀的分类

3.1 开关电磁阀的工作原理

开关电磁阀通常只有开（ON）和关（OFF）两个状态，此类电磁阀需要工作时，TCU对它直接供给稳定的电信号，使电磁阀内部油道直接打开或者关闭，由于这种控制方式会导致油压迅猛增加，因此无法改善换挡品质，因此此类电磁阀仅在早期的自动变速器阀体总成使用，随着微机控制技术的不断发展以及用户对驾驶舒适性要求日益增加，现行的自动变速器产品中开关电磁阀正逐步被淘汰。

3.2 调压电磁阀的工作原理

调压电磁阀的工作原理如下图3所示。

图3 调压电磁阀的工作原理图

相当于开关电磁阀，调压电磁阀在工作时TCU的控制方式以高频信号（PWM脉冲和或电流信号）对电磁阀进行控制，电磁阀的阀芯在内基座和衔铁之间高速运动，通过频繁地通断和关闭油道，调节油压上升的速率，如图3所示，油压会随着电流的增大而增大，这样有利于防止油压剧烈变化，有效改善换挡品质，因此在自动变速器的阀体总成中大量使用该类型的电磁阀。

3.2.1 PWM电磁阀（高速开关阀）和线性调压电磁阀区别

PWM电磁阀也称为高速开关阀，通常在一个较低的频率下工作，它的液压与机械系统上来平均占空比循环产生的油压和流量脉冲，因此占空比的变化对油压和流量的影响较大。线性调压电磁阀一般在较高的频率下工作，只有电磁部分平均占空比循环产生的油压和流量脉冲，而内部滑阀则动态地平衡控制油压和流量速率，因此占空比的变化对油压和流量的影响不大，其流量由电流大小控制。随着电控技术的不断发展且对电流控制能力的不断提高，线性调压电磁阀稳定调压的优点日益显现，因此线性调压电磁阀的使用率越来越高。

3.2.2 线性调压电磁阀的分类

线性调压电磁阀能够分为VFS型和VBS型，这两种电磁阀的区别如下图4所示。

图4VTS型与VTB型电磁阀的区别

如上图4所示，VTS中S代表Spool———阀芯，进油口和出油口两端皆为可调，此类电磁阀调节出来的油压Fhydraulic=Fspring-Fmagnet，一般多为常开式电磁阀，具有泄露量低，能耗低的优点；VTB中B代表Bleed——流量，此类电磁阀调节出来的油压Fhydraulic=Fspring+Fmagnet，进油口固定，出油口可调，一般多为常闭式电磁阀，具有抗污染能力耗，鲁棒性强。由于两种电磁阀之间各有优劣，厂家会因应设计需要选择合适的电磁阀。

3.3 流量电磁阀的工作原理

流量电磁阀主要用于一些与换挡无关的部件中起到推动作用，如DSG双离合变速器的离合器推动电磁阀。

4 电磁阀测试工艺

4.1 开关式电磁阀测试工艺

针对开关式电磁阀仅开（ON）和（OFF）两种状态，且一般不会用于换挡控制这些油压控制要求精确的场合，因此此类电磁阀的性能测试主演方法为通电法，即直接通电，让电磁阀打开或关闭，测量油压是否可以到达最大值。确定阀芯是否发生卡滞和存在磨损。

4.2 调压电磁阀的测试工艺

该类电磁阀做换挡控制的关键元件，关系到换挡品质的改善以及乘员的行车舒适性，因此其测试工艺要求较为高。

调压电磁阀的性能测试项目主要耐久性测试、油压时域特性测试以及I（电流）/P（油压）特性测试。耐久性测试主要在新品开发阶段，用于确定阀芯耐磨性和如弹簧等弹性元件的疲劳寿命特点，旨在确认电磁阀设计无缺陷，可以满足使用。再制造产业中的电磁阀元件为废旧汽车零部件，耐久性试验在其研发过程中已经完成，因此在其再制造过程中不再进行。

4.2.1 油压时域特性测试

油压时域特性测试具体做法为经过试验确定两到三个占空比变化点，一般为油压变化的起始点和油压变化的终止点，油压变化的起始点对于常开型电磁阀即为从最大油压到油压开始下降的占空比控制点，对于常闭型电磁阀即为油压零点到油压开始上升的占空比控制点，油压变化的终止点对于常开型电磁阀即为油压变为0的占空比变化点，对于常闭型电磁阀即为油压达到最大值的控制点，下面就以装载在某宝马车上自动变速器的电磁阀为例阐述一下以上方法：

如下图5所示，电磁阀为常闭型电磁，占空比控制信号从0%→20%→60%，在0%时油压为0psi，该电磁阀最低工作频率为占空比为20%，即0%~20%的占空比频段，电磁阀不工作，油压也不会有变化。在5 ms时占空比变为20%，在15 ms时占空比由20%变为60%，此时检测电磁阀油压的变化可以看出油压在15 ms~60 ms时间内由0 psi~72 psi，在60 ms时刻，为电磁阀全开状态，因此油压出现一个阶梯式的变化，最终停留在最大值72 psi上，第一阶段油压上升阶段结束，第二阶段为油压下降阶段由5 ms时刻开始占空比控制信号由60%变为20%，检测油压变化，从5 ms~60 ms的时间段中，5 ms时刻，占空比从60%变为20%，检测整个时间段的油压变化，在60 ms时刻，占空比由20%~0%，电磁阀处于关闭状态，因此油压发生阶梯变化，最终为0 psi.

图5 油压变化曲线图

以上的电磁阀测试方法主要评价电磁阀油压阶变性能，即由最低占空比控制频率到最高占空比控制频率时，油压是否能在规定时间内完成调节，从而判断电磁阀的调压性能。

4.2.2 I（电流）/P（油压）特性测试

I（电流）/P（油压）特性测试是建立一条电流与油压的关系曲线，以评价电磁阀各级的电流响应特性，与油压时域特性测试的主要区别在于，油压时域特性测试中，X轴为油压，而I（电流）/P（油压）特性测试中X轴为电流，一般电磁阀的工作电流不会超过1 000 mA，因此I/P特性的测试的电流变化范围由0 ~1000 mA，变化步长为1 mA，每一刻度扫描50次，形成一条I（电流）与P（油压）的变化曲线。

下面用4.1油压时域特性测试同样的例子阐述一下，I/P特性的测试方法，如下图6所示，电磁阀为常闭型电磁阀，电流线由0 mA开始以步长为1 mA地增大，再反之，从1 000 mA开始以步长为1mA地减少，每1 mA扫描50次，最终形成下图6中的I（电流）/P（压力）曲线，该电磁阀在0~200 mA前处于关闭状态，在200 mA后，电磁阀开始逐步开启，一直到800 mA时，油压调节为最大值，800~1 000 mA后油压在无变化。

在该测试方法中最主要有3个性能判断指标：

（1）压力曲线是否标准曲线之上。如图6所示，上升阶段曲线标准和下降阶段曲线标准，油压测试曲线整体在这两条曲线之上，若油压在标准曲线之下，这判断为电磁阀某部分磨损，出现泄压。

图6 I（电流）/P（油压）特性测试图

（2）压力曲线的斜率，斜率体现压力随电流变化的快慢，即电磁阀对不同级别的电流响应的能力，如测试压力曲线比标准曲线的斜率小，则证明电磁阀卡滞。

（3）滞环量不能大于标准值，滞环量为上升阶段曲线与下降阶段曲线在同一电流级别时油压的差值。滞环量的大小体现电磁阀的自适应能力，对于再制造件而言，由于零件经过一段时间的使用导致磨损或在再制造过程中装配的误差，导致其余原来的图纸尺寸不符，在车辆行驶过程中，自动变速器控制模块会对电磁阀的控制电流进行调整，实施压力补偿，该过程称为自适应，可是滞环量过大，超过了控制模块的自适应范围，压力无法补偿，从而导致换挡不平顺。

5 结束语

电磁阀作为自动变速器控制模块的执行元件，其性能关系到自动变速器的换挡品质，对于以废旧零部件的再制造自动变速器产品尤为重要，上述的油压时域特性测试和I（电流）/P（油压）特性测试作为现阶段自动变速器电磁阀再制造常规方法，各有优劣，针对电磁阀整体密封性应采用油压时域特性测试，针对阀芯磨损和卡滞情况的检测应选用I（电流）/P（油压）特性测试。测试工艺的确定必须根据电磁阀类型，使用环境以及结合再制造生产效率和成本确定，广州市花都全球自动变速箱有限公司在电磁阀再制造实践中会因应情况，选择不同的测试方式以应对不同的需求，以形成性价比最高的测试工艺，保证质量，提高生产效率以及废旧资源利用率

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The Research of a New Testing Technology for Solenoid Remanufacturing

ZHONG Yao-wen
（Guangzhou Huadu Worldwide Transmission Co.，Ltd.，Guangzhou Guangdong 510800，China）

As an automatic transmission control module（TCU）actuator，performance of solenoid determines the shift quality of automatic transmission assembly，but due to the high frequency performance of the solenoid，it is also a vulnerable parts.For automatic transmission remanufacturing assembly，if there is no accurate testing technology，it can only be replaced by using new solenoid to ensure the quality，that is not only greatly improving the manufacturing cost，but also causing a serious waste of resources.In order to ensure the quality of remanufactured products，reduce the cost of remanufacturing and improve the comprehensive utilization ratio of waste solenoid resources.The characteristics achieves time domain test and I（current）/P（hydraulic）characteristics test，and by the comparison of two kinds of test methods，we finally found overall evaluation of seal oil pressure should be used for the time domain test，valve wear and blocked should be used（current）/P（hydraulic）test.

automatic transmission；solenoid；remanufacturing；testing

U463.212

A

1672-545X（2017）06-0140-04

2017-03-20

钟耀文（1988-），男，广东东莞人，工程师，学士，研究方向：汽车传动技术。