液压基本控制原理与阀门工作原理详解

掌握和了解液压控制系统中各种油压形成过程及其工作原理，我们势必首先了解液压控制阀体中各阀门的作用。对于液压的控制原理离不开初中物理课本所学到的“帕斯卡定律”：加在密闭液体上的压强能够大小不变地被液体向各个方向传递。变速器内部各压力的形成离不开滑阀的工作原理。而自动变速器内部的各个滑阀又是由“调节阀”和“控制阀”组成，它们先将液压调节至规定压力，然后将其传递至规定部位（工作管路压力、变矩器工作压力及润滑压力、节气门压力、速控压力、缓冲压力及变矩器锁止离合器压力等）。所以在液压控制系统中的阀门形式大体上有两种：调节式和控制式。

1.调节阀：可分为球阀式、活塞式和滑阀式，主要用于控制系统压力。

（1）球阀式调节阀

图4-2　球阀式调节阀

从图4-2中得知球阀的工作原理：当油泵产生的压力低于系统规定压力时，球阀在弹簧力的作用下处于关闭状态；但一旦油泵产生的压力高于系统规定压力时，球阀克服弹簧压力处于打开状态把多余的压力释放掉。

（2）活塞式调节阀

活塞式调节阀的工作原理跟球阀的工作原理是一样的，见图4-3。当油泵产生压力低于系统规定压力时，活塞在弹簧压力作用下关闭泄油口；一旦油泵产生压力高于系统规定压力时活塞克服弹簧压力将多余压力通过泄油口排出。

图4-3　活塞式调节阀

（3）滑阀式调节阀

图4-4为油泵压力低于系统规定压力时的调节。对于滑阀式调节阀的控制油路比较多，从图4-4中可以得知，该种滑阀的设计是油泵压力作用在该滑阀中间时由于滑阀两端截面积不等因此滑阀有向下运动的趋势，当来自油泵的压力F1低于下端弹簧压力F2时，滑阀在下端弹簧力的作用下进排液口③处于关闭状态保证系统实现一个合适的工作压力。

图4-4　滑阀式调节阀在油泵输出低压时状态

图4-5是当油泵压力高于系统规定压力时的调节，发动机转速升高变速器系统压力自然也随之升高，一旦油泵产生压力F1高于下端弹簧压力F2时，滑阀克服弹簧压力下移打开进排液口把多余压力释放掉保证系统压力处于正常压力范围内。

图4-5　滑阀式调节阀在油泵输出高压时状态

自动变速器系统内部工作油压时刻都是在变化的，当变速器工作在不同车速的不同挡位、不同的发动机负荷以及不同的变速器工作温度等情况下都会实现出不同的工作压力。因此变速器液压控制系统有时需要增压有时需要降压。图4-6为系统需要增压时的滑阀工作图。

图4-6　滑阀式调节阀的增压过程

在某些工况下系统需要改变油压时，比如说发动机同样在怠速下倒挡的工作油压需要高于前进挡的工作油压。那么怎样改变倒挡的增压过程呢？通过图中可以在滑阀下端有弹簧的一侧施加一个压力F3，此时滑阀在弹簧力和施加压力F3的共同作用下逐渐上移，这样进排液口的泄油量也会逐渐减小直至关闭系统的压力也随之升高。图4-7为系统需要降低压力时的滑阀工作图。

图4-7　滑阀式调节阀的降压过程

当自动变速器液压控制系统需要降压时，通过图可以看出在滑阀的上端进排液口施加一个压力，那么滑阀即会在油泵压力和施加压力的共同作用下逐渐下移，此时进排液口也会逐渐打开这样系统压力随之降低。(www.xing528.com)

总之，调节阀的工作原理是该阀输入油压恒定（管道油压），但输出油压随着外部信号的变化而变化（外部信号可以是力、位置、转速或电流。例如节气门位置阀、速控阀、压力调节电磁阀等）。因此调节阀的作用是既可改变输出油压的大小同时也可改变其输出方向。

2.控制阀

主要用于换挡执行元件的油路转换。它可分手控式、液压和弹簧式，根据转换系统的用途而定。

（1）手控式控制阀（图4-8）

图4-8　手控式控制阀

手控式控制阀无非就是一个开关阀：当其在不同位置时即会接通或切断一条或多条油路。因此手控阀必须有一个合适的位置来保证油路的接通或切断，否则会影响用油元件的供油压力。对于手控阀的调整注意：

①机械拉杆连接方式可将选挡杆置于P位置或N位置调整；

②而对于机械软拉索连接方式必须将选挡杆置于P位置调整；

③一些特殊车型的手控阀位置有其自身的调整方法。

（2）液压和弹簧式控制阀（图4-9）

图4-9　液压和弹簧式控制阀

液压和弹簧式控制阀主要是用来油路转换的，一般用于换挡控制。图4-9就是一个最简单的换挡控制阀，当其左侧控制压力大于右侧弹簧压力时滑阀即会克服弹簧压力右移，这样进油油路就会与A油路接通；当滑阀右侧施加一个压力再加上弹簧压力大于滑阀左侧压力时，滑阀受弹簧和施加的压力共同作用下左移，这样滑阀即会关闭A油路同时进油油路便又与B油路接通。滑阀的动作（改变接通和切断油路即会改变换挡控制）取决于作用在滑阀左右两侧压力的大小（比如说在全液压控制自动变速器中换挡阀的两端就作用着两种不同的油压，有弹簧的一侧作用的是反映发动机负荷的节气门油压，而没有弹簧的一侧则作用的是反映车速的速控油压；当速控油压大于弹簧压力和节气门压力时滑阀位移改变一条油路变速器即实现了升挡过程；反之，当速控油压小于弹簧压力和节气门油压时滑阀位移又会改变一条油路，这样变速器又实现了降挡过程）。

总之，控制阀的工作原理是该阀随着外部控制信号的变化，阀芯的位置发生状态变化，从而改变液体的流动方向。输入油压是恒定的，输出油压和输入油压相同，但流出的方向发生变化。因此控制阀能够改变输出方向但不能改变其控制流量。

3.其他滑阀。

（1）控制压力上升的阀门（图4-10）

图4-10　节流球

该阀门主要用来在油路中起到缓冲作用。从图4-10可以看出当系统压力从阀门上方流经阀门时，阀门首先关闭其中一个截流孔，油流只能从另外一个截流孔流出，这样即会使系统压力得以缓慢上升；反之，当系统压力再次反向流回时阀门随即打开截流孔，这样回油压力又迅速得到释放同时压力又得到快速上升。

（2）防止压力急剧上升的阀门

图4-11　储能器

这种阀门主要用来对换挡执行元件进行缓冲控制。见图4-11实为一个储能器，它并联在换挡执行元件的油路上。当系统主油路为用油元件提供主油路油压时，并联在其油路中的储能器便起到储能减震作用，目的让用油元件接合时平顺一些。