由于受限于发动机最低稳定转速的限制,以及为了保证在良好道路上车辆获得正常行驶的驱动力,CVT需要与其他传动形式配合使用。
一、 单压力回路液压系统
  单压力回路控制原理如图3-13所示。主、从动缸采用同一个液压源。为了保证对速比有很好的控制,主动液压缸横截面积为被动液压缸的1.7~2倍,随具体参数的变化略有不同。电业控制系统整体上比机械控制系统前进了一大步,但单压力回路也存在着自身的缺点。由于主、从动轮液压缸工作面积相差较大,给液压缸的结构和布置带来的困难,并且在主动缸高速旋转的时候,由于它的尺寸较大时会产生很大的离心力,从而产生较大的动压
动压
  (流体在流动过程中受阻时,由于动能转变为压力能而引起的超过流体静压力部分的压力)
,最终影响到速比的精确控制。但是与双压力回路相比较,它具有结构简单,所需控制阀的数量少,控制变量少的优点,因此具有较大的实用价值。目前国内的研究基本上都是基于单压力回路系统。
图5-13 单压力回路液压系统
  荷兰产P811型金属带式无级变速器的液压控制系统的控制原理如图5-14所示,该系统可看作是一个机液位置伺服系统。液压泵直接由发动机驱动向系统提供压力油。液压泵输出的压力油一部分直接进入从动锥轮液压缸,其压力由主调压阀调节,以控制对金属传动带的张紧力。另一部分压力油经速比控制阀后进入主动锥轮液压缸,以控制无级变速器传动速比的无级变化。主调压阀阀芯在弹簧力、液压泵出口压力、发动机转速信号压力及减压阀液压阀是一种用压力油操作的自动化元件,它受配压阀压力油的控制,通常与电磁配压阀组合使用,可用于远距离控制水电站油、气、水管路系统的通断。用于降低并稳定系统中某一支路的油液压力,常用于夹紧、控制、润滑等油路。有直动型与先导型之分,多用先导型。)出口压力的作用下保持力平衡。速比控制阀在油门联动输入、反馈杆反馈力和发动机转速信号压力的作用下保持力平衡。发动机转速信号压力由毕托管与液压泵及主动锥轮一起旋转的集油圆槽中的旋转油液中引出,并作用在速比控制阀
速比控制阀
  (速比控制阀是CVT实现无级变速的最关键的部件之一,其工作状态直接影响到整机甚至整车的运行状况)
和主调压阀阀芯上。根据伯努利方程
伯努利方程
  (理想正压流体在有势彻体力作用下作定常运动时,运动方程(即欧拉方程)沿流线积分而得到的表达运动流体机械能守恒的方程。因著名的瑞士科学家D.伯努利于1738年提出而得名。对于重力场中的不可压缩均质流体 ,方程为 p+ρgz+(1/2)*ρv^2=C
  式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度;z 为铅垂高度;g为重力加速度)
,由毕托管构成的发动机转速信号压力发生器,所产生的信号压力与发动机转速的平方成正比。当发动机转速信号发生变化时,毕托管检测到发动机转速的变化,并将发动机转速的变化转化为压力变化,作用到速比控制阀阀芯上,使速比控制阀阀芯移动,控制压力油流入或流出主动锥轮液压缸。主动锥轮可动端在此压力油的作用下沿轴向移动,推动金属传动带在主、从动锥轮间径向移动,主、从动锥轮的作用半径发生变化,使传动速比无级变化。主动锥轮可动端的轴向移动通过反馈杆反馈到速比控制阀和主调压阀上,并通过弹簧转变为力信号作用在速比控制阀和主调压阀阀芯上,控制阀芯移动,实现位置伺服控制
伺服控制
  (所谓伺服控制指对物体运动的有效控制,即对物体运动的速度、位置、加速度进行控制。这种控制正在变得随处可见和越来越普遍)
 
  在速比减小的时候主动锥轮可动端沿轴向右移,通过反馈杆使主跳页阀弹簧负载减小,主调压阀开启压力(泵出口压力)随之减小。也就是说,该系统为减压增速,这样有利于提高金属传动带的寿命。汽车行驶阻力突变时,在发动机油门不变的情况下,液压控制系统通过速比调节保持发动机转速不变,保证发动机在稳定工况范围内。

二、双压力回路液压系统
  以荷兰VDT为代表的单压力回路液压系统,虽然取得了广泛的应用,但同时它也存在这自身的问题,比如说主动油缸高速旋转的时候,由于它的尺寸较大,会产生较大的离心力,从而产生了较大的动压,最终影响到速比的精确控制等。因此许多大公司便开始致力于设计新的回路系统,解决这个问题。在这种情况下,双压力回路应用而生。
  (1)传统的双压力回路
  图5-15所示为传统的双压力回路原理。它采用了单一液压油源来提供压力。由于可以方便地对主、从动缸的压力分别进行控制,从而可以采用相同的横截面积,这样就解决了单回路主、从动缸面积相差过大,布置困难的问题,也排除了液体的动压的干扰,对速比的控制提高了精确度。

图5-15 双压力CVT液压回路
  下面具体研究一下双压力回路。和单压力回路相比,它增加了起步离合器的部分,可以使得汽车即使处于停车的状态,CVT传动装置仍能够正常改变速比到最大值。我们主要研究的是加紧力和速比的控制,对起步离合器和前进倒挡离合器不考虑。
当方向控制阀左位带电时,速比控制阀右位带电,形成一定的背压
背压
  (背压(back pressure)其实叫汽轮机出口排汽压力,大家俗称背压,是指做完功以后还具有一定压力和温度的蒸汽,在发电厂这些蒸汽经过凝汽器变为水补充到锅炉,在其他厂矿是要输送给其他部门做生产用蒸汽,以及生活中的烧洗澡水用,所以要保证一定的压力和温度,一般在0.5MP~1MP之间.温度200多度,不回到锅炉. 背压是液压装置中因下游阻力或元件进、出口阻抗比值变化而产生的压力)
。液压油通过低压阀、方向控制阀推动被动缸,主动缸的油被挤出,经过方向控制阀流经速比控制阀回油,当调节到合适的速比的时候,速比控制阀回到中位,速比稳定;当方向控制阀右位带电时,速比控制阀右位带电,形成一定的背压。液压油通过低压阀,方向控制阀推动主动缸,被动缸的油被挤出,经过方向控制阀流经速比控制阀回油,当调节到合适的速比的时候,速比控制阀回到中位,速比稳定。
  可是这样随之而来的就产生了问题:虽然系统在使主、从动缸面积大体相当的情况下,保证了速比的可调性。但是系统只有速比控制阀一个回油口,速比控制阀始终在右位带电,夹紧力控制阀和速比控制阀之间的油路就形同虚设,其中就包括高压阀,这样设计的液压原理是有问题的。而如果液压油如单压力回路一般不回油的话,其油路就和单压力回路趋于一致,可是无法逆行通过高低压力阀,就不能保证系统的正常运行。
  (2)本田飞度双压力回路
  液压控制系统。本田飞度的液压控制系统通过液压泵、阀门和电子阀
电子阀
  利用电力电子器件实现电路通断的运行单元,至少包括一个可控的电子阀器件。直流电子阀 能使直流电流通断的一种电力电子开关。交流电子阀能使交流电流通断一种电力电子开关)
进行控制。液压泵由输入轴驱动。油液从液压泵流经PH调节阀调压,从而对主动带轮、从动带轮和手动阀体保持规定的压力。
  阀体包括主阀体、变速箱液压泵体、控制阀体和手动阀体。主阀体用螺栓固定在飞轮壳上,变速箱液压泵体用螺栓固定在主阀体上,控制阀体位于变速箱体外部,手动阀体用螺栓固定在中间壳上。其中与CVT速比控制和压力控制相关的主要是控制阀体和主阀体,下面的研究也主要是围绕的它们而进行的。
  控制阀位于变速箱的外部,如图5-16所示。它包含了CVT主动带轮压力控制阀CVT从动带轮压力控制阀、起步离合器压力控制阀、主动带轮控制阀以及从动带轮控制阀。
图5-16 本田飞度CVT控制阀体总体
  主动带轮压力控制阀由线性电磁铁
线性电磁铁
  (线性螺线管提供线性冲程,通常任一方向上的冲程均小于一英寸。就像旋转螺线管一样,有些线性螺线管是单向的,而有些则是双向的。线性螺线管通常划分为拉式和推式两类:拉式是指电磁力将冲头拉入螺线管本体中;推式是指冲头/轴被推出螺线管盒。很多都带有回位弹簧,以将冲头或者冲头与轴拉回原始位置。与旋转螺线管相比,线性螺线管较不复杂,也便宜得多。线性螺线管的使用寿命也较短,有时尺寸较大。线性螺线管的种类、尺寸和构造繁多)
和滑阀组成,并由动力系统控制模块(PCM
PCM
  (线性螺线管提供线性冲程,通常任一方向上的冲程均小于一英寸。就像旋转螺线管一样,有些线性螺线管是单向的,而有些则是双向的。线性螺线管通常划分为拉式和推式两类:拉式是指电磁力将冲头拉入螺线管本体中;推式是指冲头/轴被推出螺线管盒。很多都带有回位弹簧,以将冲头或者冲头与轴拉回原始位置。与旋转螺线管相比,线性螺线管较不复杂,也便宜得多。线性螺线管的使用寿命也较短,有时尺寸较大。线性螺线管的种类、尺寸和构造繁多)
)控制,它由主动带控制阀提供主动带轮控制压力(DRC);从动带轮压力控制阀同样油线性电磁铁和滑阀组成,并由动力系统控制模块(PCM)控制,它由从动带控制阀提供主动带轮控制压力(DNC);起步离合器压力控制阀的组成与控制与主、从动带轮压力控制阀类似,它根据节气门开度调节起步离合器的压力大小(SC),并向起步离合器提供压力;主、从动带轮压力控制阀分别对主动轮压力(DR)、从动带轮压力(DN)进行调节,并向主、从动带轮提供压力。
  主阀体包括PH调节阀、PH控制换挡阀、离合器减压阀、换挡锁定阀、起步离合器蓄压阀、起步离合器换挡阀、起步离合器后备阀以及润滑阀。如图5-17所示。PH调节阀用于保证变速箱油泵所提供的优雅,冰箱液压控制回路以及润滑回路提供PH压力。PH压力是由PH调节阀根据PH控制换挡阀提供的PH控制压力(PHC)进行调节的;PH控制换挡阀向PH调节阀提供PH控制压力(PHC),以便根据主动带轮控制压力(DRC)和从动戴琳控制压力(DNC)对PH压力进行调节;离合器减压阀接受来自PH调节阀的PH压力,并对离合器减压压力(CR)进行调节;换挡锁止阀用于切换油液通道,以便在电气系统发生故障的情况下,将起步离合器控制从电子控制切换到液压控制。其他的液压发对速比控制和主压力影响不大。
图5-17 主阀体
  控制阀体和主阀体构成了液压控制系统的最主要的部分,油泵体和手动阀体的作用次之,它们共同构成了本田飞度CVT的液压控制系统。
  液压油路。当发动机旋转时,变速箱油泵即开始运转,变速箱油液ATF
ATF
  (ATF(自动变速箱油)Automatic Transmission Fluid 一般正常行驶情况每12万公里更换一次,恶劣行驶情况每6万公里更换一次ATF)
通过过滤器泵入液压回路,油液流至PH调节阀并形成PH压力,然后PH压力传送至带轮压力控制阀,最终至带轮动力系统控制模块操纵电磁阀进行液压控制,实现带轮传动比以及起步离合器的结合。液压油路的速比部分示意图如图5-18所示,液压系统主要油口的说明如表5-2所示。
图5-18 液压油路速比部分示意图
  速比的控制部分具体可以参考图5-19。具体的液压系统原理如图5-20所示:其中主要包括起步离合器、倒档制动器、前进离合器、主动带轮和从动带轮的控制原理,我们研究主动带轮和从动带轮的控制。泵排出的油液在PH调节阀处,高压调节形成高压(PH)压力,PH压力在离合器减压阀处形成离合器减压(CR)压力,并传递给主动带轮压力控制法和从动带轮压力控制法。主动带轮压力控制阀将CR压力转变为主动带轮控制(DRC)压力,并将DRC压力提供给PH控制换档阀和主动带轮控制阀。同样,从动带轮压力控制阀也将从动带轮控制(DNC)压力提供给PH控制换档阀和从动带轮控制阀。动力系统控制模块(PCM)对无级变速箱主动带轮压力控制阀和从动带轮压力控制阀进行控制,将DNC压力调节至高于DRC压力时,从动带轮受到的从东带轮(DN)压力要高于主动带轮(DR)的压力,此时传动比增大;反之当从动带轮受到的从动带轮(DN)压力要低于主动带轮(DR)的压力,此时传动比减小,从而实现对速比的无级控制。
图5-19 本田飞度油路中速比控制部分
图5-20 飞度CVT液压系统原理
  除了速比控制之外,本田飞度汽车CVT还包括对起步离合器、倒档制动器、前进离合器等结构的控制,它们与速比控制一起构成了整个CVT控制系统。
  从以上的阐述我们不难发现,虽然本田飞度汽车CVT存在着自身的一些优点,比如说可以实现主动缸和从东缸面积和体积基本相同,方便了实际的布置,而且很大程度上缓解了动压的影响等,但是它的结构相当复杂,液压阀的数量很多,这样就很大程度上提高了成本。