雙離合變速器dsg技術(shù)研究畢業(yè)論文（含外文翻譯）

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　雙離合器自動(dòng)變速器（DSG-Direct Shift Gearbox又稱DCT-Dual Clutch Transmissions）是汽車自動(dòng)變速器領(lǐng)域的一種新型自動(dòng)變速器。DSG結(jié)合了手動(dòng)變速器（MT-Manual Transmission）和傳統(tǒng)液力機(jī)械自動(dòng)變速器（AT-Automatic Transmission）的優(yōu)點(diǎn)，

2、而且能夠?qū)崿F(xiàn)不切斷動(dòng)力的情況下轉(zhuǎn)換傳動(dòng)比，減少了換擋時(shí)間，提高了換擋品質(zhì)。DSG車輛具備與AT車輛一樣的駕駛方便性和舒適性，同時(shí)擁有比AT車輛好得多的燃油經(jīng)濟(jì)性。另外，由于DSG與MT擁有相似的結(jié)構(gòu)和零部件，具有MT變速器生產(chǎn)條件的繼承性，從而使DSG的制造成本降低。因此，近年來DSG已經(jīng)成為了汽車業(yè)界研究開發(fā)的新熱點(diǎn)。</p><p>　　本論文以自動(dòng)變速器為研究對象，主要研究內(nèi)容包括：</p>

3、<p>　　通過對雙離合器自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)原理和雙離合器動(dòng)力傳遞機(jī)理的分析，確定本論文的研究對象—濕式雙離合器自動(dòng)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式；</p><p>　　通過對雙離合器式自動(dòng)變速器液壓系統(tǒng)控制原理的分析，利用液壓仿真軟件AMESim對其液壓控制系統(tǒng)中主要壓力控制滑閥進(jìn)行了建模仿真；</p><p>　　詳細(xì)分析了DSG換擋的過渡過程，應(yīng)用Matlab-Simulink建立雙

4、離合器動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型，給出了仿真結(jié)果。</p><p>　　關(guān)鍵詞：雙離合自動(dòng)變速器；液壓系統(tǒng)；換擋控制；仿真分析</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Dual-clutch automatic transmission (DSG- Direct Shift Gearbox or DCT-Dual C

5、lutch Transmissions) is a new type automatic transmission in automotive transmission field. DSG not only combines the advantages of manual transmission (MT) and conventional automatic transmission (AT), but also converse

6、s transmission ratio without power interruption, thus reduces the shift time and increases the shift quality. In comparison with AT, vehicles with DSG have the same performance in convenience and driving c</p><

7、;p>　　In this paper, the research object was focused on the synchronizer of a Dual-clutch automatic transmission. The main research work is as follows:</p><p>　　(1) Through analyzing configuration principl

8、e and power transmission mechanism, decide the paper's research object, wet DCT is fixed.</p><p>　　(2) The hydraulic circuit of dual clutch transmission hydraulic system is introduced；also the working pr

9、inciple of the hydraulic system is deduced. AME Sim is used to model and simulate the hydraulic system.</p><p>　　(3) Though analyze the reason of shift shock and factors that influence the shift quality .Bas

10、ed on comprehending the mechanism of DSG in depth, a dynamic model of the powertrain with DSG has been established with Matlab-Simulink in this paper. </p><p>　　Key word ：DSG ; Hydraulic system; Shift contro

11、l; Simulation and Analysis</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　

12、1.1課題的來源及意義1</p><p>　　1.2雙離合器技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3雙離合器的基本結(jié)構(gòu)和原理6</p><p>　　1.4論文的主要內(nèi)容10</p><p>　　2 DSG的結(jié)構(gòu)分析研究11</p><p>　　2.1雙離合器的結(jié)構(gòu)形式比較11</p>

13、<p>　　2.2雙離合器結(jié)構(gòu)形式確定13</p><p>　　2.3干式雙離合器自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)型式確定17</p><p>　　2.4本章小結(jié)19</p><p>　　3 DSG的液壓系統(tǒng)的研究20</p><p>　　3.1 DSG液壓單元組成20</p><p>　　3.2 DSG液壓系統(tǒng)控

14、制原理分析21</p><p>　　3.3 DSG液壓系統(tǒng)AMESim仿真24</p><p>　　3.4本章小結(jié)28</p><p>　　4 DSG的換擋控制的研究29</p><p>　　4.1換擋品質(zhì)及評價(jià)指標(biāo)29</p><p>　　4.2影響換擋品質(zhì)的因素31</p><p&g

15、t;　　4.3換擋的過渡過程34</p><p>　　4.4改善換擋品質(zhì)的控制39</p><p>　　4.5換擋平順性控制40</p><p>　　4.6仿真分析42</p><p>　　4.7本章小結(jié)45</p><p><b>　　5總結(jié)與展望46</b></p>

16、<p><b>　　參考文獻(xiàn)47</b></p><p><b>　　致謝49</b></p><p><b>　　附錄50</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1課題的來源及意義</p>

17、<p>　　隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車已經(jīng)大規(guī)模地進(jìn)入普通老百姓的生活。根據(jù)2009年市場數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國汽車市場首次超過了美國成為世界第一大汽車市場。作為生產(chǎn)和消費(fèi)第一大商品的汽車工業(yè)，對國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展起著支柱作用。</p><p>　　變速器作為汽車的重要組成部分，起著放大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、配合發(fā)動(dòng)機(jī)功率轉(zhuǎn)矩特性實(shí)現(xiàn)理想的動(dòng)力傳遞等重大作用，從而使車輛得以適應(yīng)復(fù)雜多變的行駛條件，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利

18、的工況下工作[1]。</p><p>　　變速器及其與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配在很大程度上決定著車輛的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和乘坐舒適性。因此，車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)化對于提高車輛的操縱便利性和行車安全性、降低駕駛員的疲勞感和降低車輛排放污染等都具有非常重要的意義。隨著人們對車輛換擋機(jī)理研究的不斷深入、控制技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對于車輛性能要求的日益提高，各種類型的自動(dòng)變速器大量涌現(xiàn)出來。但是，對于目前得到廣泛應(yīng)用的各種有級式自動(dòng)變速

19、器而言，在換擋過程中不可避免的伴隨著換擋沖擊、離合器滑摩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)等現(xiàn)象，這就導(dǎo)致了換擋過程對車輛行駛的平順性、車輛的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和傳動(dòng)系統(tǒng)的壽命等方面均產(chǎn)生較大的影響。</p><p>　　根據(jù)美國、日本和西歐等國的成熟汽車市場經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)汽車大量進(jìn)入普遍百姓市場時(shí)，裝有自動(dòng)變速器的汽車將占據(jù)主要的市場份額。其中，自動(dòng)變速器在轎車中的裝車率超過了80%，在公共汽車中的裝車率幾乎達(dá)到了100%。到目前為

20、止，我國絕大多數(shù)汽車采用的還是機(jī)械手動(dòng)變速器。因此，自動(dòng)變速器在未來的汽車行業(yè)中具有十分巨大的潛在市場。然而，目前國內(nèi)變速器企業(yè)自動(dòng)變速器生產(chǎn)能力比較弱，特別是在自動(dòng)變速系統(tǒng)研發(fā)方面與發(fā)達(dá)國家相比有相當(dāng)大的差距，幾乎所有自動(dòng)變速器產(chǎn)品都需要引進(jìn)組裝。在汽車自動(dòng)變速技術(shù)領(lǐng)域，存在著非常嚴(yán)重的“核心技術(shù)空心化”問題。這種受制于人的局面，不但大大降低了國內(nèi)汽車廠商的利潤空間，而且對新車型的開發(fā)和銷售有很大的影響。因此，開發(fā)研究具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)

21、的自動(dòng)變速器，顯得十分迫切。</p><p>　　按照變速原理等方面的不同，車輛自動(dòng)變速器類型主要有以下幾種：液力自動(dòng)變速器(Automatic Transmission，簡稱 AT)、電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(Automated Mechanical Transmission，簡稱 AMT)、機(jī)械無級式變速器(Continuously Variable Transmission，簡稱 CVT)和雙離合器式自動(dòng)變速器

22、(Dual-Clutch Transmission，簡稱DCT)。(Automated Mechanical Transmission，簡稱 AMT)、機(jī)械無級式變速器(Continuously Variable Transmission，簡稱 CVT)和雙離合器式自動(dòng)變速器(Dual-Clutch Transmission，簡稱DCT)。</p><p>　?。?）液力自動(dòng)變速器(AT)</p>

23、<p>　　AT 的基本形式為液力變矩器和變速齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)。這種變速器的優(yōu)點(diǎn)有：可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力換擋、液力傳動(dòng)系統(tǒng)具有減震性能、可以降低沖擊等。但是與此同時(shí)，鑒于其液力傳動(dòng)的低效等缺點(diǎn)，AT也具有燃油經(jīng)濟(jì)性較差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)成本高等缺點(diǎn)。</p><p>　?。?）電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)</p><p>　　AMT是在傳統(tǒng)固定軸式變速器的基礎(chǔ)上，對操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造，使用電子

24、控制單元ECU控制換擋機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。因此，AMT繼承了MT 所具有的傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)AMT可以采用手動(dòng)變速箱的生產(chǎn)基礎(chǔ)，生產(chǎn)繼承性好[2]。不足之處在于換擋過程需要先分離離合器，然后執(zhí)行摘空擋、重新選擋、掛擋，最后接合離合器的一系列操作，換擋過程造成了動(dòng)力中斷。這種非動(dòng)力換擋會(huì)產(chǎn)生較大的換擋沖擊，對車輛的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性會(huì)產(chǎn)生不利影響。</p><p>　?。?） 機(jī)械無級式變速器(CVT)<

25、/p><p>　　CVT采用兩組帶輪進(jìn)行變速傳動(dòng)，通過改變驅(qū)動(dòng)輪與從動(dòng)輪傳動(dòng)帶的接觸半徑進(jìn)行變速。理論上說，CVT的最大優(yōu)勢是能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩沿最經(jīng)濟(jì)油耗線或者其它目標(biāo)曲線變化，因此可以獲得最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性。CVT的型式目前也是多種多樣，但是最為常見的依然是帶式或者鏈?zhǔn)紺VT。由于鋼帶傳送能力有限，因此這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得CVT所能傳送的轉(zhuǎn)矩范圍較小，一般只適合于裝備小功率、低轉(zhuǎn)矩發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛上。</p&g

26、t;<p>　　（4） 雙離合器式自動(dòng)變速器(DCT)</p><p>　　換擋操縱的便利性和舒適性、車輛的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，這些互為矛盾的目標(biāo)在一種新型的自動(dòng)變速器身上得到了完美的解決。這種變速器就是近年來逐漸興起的雙離合器式自動(dòng)變速器。這種變速器采用2套離合器，一套離合器負(fù)責(zé)控制奇數(shù)擋位的動(dòng)力傳遞，一套離合器負(fù)責(zé)控制偶數(shù)擋位的動(dòng)力傳遞，通過兩個(gè)離合器的過度配合，交替工作，實(shí)現(xiàn)擋位的切換，解決了

27、AMT所產(chǎn)生的換擋時(shí)問過長、動(dòng)力發(fā)生中斷的問題，集成AT與MT的優(yōu)點(diǎn)于一身。</p><p>　　1.2 雙離合器技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　汽車變速器是通過改變傳動(dòng)比，改變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的扭力適應(yīng)在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下對驅(qū)動(dòng)車輪的牽引力及車速的不同需要?，F(xiàn)在市場上主要有的變速器有手動(dòng)變速器（MT）、自動(dòng)變速器（AT）、無級變速器（CVT）、雙離合

28、變速器（DCT又稱DSG）等。</p><p>　　1.2.1雙離合變速器國外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1940年，Darmstadt大學(xué)教授RudolphFranke申請了DCT專利，之后保時(shí)捷也發(fā)明了專用于賽車的雙離合變速器(PDK)，此時(shí)的雙離合技術(shù)并沒有被大規(guī)模應(yīng)用[3]。20世紀(jì)末期，博格華納和大眾公司通過技術(shù)合作共同研究出了第一款可大批量制造并有較廣應(yīng)用適應(yīng)性的雙離合器變速

29、器。2002年，DCT(DSG)應(yīng)用在奧迪TT V6和德國大眾高爾夫R32上，并在2003年相繼推廣到高爾夫等其他車型上。2004年，德國大眾途安車型首次將DCT與TDI柴油發(fā)動(dòng)機(jī)匹配。2006年，大眾車輛的所有車型中累計(jì)有70萬使用DCT技術(shù)。</p><p>　　2007年，雷諾、法拉利等公司紛紛推出應(yīng)用了DCT相關(guān)技術(shù)的變速器的賽車，同時(shí)，Ricardo公司開發(fā)出了DCT樣機(jī)，并裝備在Bugatti—Ver

30、non跑車上； LUK公司與Get rag、Ford公司合作共同開發(fā)裝載干式離合器的DCT稱為平行軸式變速器(PSG) 。在國外，ZF、LUK、博格華納、Get rag、Ricardo、Ford、VW、Dallier—Chrysler、NISSAN、BMW等公司都在大力開發(fā)DCT，并已取得成功。近年的技術(shù)發(fā)展主要表現(xiàn)在對性能的優(yōu)化和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)上。BMW曾針對中、高級轎車開發(fā)了全新的7擋DCT以進(jìn)一步提高效率和運(yùn)動(dòng)性能。目前，雙離合器

31、技術(shù)主要搭載330N/m左右的中等載重車輛上，現(xiàn)在正在轉(zhuǎn)型面向扭矩150N/m左右的小型車發(fā)展。</p><p>　　國外初代DSG主要結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：1）設(shè)計(jì)使用異軸平行布置的兩個(gè)濕式離合器；2）6個(gè)前進(jìn)擋和1個(gè)倒擋；3）變速器傳動(dòng)軸分別與兩個(gè)離合器相連接，每個(gè)傳動(dòng)軸僅布置奇數(shù)擋（1、3、5擋）或偶數(shù)擋（2、4、6擋）；4) 為了使得結(jié)構(gòu)布置更加緊湊，離合器傳遞動(dòng)力主要通過同心的一個(gè)實(shí)心軸和一個(gè)套在實(shí)心軸外的空心軸

32、。區(qū)分雙離合器變速器的特點(diǎn)主要通過其不同的驅(qū)動(dòng)形式，對于變速器的初代產(chǎn)品，主要有兩種不同類型：一類是大眾高爾夫GTI等前置前驅(qū)（FF）汽車采用的三軸式DSG，主要特點(diǎn)是比較短，占用空間小，正好適合前置的小空間布置，但是其中的代價(jià)就是犧牲了結(jié)構(gòu)的簡潔性；另一類是奧迪Road jet前置后驅(qū)（FR）主要使用的是兩個(gè)傳動(dòng)軸。</p><p>　　國外目前在DCT應(yīng)用方面比較有著重點(diǎn)，重點(diǎn)針對的是中高擋車型，主要應(yīng)用在跑

33、車類和商務(wù)車類，應(yīng)用車型主要有奧迪TT跑車、新奧迪A3、布加迪威龍EBl64跑車、高爾夫GTI、邁騰、速騰等汽車上。其他廠家如保時(shí)捷、寶馬、沃爾沃、福特、三菱、尼桑等汽車公司也不甘示弱，紛紛開發(fā)研制雙離臺(tái)自動(dòng)變速器，并用于自己的汽車產(chǎn)品上。</p><p>　　1.2.2 雙離合變速器國內(nèi)研究現(xiàn)狀</p><p>　　相比較而言，我們國內(nèi)近年的研究主要集中在控制策略仿真、系統(tǒng)建模和樣機(jī)制作

34、方面。國外生產(chǎn)廠商對DCT技術(shù)進(jìn)行了嚴(yán)密的封鎖，我國受限于技術(shù)交流不暢，依照目前的研究進(jìn)度而看，模仿、參照仍然是我國變速器行業(yè)的主流，盡管在國產(chǎn)變速器中有自主配套生產(chǎn)的少量AMT產(chǎn)品，但是對于變速器龐大的類型家族而言，多樣化的變速器生產(chǎn)技術(shù)仍然是由國外生產(chǎn)廠商獨(dú)占，國外大公司嚴(yán)格掌控。在科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的今天，只有掌握了變速器國產(chǎn)化技術(shù)，才能有強(qiáng)大的市場競爭力，由國家發(fā)改委出面協(xié)調(diào)組織，國內(nèi)12家自主品牌變速器生產(chǎn)廠發(fā)起成立了中發(fā)聯(lián)

35、投資有限公司，并于2008年11月25日在北京舉行中發(fā)聯(lián)投資有限公司與博格華納(中國)投資有限公司離合器(DCT)項(xiàng)目合資簽約儀式。盡管如此，我國的研究技術(shù)也僅能保證在原有基礎(chǔ)上有所進(jìn)步，尚有很多問題無法解決，目前仍無法形成制造規(guī)模，也無法與國產(chǎn)DCT產(chǎn)品量產(chǎn)配套。國家的“863”重大專項(xiàng)曾專門為轎車DSG研究設(shè)置課題。</p><p>　　按照國家產(chǎn)學(xué)研一體化的方針政策，國內(nèi)高校和專業(yè)研究機(jī)構(gòu)與杭州前進(jìn)齒輪箱集

36、團(tuán)有限公司、重慶青山工業(yè)有限責(zé)任公司、浙江吉利控股集團(tuán)有限公司，在我國大量專業(yè)制造的汽車零部件廠商的配合下，組成了研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在原有基礎(chǔ)上有了一定的研究進(jìn)步，取得了一些階段性成果。但依照當(dāng)下開發(fā)進(jìn)度來說，還需要一段漫長的時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。目前我們國內(nèi)多為合資廠商使用開發(fā)配套的雙離合器變速器，一汽大眾汽車公司生產(chǎn)的邁騰和速騰汽車也相繼搭載了雙離合器自動(dòng)變速器，日系車型和國產(chǎn)品牌如BYD也在逐步推廣使用。</p><p&

37、gt;　　1.3 雙離合器的基本結(jié)構(gòu)和原理</p><p>　　1.3.1 雙離合器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　DSG的構(gòu)造看上去類似傳統(tǒng)的三軸式變速箱，然而使用了創(chuàng)新的雙離合器結(jié)構(gòu)之后就完全不同如圖1.1所示。</p><p>　　圖1. 1　DSG三維剖視圖</p><p>　　DSG主要由雙離合器、空心軸及其內(nèi)部的心軸、兩個(gè)平行的分變速

38、器、控制器和油泵組成[4]。其中雙離合器、空心軸及心軸和分變速器為核心機(jī)械部件如圖1.2所示。</p><p>　　圖1.2 DSG結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)力矩通過DSG之前的雙質(zhì)量飛輪濾波后進(jìn)入變速箱輸入端，該輸入端與雙離合器殼體固接。外圈的離合器1與心軸連接內(nèi)圈的離合器2 與空心軸連接。1擋、3擋、5擋和倒擋與軸構(gòu)成分變速器 1擋、2擋、4擋和 6擋構(gòu)成分變速器2，兩個(gè)

39、分變速器的輸出端同時(shí)與主減速齒輪嚙合。</p><p>　　圖1.3為雙離合器的結(jié)構(gòu)圖，離合器1與離合器2的閉合動(dòng)作由相應(yīng)的活塞驅(qū)動(dòng)，并且其類型為濕式離合器[5]。正由于是濕式離合器，濕式雙離合器通過離合器從動(dòng)盤上的摩擦片來傳遞扭矩，節(jié)省了相關(guān)液力系統(tǒng)以及濕式離合器本身所具有的傳遞扭矩的高效性，濕式系統(tǒng)很大程度地提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　圖1.3 雙離合器結(jié)構(gòu)</p&

40、gt;<p>　　1.3.2 DSG變速器的工作原理</p><p>　　DSG變速器的換擋過程與只有一個(gè)離合器的電控機(jī)械式自動(dòng)變速器（EAMT）不同，它是通過雙離合器來實(shí)現(xiàn)無動(dòng)力間斷的快速換擋。當(dāng)駕駛員選擇前進(jìn)擋讓汽車起步時(shí)，變速器的控制系統(tǒng)會(huì)先通過相應(yīng)的液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)換擋撥叉使1~3擋接合套和1擋齒輪接合，然后再將離合器1接合，使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力通過離合器1和輸入軸1傳到1擋齒輪，再傳到輸出軸?？刂葡?/p>

41、統(tǒng)還會(huì)根據(jù)節(jié)氣門開度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車速等有關(guān)參數(shù)，自動(dòng)控制離合器1的逐步接合，以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的起步。</p><p>　　在汽車以1擋起步后，離合器2先是處于分離狀態(tài)，如果此時(shí)駕駛員將油門踩下讓汽車加速，控制系統(tǒng)則判定執(zhí)行升擋操作，就會(huì)把2擋作為預(yù)選擋位，從而通過相應(yīng)的液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)換擋撥叉，將2~ 4擋接合套和2擋齒輪先行接合。</p><p>　　而此時(shí)離合器2并未接合，因此輸入軸2在輸出軸

42、的帶動(dòng)下空轉(zhuǎn)?？刂葡到y(tǒng)在車速上升到設(shè)定的換擋車速時(shí)，會(huì)將離合器1分離，同時(shí)將離合器2接合，讓發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力通過離合器2和輸入軸2傳到2擋齒輪，再傳到輸出軸，使變速器從1擋切換到2擋，在整個(gè)換擋過程中，油門可以保持開度不變，動(dòng)力傳遞沒有中斷，因此被稱為直接換擋。</p><p>　　同樣，汽車在行駛中，當(dāng)變速器處于某個(gè)擋位時(shí)，相鄰的下一個(gè)擋位的齒輪立即處于接合狀態(tài)，只是相應(yīng)的離合器沒有接合，因而在這2個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中，只有

43、1個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)處于傳力狀態(tài)，另一個(gè)則處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。</p><p>　　例如汽車以2擋行駛時(shí)，如果駕駛員將油門踩下讓汽車加速，控制系統(tǒng)會(huì)立即將3擋掛上，但此時(shí)只有與2擋連接的離合器2處于接合狀態(tài)，而與3擋連接的離合器1則處于分離狀態(tài)，所以即使3擋齒輪接合，也是處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車速達(dá)到下一個(gè)換擋點(diǎn)時(shí)，變速器的控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出信號，通過電磁閥和液壓系統(tǒng)，讓兩個(gè)離合器的工作狀態(tài)互相切換，也就是將離合器1接合，同

44、時(shí)將離合器2分離，從而使變速器從2擋切換到3擋。與此同時(shí)，與離合器2相連的擋位也換到4擋，以備下一次換擋。</p><p>　　降擋過程和升擋過程相似，當(dāng)駕駛員松開油門或踩下制動(dòng)踏板減速時(shí)，控制系統(tǒng)判定為降擋，立即將當(dāng)前擋位相鄰的低擋位齒輪預(yù)先嚙合，為椄下來可能進(jìn)行的降擋做好準(zhǔn)備，一但到達(dá)降擋點(diǎn)，就通過兩個(gè)離合器工作狀態(tài)的互相切換來完成降擋。</p><p>　　上述這種換擋過程不但可以保

45、持動(dòng)力傳遞不間斷，而且整個(gè)換擋過程所用的時(shí)間極短，只需不到0.2s，動(dòng)力傳遞順滑，完全沒有普通手動(dòng)變速器（MT）以及電控機(jī)械式自動(dòng)變速器（EAMT）換擋時(shí)的動(dòng)力中斷現(xiàn)象。</p><p>　　1.4論文的主要內(nèi)容</p><p>　　針對DSG的關(guān)鍵技術(shù)，為汽車雙離合器自動(dòng)變速傳動(dòng)系統(tǒng)研發(fā)奠定基礎(chǔ)，本文將進(jìn)行以下研究工作：</p><p>　?。?）通過對雙離合器自

46、動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)原理和雙離合器動(dòng)力傳遞機(jī)理的分析，以及干式雙離合器與濕式雙離合器的性能對比，以羚羊SC7130轎車傳動(dòng)系為參照，確定本論文的研究對象—濕式雙離合器自動(dòng)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式；</p><p>　?。?）通過對雙離合器式自動(dòng)變速器液壓系統(tǒng)控制原理的分析，利用液壓仿真軟件AMESim對其液壓控制系統(tǒng)中主要壓力控制滑閥進(jìn)行了建模仿真，闡述了系統(tǒng)中控制參數(shù)對液壓系統(tǒng)的影響。</p><p

47、>　?。?）介紹了DCT換擋品質(zhì)、評價(jià)指標(biāo)，從三個(gè)方面分析了影響換擋品質(zhì)的因素；詳細(xì)分析了DCT換擋的過渡過程，提出了三種改善換擋品質(zhì)的控制途徑；應(yīng)用Matlab-Simulink建立雙離合器動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型，給出了仿真結(jié)果。</p><p>　　2 DSG的結(jié)構(gòu)分析研究</p><p>　　2.1雙離合器的結(jié)構(gòu)形式比較</p><p>　　雙離合自動(dòng)變速

48、器基于手動(dòng)變速器的生產(chǎn)工藝，通過兩個(gè)離合器和空套輸入軸傳遞動(dòng)力，繼承了手動(dòng)變速器傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、價(jià)格便宜等許多優(yōu)點(diǎn)，起步和換擋品質(zhì)優(yōu)良，其結(jié)構(gòu)是形式與AT、CVT等自動(dòng)變器有所不同，屬定軸式自動(dòng)變速器范疇，換擋過程動(dòng)力不中斷，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械師自動(dòng)變速器的動(dòng)力換擋性能。對雙離合自動(dòng)變速器性能進(jìn)行分析，并設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)型式是雙離合器自動(dòng)變速傳動(dòng)系統(tǒng)性能研究的基礎(chǔ)。</p><p>　　在現(xiàn)有的雙離合器自動(dòng)變

49、速器結(jié)構(gòu)中，既有干式雙離合器又有濕式雙離合器，兩種雙離合器各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了選擇與設(shè)計(jì)合適的雙離合器結(jié)構(gòu)，必須對兩種雙離合器性能及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行比較。</p><p>　　干式離合器可以通過壓板和飛輪吸收較大熱量，對滑摩擦產(chǎn)生熱量的速度不敏感，但因?yàn)榭諝馍彷^慢，熱量不易在短時(shí)間內(nèi)散發(fā)出去，因此它受滑摩產(chǎn)生的總熱量限制。干式離合器適用于在短時(shí)間內(nèi)結(jié)合，這樣滑摩時(shí)間短，產(chǎn)生熱量少。其滑摩功特性曲線如圖2.1(a)。&l

50、t;/p><p>　　濕式離合器用油冷卻摩擦片，它受限于產(chǎn)生熱量的速度，但不受總熱量的限制，所以適用于離合器結(jié)合過程中壓力逐步增加、發(fā)熱速度較慢的場合。在設(shè)計(jì)中可以選用較小的離合器儲(chǔ)備系數(shù)，并控制加壓油缸的油壓增長速度，使摩擦扭矩逐步增加。其滑摩功特性如圖2.1(b)所示。</p><p>　　(a) 干式 (b) 濕式</p>&

51、lt;p>　　圖2.1 干式、濕式離合器產(chǎn)生的摩擦功</p><p>　　濕式離合器工作環(huán)境對外全封閉，免受外界溫度、粉塵及內(nèi)部機(jī)油的影響，工作性能穩(wěn)定；摩擦副間有油膜存在，接合過程中為混合摩擦狀態(tài)，接合過程平順;在不增大徑向尺寸的前提下，改變摩擦副數(shù)即可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩傳遞能力，易于實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)摩擦副的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化；由于采用強(qiáng)制冷卻措施，散熱效果較好，特別是在頻繁接合和半接合滑摩工況，散熱效果明顯優(yōu)于干式離合器，

52、在使用壽命內(nèi)一般不需調(diào)整。</p><p>　　濕式離合器摩擦片與對偶鋼片均較薄，其損壞形式多為瞬時(shí)溫升過高或溫度分布不均導(dǎo)致的燒蝕或翹曲，而不是摩擦片的磨損。工作過程中需要強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)，從而造成功率損失，同時(shí)由于摩擦片間油膜的產(chǎn)生，導(dǎo)致不能徹底分離，產(chǎn)生功率損失。結(jié)構(gòu)比干式復(fù)雜，因而制造難度大，制造成本高。</p><p>　　干式離合器的結(jié)構(gòu)尺寸較大，特別是軸向尺寸長，這樣，在車上布置

53、兩個(gè)干式離合器，而且還要布置兩個(gè)離合器的操縱機(jī)構(gòu)需要的安裝空間很大；并且在離合器片磨損后，需要定期更換摩擦片[6]。這都給DSG采用干式離合器帶來了困難。</p><p>　　采用膜片彈簧作壓緊彈簧可以彌補(bǔ)濕式離合器的上述缺點(diǎn)：首先，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使得離合器結(jié)構(gòu)大為簡化，質(zhì)量減輕，并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。其次，由于膜片彈簧與壓盤在整個(gè)圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，

54、磨損比較均勻。另外，由于膜片彈簧具有非線性的彈性特性，故在從動(dòng)盤磨損后，仍能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩而不致產(chǎn)生滑摩。離合器分離時(shí)，離合器踏板操縱輕便，可減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。此外，因摩片彈簧是一種旋轉(zhuǎn)對稱零件，平衡性好，高速下其壓緊力降低很少。另外，兩種離合器型式從以下幾方面的比較也為選擇濕式雙離合器爭取了有利條件，如表2. 1所示：</p><p>　　表 2.1 干式和濕式離合器比較</p>&

55、lt;p>　　通過上述分析，本論文中將以濕式膜片彈簧雙離合器為對象進(jìn)行分析研究。</p><p>　　2.2 雙離合器結(jié)構(gòu)形式確定</p><p>　　膜片彈簧雙離合器同普通膜片彈簧離合器相比，除結(jié)構(gòu)型式有所不同外，其零部件都符合標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化“三化”標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)步驟與普通膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)步驟基本類似。本節(jié)著重介紹因采用兩個(gè)離合器的布置而使結(jié)構(gòu)型式發(fā)生改變的參數(shù)的確定方法。&

56、lt;/p><p>　　膜片彈簧雙離合器的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖2.2所示：</p><p>　　圖2.2 濕式離合器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.2.1 雙離合器基本參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　為了可靠的利用離合器中的摩擦傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，離合器靜摩擦力矩應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：</p><p><b>

57、　　式 (2.1)</b></p><p>　　式中：-離合器的后備系數(shù),必須大于1。</p><p>　　根據(jù)摩擦定律，離合器摩擦力矩表示為：</p><p><b>　　式 (2.2)</b></p><p>　　式中：－靜摩擦系數(shù)，計(jì)算時(shí)一般取0.25~0.3;</p><p>

58、　　F－壓盤加于摩擦片的工作壓力；</p><p>　?。Σ疗骄Σ涟霃健ＴO(shè)摩擦片的壓力均勻分布，則：</p><p><b>　　式 (2.3)</b></p><p>　　式中：D—摩擦片外徑；</p><p><b>　　d—摩擦片內(nèi)徑。</b></p><p>　

59、　當(dāng)時(shí)，可相當(dāng)準(zhǔn)確地由下式計(jì)算：</p><p><b>　　式（2.4）</b></p><p>　　壓盤工作壓力F為摩擦面單位壓力與一個(gè)摩擦面的面積A之積：</p><p><b>　　式（2.5）</b></p><p>　　將上式與式（2.3）代入式（2.2）可得：</p>&

60、lt;p><b>　　式（2.6）</b></p><p>　　式中：C—摩擦片內(nèi)、外徑之比，C=d/D 。</p><p>　　當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩已知，離合器結(jié)構(gòu)型式和摩擦片材料已定，便可確定，根據(jù)式（2.6）可確定后備系數(shù)、單位壓力和摩擦片尺寸應(yīng)滿足的關(guān)系式。</p><p>　　后備系數(shù)反映離合器傳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度，對于轎車

61、的取值通常在1.2 ~1.75的范圍內(nèi)選取，此處選擇=1.3;摩擦片尺寸按JB/T 9190-1999標(biāo)準(zhǔn)選取，初選C1的摩擦片外徑= 200mm，內(nèi)徑140mm ，C2的摩擦片外徑=160mrn，內(nèi)徑=110mm;摩擦片材料選用3類3號銅基燒結(jié)金屬摩擦材料，靜摩擦系數(shù)>0.45，取; C1摩擦面的單位壓力取為，C2摩擦面的單位壓力= 0.395MPa。</p><p>　　2.2.2 膜片彈簧主要參數(shù)的選

62、擇及有關(guān)設(shè)計(jì)問題的考慮</p><p>　　膜片彈簧的結(jié)構(gòu)簡圖如圖2.3所示：</p><p>　　圖2.3 膜片彈簧結(jié)構(gòu)簡圖</p><p>　　圖中，H—膜片彈簧自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)截錐高度；</p><p>　　h—膜片彈簧鋼板厚度；</p><p>　　R—碟簧部分大端半徑。</p><

63、p>　　膜片彈簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)直接影響膜片彈簧特性曲線的形狀，各影響參數(shù)敘述如下：</p><p>　　（1）比值H/h的選擇：為保證離合器壓緊力變化不大和操縱輕便，汽車離合器用膜片彈簧的H/h通常在1.5~2的范圍內(nèi)選取，常用的膜片彈簧板厚為2~4mm。</p><p>　　本論文中選取h=3mm，取H/h=2，故H=6mm；</p><p>　?。?）H主要影

64、響特性曲線極小值出現(xiàn)的位置；</p><p>　?。?）h主要影響特性曲線的整體位置；</p><p>　　（4）R主要影響特性曲線的整體位置。</p><p>　　膜片彈簧離合器的負(fù)荷特性曲線和分離特性曲線如圖2.4所示：</p><p>　　（a）膜片彈簧離合器負(fù)荷特性曲線 (b)膜片彈簧離合器分離特性曲線</p>&

65、lt;p>　　圖2.4膜片彈簧離合器的負(fù)荷特性曲線和分離特性曲線</p><p>　　2.3干式雙離合器自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)型式確定</p><p>　　雙離合器式自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)的組成，包括與離合器、換擋同步器相聯(lián)接的換擋控制系統(tǒng)和電控系統(tǒng)TCU及變速器。其特征在于動(dòng)力輸入軸上設(shè)置有兩個(gè)干式離合器C1、C2，變速器各擋位主動(dòng)齒輪按奇、偶擋位分別與離合器C1、C2連接，離合器C1、C2交替?zhèn)鬟f

66、動(dòng)力以實(shí)現(xiàn)擋位切換[7]。雙離合器自動(dòng)變速器的同步器與普通手動(dòng)變速器的同步器結(jié)構(gòu)型式基本相同。</p><p>　　本論文以長安鈴木SC7130轎車為對象進(jìn)行研究，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)系的變速器性能要求，參考表2.2選擇雙離合器自動(dòng)變速傳動(dòng)系統(tǒng)中變速器的擋位數(shù)。</p><p>　　表2.2 標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)系的最優(yōu)組合</p><p>　　SC7130轎車最大輸出轉(zhuǎn)矩330Nm

67、，考慮制造成本，可選擇6擋變速器。因此可以確定干式雙離合器自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)簡圖如圖2.5所示。</p><p>　　圖2.5 干式雙離合器自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　因I擋和R擋傳動(dòng)比較大且基本接近，傳遞的扭矩較大，分別布置在變速器的兩側(cè)靠近軸承支撐的位置，有利于改善傳動(dòng)軸的受力情況，在一定情況下也使變速器的傳動(dòng)噪音有所降低。同步器全部布置在輸出軸3上，有利于換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)統(tǒng)一安

68、裝布置，從而簡化自動(dòng)變速器外部結(jié)構(gòu)型式。其換擋過程與圖2.5所示的換擋過程相比沒有改變，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力性換擋。變速器各擋的傳動(dòng)比采用長安SC7130轎車MT變速器傳動(dòng)比，各擋傳動(dòng)比參數(shù)如表2.3所示。</p><p>　　表2.3 長安SC7130轎車MT變速箱傳動(dòng)比</p><p><b>　　2.4 本章小結(jié)</b></p><p>　

69、　（1）在分析濕式和干式兩種雙離合器自動(dòng)變速器特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確定了本文的研究對象—膜片彈簧雙離合器自動(dòng)變速器，并根據(jù)膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，確定了雙離合器的基本參數(shù);</p><p>　　（2）根據(jù)車輛傳動(dòng)系基本參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)系的變速器性能要求，確定了變速器的擋位數(shù)。</p><p>　?。?）以自動(dòng)變速器對結(jié)構(gòu)復(fù)雜性及安裝空間的要求為前提，確定了雙離合器自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)型式和傳動(dòng)比。&l

70、t;/p><p>　　3 DSG的液壓系統(tǒng)的研究</p><p>　　3.1 DSG液壓單元組成</p><p>　　DGS電液控制單元集成在一起，其中液壓控制系統(tǒng)由上下閥體兩部分組成，沒有單獨(dú)的油管，上下閥體之間隔有配油板，通過配油板上的油孔聯(lián)通上下閥體之間的油道。這種設(shè)計(jì)使得液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，集成化程度高，大大減小了變速器的體積。DSG液控單元主要由定量泵、機(jī)油濾

71、清器、主壓閥、主壓滑閥、安全閥、安全滑閥、擋位開關(guān)閥、多路調(diào)制閥及多路滑閥等組成[8]。圖3.1為DSG各個(gè)液壓元件之間的連接關(guān)系示意圖。 </p><p>　　圖3.1 DSG液壓控制系統(tǒng)</p><p>　　油箱；2.機(jī)油濾清器；3.定量泵；4.油冷卻器；5.主壓閥；6.主壓滑閥；7.冷卻滑閥；8.冷卻閥；9.安全閥1；10.安全閥2；11.安全滑閥2；13.離合器1電液比例閥；14

72、.離合器1；15.離合器2電液比例閥；16.離合器2；17.1/5擋開關(guān)閥；18.3/N擋開關(guān)閥；19.2/6擋開關(guān)閥；20.4/R擋開關(guān)閥；21.多路調(diào)制閥；22.多路滑閥；23.1/3擋撥叉；24.5/N擋撥叉；25.6/R擋撥叉；26.2/4擋撥叉</p><p>　　3.2 DSG液壓系統(tǒng)控制原理分析</p><p>　　液壓控制系統(tǒng)主要有三部分組成：離合器壓力控制部分、同步器壓力

73、控制部分和潤滑冷卻控制部分。 DSG液壓系統(tǒng)采用的是與發(fā)動(dòng)機(jī)固連的定量泵，泵的排量與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比[9]。通過泵排出的油液首先通過主油道壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)主油道油壓，在主油壓的基礎(chǔ)上安全閥對系統(tǒng)壓力進(jìn)行二次調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后的油液通往換擋閥控制撥叉的運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)不同擋位之間的切換，該油液同時(shí)通往離合器壓力控制閥提供動(dòng)力傳遞所需的壓力。</p><p>　　3.2.1 高速開關(guān)閥 </p><p>

74、　　DSG液壓控制單元中主油道油壓及安全閥控制油壓都是通過高速開關(guān)閥調(diào)節(jié)先導(dǎo)壓力的大小實(shí)現(xiàn)精確控制的。通過改變高速開關(guān)閥一個(gè)周期T內(nèi)閥開啟時(shí)間與脈沖周期的比值來控制流量，即通過改變占空比實(shí)現(xiàn)對輸出口壓力的控制。當(dāng)高速開關(guān)閥外接一個(gè)存在少許泄露的密閉容腔時(shí)，由一個(gè)周期內(nèi)薄壁小孔平均流量公式可以得到：</p><p><b>　　式（3.1）</b></p><p>　　

75、式中: —占空比； —流量系數(shù)； A—流通截面面積；</p><p>　　—輸入油壓力； —容腔內(nèi)油液壓力； —容腔泄露系數(shù)； </p><p>　　V—容腔體積； —油液體積彈性模量； —小孔平均流量</p><p>　　當(dāng)高速開關(guān)閥輸入壓力為10 bar時(shí)，通過MATLAB仿真可以得到占空比與空腔內(nèi)壓力關(guān)系如圖3.2所示。</p&

76、gt;<p>　　圖 3.2 高速開關(guān)閥占空比與壓力關(guān)系</p><p>　　3.2.2 主油路油壓調(diào)節(jié) </p><p>　　DSG主油路油壓是經(jīng)主壓滑閥調(diào)節(jié)后的油泵輸出油壓。離合器結(jié)合油壓和換擋撥叉液壓缸中的油壓都是在主油壓的基礎(chǔ)上根據(jù)不同的工況調(diào)節(jié)的，主油壓的控制對離合器結(jié)合壓力的控制及換擋沖擊的控制有重要作用。在發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷工況下，為了使離合器接合可靠，必須增大主油

77、路油壓；在換擋時(shí)同步器接合過程中，必須適當(dāng)減小主油路油壓，以減小換擋沖擊。在發(fā)動(dòng)機(jī)小負(fù)荷工況下，也需要適當(dāng)減小主油路油壓，以減少燃油消耗。</p><p>　　主油壓的調(diào)節(jié)過程類似于溢流閥調(diào)節(jié)過程，先導(dǎo)油壓類似于溢流閥中彈簧力，先導(dǎo)油壓與作用在閥芯另一端的主油壓壓力和彈簧力共同決定主壓滑閥閥芯位置，通過控制主壓滑閥閥芯的位置控制主油道油壓。</p><p>　　主壓閥為常閉型二位二通高速開

78、關(guān)閥，通電時(shí)球閥打開，油液流入油箱，因此當(dāng)占空比大時(shí)先導(dǎo)油壓低，主油道壓力小[10]。當(dāng)占空比為零時(shí)主油道壓力最大。主壓閥失效時(shí)主油道油壓維持最大以保證車輛繼續(xù)運(yùn)行，此時(shí)燃油消耗增加，換擋時(shí)沖擊大。</p><p>　　3.2.3安全閥油壓調(diào)節(jié)</p><p>　　兩個(gè)安全閥分別用于控制兩條傳動(dòng)支路中的安全滑閥，安全滑閥工作時(shí)能在主油壓的基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)進(jìn)入離合器壓力調(diào)節(jié)閥的油壓。經(jīng)安全閥調(diào)節(jié)后

79、的油壓同時(shí)通過擋位開關(guān)閥的控制進(jìn)入相應(yīng)換擋撥叉的液壓缸中實(shí)現(xiàn)換擋。同時(shí)當(dāng)傳動(dòng)支路出現(xiàn)重要故障時(shí)，安全閥會(huì)使該支路失去壓力，從而達(dá)到保護(hù)相應(yīng)傳動(dòng)支路的目的。</p><p>　　安全閥為常開型二位二通高速開關(guān)閥，通電時(shí)球閥泄油口關(guān)閉，油液進(jìn)入離合器及換擋油路。先導(dǎo)油壓壓力與彈簧力、工作油壓壓力分別作用在滑閥的兩端，通過調(diào)節(jié)閥芯位置控制進(jìn)入離合器閥及換擋油路的壓力。當(dāng)安全閥不通電時(shí)，先導(dǎo)油壓為零，滑閥處于初始位置，油

80、液不能進(jìn)入離合器及換擋油路[11]。占空比大時(shí)先導(dǎo)油壓高，進(jìn)入離合器及換擋油路的油壓高。</p><p>　　3.2.4離合器壓力調(diào)節(jié)</p><p>　　離合器壓力控制閥為PWM控制的電液比例閥，通過調(diào)節(jié)占空比控制比例電磁鐵的輸入電流，理想特性下，比例電磁鐵輸出的電磁力與輸入的電流成正比，因此通過改變占空比可以控制電液比例閥輸出的力。比例閥輸出的力作用在滑閥閥芯一端，工作油壓通過兩個(gè)孔徑

81、不同的節(jié)流口反饋到閥芯的兩端，阻孔1直徑小于阻尼孔2直徑，閥芯左端面積大于閥芯右端面積，閥芯在這三個(gè)力的作用下經(jīng)過一個(gè)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程最后達(dá)到平衡狀態(tài)。離合器壓力控制閥工作口處并聯(lián)一個(gè)蓄能器，可以起到壓力變化時(shí)吸收液壓脈動(dòng)沖擊，穩(wěn)定離合器結(jié)合油壓的作用。</p><p>　　3.3 DSG液壓系統(tǒng)AMESim仿真</p><p>　　AMESim是專門用于液壓/機(jī)械系統(tǒng)的建模、仿真分析的優(yōu)秀軟

82、件，用戶可以采用基本元素法按照實(shí)際物理系統(tǒng)來構(gòu)建自定義模塊或仿真模型，不需要去推導(dǎo)復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，因此用戶可以將更多的精力投入到實(shí)際物理模型 的 研 究 中。AMESim的標(biāo)準(zhǔn)庫元件有限，不能完全滿足用戶要求，HCD（液壓元件設(shè)計(jì)）庫可以由非常基本的模塊，建造出任一元件的子模型，HCD大大增強(qiáng)了AMESim的功能。本文利用AMESim/HCD庫建立了DSG液壓系統(tǒng)中主要的壓力控制滑閥模型，通過仿真結(jié)果進(jìn)一步闡述了DSG液壓系統(tǒng)油壓調(diào)節(jié)過

83、程。</p><p>　　3.3.1主油壓滑閥模型</p><p>　　主油壓滑閥模型如圖3.3所示。DSG采用的是與發(fā)動(dòng)機(jī)固連的定量泵，油道中油液的流量與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比[12]。先導(dǎo)壓力為5 bar，在0.05 s時(shí)加入一個(gè)階躍信號，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從2 000 r/min階躍增加到3 000 r/min時(shí)主油道油壓變化曲線如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.

84、3 主油壓模型</p><p>　　圖3.4 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速突變時(shí)主油道壓力變化</p><p>　　從仿真結(jié)果可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速突然變化時(shí)，主壓滑閥經(jīng)過一個(gè)震蕩階段后很快穩(wěn)定下來，主油道壓力調(diào)節(jié)過程類似于溢流閥調(diào)節(jié)過程，主油壓不會(huì)因發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化而變化很大，保證主油道油壓基本穩(wěn)定，滿足主油路油壓調(diào)節(jié)要求。當(dāng)通過主壓閥調(diào)節(jié)先導(dǎo)油壓分別為3 bar、5 bar、8 bar時(shí)主油道油壓變化如

85、圖3.5所示。從仿真結(jié)果可以看出通過調(diào)節(jié) 不同的先導(dǎo)油壓可以得到不同的主油道油壓，應(yīng)根據(jù)工況要求及時(shí)調(diào)節(jié)主壓閥占空比。</p><p>　　圖3.5 不同先導(dǎo)油壓時(shí)主油道油壓</p><p>　　3.3.2安全滑閥模型</p><p>　　安全滑閥模型如圖3.6所示。安全滑閥在主油路油壓的基礎(chǔ)上二次調(diào)節(jié)油液壓力，進(jìn)一步提高離合器供油油壓和換擋油壓的控制精度。經(jīng)主壓

86、滑閥調(diào)節(jié)后主油道壓力基本不會(huì)出現(xiàn)太大的波動(dòng)[13]。當(dāng)先導(dǎo)油壓為5 bar，主油道起始壓力為10 bar在0.15 s時(shí)加入一個(gè)8 bar的階躍信號，經(jīng)安全閥調(diào)節(jié)后的油壓變化如圖3.7所示，即使主油道壓力階躍變化時(shí)安全閥調(diào)節(jié)后油壓也只有一個(gè)較小的波動(dòng)，進(jìn)一步保證了離合器供油油壓的穩(wěn)定。</p><p>　　圖3.6 安全滑閥模型</p><p>　　圖3.7 安全閥調(diào)節(jié)后油壓變化<

87、/p><p>　　3.3.3離合器壓力調(diào)節(jié)閥</p><p>　　離合器壓力調(diào)節(jié)閥模型如圖3.8所示。當(dāng)離合器輸入油壓分別為8 bar、10 bar，電磁力為10 N時(shí)，經(jīng)離合器滑閥調(diào)節(jié)后的壓力變化如圖9所示。由仿真結(jié)果可以看出離合器壓力調(diào)節(jié)閥響應(yīng)迅速，超調(diào)量小。電磁力相等時(shí)，在滿足動(dòng)力傳遞需要的情況下可適當(dāng)降低供油油壓，以減小離合器油壓超調(diào)量及調(diào)整時(shí)間。</p><p&g

88、t;　　圖3.8 離合器壓力調(diào)節(jié)閥</p><p>　　圖3.9 離合器壓力調(diào)節(jié)過程</p><p><b>　　3.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　如上所述，本章詳盡地分析了DSG液壓控制系統(tǒng)原理，利用AMESim分別建立了對液壓系統(tǒng)油壓控制有重要作用的主壓滑閥、安全閥滑閥、離合器壓力控制閥模型。仿真結(jié)果驗(yàn)證了對DSG液壓控制系

89、統(tǒng)分析的正確性，為DSG控制系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　4 DSG的換擋控制的研究</p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器在車輛中合稱為動(dòng)力總成（Power train），因此它們之間具有密切的關(guān)系，二者工作匹配的好壞，對車輛的綜合性能具有極大的影響。在DSG的換擋過程之中，為了實(shí)現(xiàn)好的換擋品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)換擋過程平穩(wěn)、無沖擊，需要對發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，以及離合器的結(jié)合過程

90、實(shí)現(xiàn)精確控制。</p><p>　　4.1換擋品質(zhì)及評價(jià)指標(biāo)</p><p>　　換擋品質(zhì)就是指換擋過程的平順性，即希望換擋過程平穩(wěn)而無沖擊地進(jìn)行。但因動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)是多轉(zhuǎn)動(dòng)慣量系統(tǒng)，換擋過程遠(yuǎn)非瞬時(shí)可以完成，所以對于有級變速器，其傳動(dòng)比變化過程都會(huì)有不同程度的沖擊。沖擊嚴(yán)重時(shí)，不僅乘坐者不能忍受，還將大大增加傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)載荷[14]。</p><p>　　對平順性的

91、具體要求是，換擋過程中車速變化平順，不出現(xiàn)過高的瞬時(shí)加速度或減速度，使乘客無不舒適感并降低動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)零部件的動(dòng)載荷。</p><p>　　雙離合器式自動(dòng)變速器采用了兩個(gè)濕式離合器實(shí)現(xiàn)動(dòng)力換擋，換擋過程和離合器的工作方式都和傳統(tǒng)的AMT都有很大不同，從簡便、實(shí)用和有效的角度考慮，提出兩項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)：換擋時(shí)間和沖擊度。顯然,這兩方面的要求是矛盾的。換擋過急,必然引起大的沖擊,一味追求平穩(wěn)，換擋過渡時(shí)間太長，滑摩功很大

92、，摩擦元件容易損壞。要評價(jià)換擋過程品質(zhì)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮矛盾的兩個(gè)方面，建立合理的目標(biāo)函數(shù)，尋求其綜合最優(yōu)解。</p><p><b>　　4.1.1換擋時(shí)間</b></p><p>　　它是反映汽車換擋品質(zhì)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，換擋過程過長會(huì)直接影響車輛的動(dòng)力性和效率；換擋時(shí)間過短，過大的加速度變化會(huì)增大傳動(dòng)系的動(dòng)載荷，影響傳動(dòng)系元件的壽命，同時(shí)由于濕式離合器對滑摩產(chǎn)生熱量的

93、速度敏感，也會(huì)影響摩擦元件的壽命。以升擋為例，由下式確定：</p><p><b>　　式（4.1）</b></p><p>　　式中：—換擋開始，低擋離合器從完全結(jié)合到控制油壓為零的時(shí)間</p><p>　　—高擋離合器從開始滑摩到完全結(jié)合的過程</p><p>　　換擋過程中, 和有部分的重疊。從式（4.1）可見，換

94、擋時(shí)間中沒有摘擋和掛擋的時(shí)間，這是由雙離合器式自動(dòng)變速器的換擋方式?jīng)Q定的[15]。車輛行駛過程中，TCU根據(jù)采集到的狀態(tài)參數(shù)判斷換擋時(shí)間，在即將達(dá)到換擋時(shí)刻時(shí)，高擋齒輪的同步器開始接合；高擋轉(zhuǎn)矩相結(jié)束之后，低擋齒輪的同步再退出接合。由此可見，摘擋和掛擋對換擋過程中發(fā)動(dòng)機(jī)和輸出軸扭矩的波動(dòng)沒有任何影響，因此不記入雙離合器式自動(dòng)變速器的換擋時(shí)間。國外的研究表明，換擋時(shí)間一般可控制在0.2～0.4秒。</p><p>

95、<b>　　4.1.2 沖擊度</b></p><p>　　從換擋過程所產(chǎn)生的沖擊對人體的作用來看，主要表現(xiàn)在對頭部和頸部的動(dòng)力學(xué)作用和影響，因而選擇縱向加速度的變化率為宜。它不僅可易于與人的舒適性好壞一致，而且也把道路條件，駕駛員的非換擋因素的操作影響排出在外。</p><p>　　因此，將縱向加速度對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，稱之為沖擊度。它可以把道路條件引起的彈跳和顛簸加速度

96、影響排除在外，從而真實(shí)反映了人對換擋沖擊的感受。</p><p><b>　　因?yàn)?lt;/b></p><p>　　其中：—變速器輸出軸角速度與扭矩</p><p>　　—車輪上的牽引力扭矩</p><p>　　—與變速器輸出軸相連的慣量</p><p><b>　　所以，沖擊度為：<

97、/b></p><p><b>　　式（4.2）</b></p><p>　　式中表明，與成正比，輸出扭矩變化越快，換擋沖擊越大,沖擊度也越大,因此,沖擊度能較好地反映換擋過程的動(dòng)力學(xué)本質(zhì)。為了提高DSG系統(tǒng)的換擋平順性，我們必須減小的變化速率[16]。解決的方法有兩個(gè)，一是要控制離合器的結(jié)合過程，使通過離合器傳遞的扭矩平穩(wěn)變化，盡量產(chǎn)生小的波動(dòng)；二是控制發(fā)動(dòng)機(jī)

98、的輸出扭矩，使其隨著離合器的扭矩傳遞能力的變化而變化，實(shí)現(xiàn)整個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)輸出扭矩的平穩(wěn)變化。</p><p>　　4.2影響換擋品質(zhì)的因素</p><p>　　以升擋為例，升擋時(shí)高擋離合器接合，低擋離合器分離。升擋前低擋離合器的活塞被足夠的油壓壓緊而無相對滑轉(zhuǎn)，換擋時(shí)，低擋離合器被切斷供油并開始泄油，低擋離合器泄壓分離；與此同時(shí)，高擋離合器的油路接通，隨油壓不斷升高，其摩擦片間隙被消除，

99、主、被動(dòng)片受壓滑轉(zhuǎn)，直至壓緊，停止打滑成整體傳遞扭矩。顯然，低擋離合器和高擋離合器中的摩擦元件完全分離和接合，都需要經(jīng)過一段打滑過程，不可避免地伴有扭矩?cái)_動(dòng)，產(chǎn)生相應(yīng)的換擋沖擊。可從下述三個(gè)方面分析其起因：</p><p>　?。?）換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的定時(shí)</p><p>　　理論上，要求低擋離合器分離和高擋離合器接合應(yīng)同時(shí)發(fā)生，才能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力無中斷或沖擊?？蓪?shí)際上，兩者往往不是重疊過多，就

100、是動(dòng)作間斷。前者會(huì)出現(xiàn)“雙鎖止”現(xiàn)象，引起傳動(dòng)系大的動(dòng)載荷，同時(shí)使摩擦元件因過量重疊而嚴(yán)重磨損；后者會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)趨向于“飛車”，且造成力矩急劇變化，使沖擊度增大造成乘員前沖后仰的顛簸。</p><p><b>　?。?）慣性能量</b></p><p>　　低擋升到高擋時(shí)，傳動(dòng)比瞬時(shí)變小很多，由于車輛較大的慣性使換擋過程中車速基本不變，則將使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇下降，而與發(fā)動(dòng)

101、機(jī)剛性相聯(lián)的部件的慣性能在升擋時(shí)轉(zhuǎn)變成巨大的反作用扭矩傳遞給汽車，形成換擋正沖擊。降擋過程則使車輛受負(fù)沖擊。發(fā)動(dòng)機(jī)慣量越大[17]，擋位間的公比q越大，沖擊越嚴(yán)重。</p><p>　?。?）執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的摩擦扭矩</p><p>　　濕式離合器是靠作用在活塞上的液壓壓緊力傳遞扭矩的，下面分離合器滑摩與離合器接合兩種情況討論離合器的傳遞扭矩：</p><p>　　1）

102、當(dāng)離合器處于滑摩狀態(tài)時(shí)，離合器傳遞的扭矩為</p><p><b>　　式(4.3)</b></p><p><b>　　取和同向時(shí)為正</b></p><p>　　式中：—離合器主動(dòng)邊和從動(dòng)邊的轉(zhuǎn)速差</p><p>　　—符號函數(shù)，由下式確定</p><p>　　—濕式離

103、合器的動(dòng)摩擦系數(shù)</p><p>　　S—離合器C的活塞作用面積</p><p>　　—離合器C的活塞單位面積上的作用壓力</p><p>　　Z—離合器C的摩擦副數(shù)</p><p>　　—離合器C的摩擦片外徑</p><p>　　—離合器C的摩擦片內(nèi)徑</p><p>　　2）當(dāng)離合器處于接合

104、狀態(tài)時(shí)，有兩種扭矩存在，一種是由系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)關(guān)系確定的扭矩，稱為傳遞扭矩 ，另一種是由作用在離合器上的壓緊力確定的，稱為摩擦扭矩。</p><p><b>　　式（4.4）</b></p><p>　　式中：—濕式離合器的靜摩擦系數(shù) </p><p>　　當(dāng)≥ T時(shí)，離合器處于接合狀態(tài)，由動(dòng)力學(xué)關(guān)系確定，其中是儲(chǔ)備系數(shù)，通常；當(dāng)時(shí)，離合器開始滑

105、摩。</p><p>　　由以上分析可知，濕式離合器所傳遞的扭矩為，而摩擦扭矩?？梢钥闯?，摩擦扭矩的增長速度及作用力的大小，主要與動(dòng)摩擦系數(shù)及油壓有關(guān)[18]。與滑摩速度有關(guān)，特別是由動(dòng)至靜時(shí)，其值急劇變化；而充油過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，由于油液摩擦、慣性以及液壓缸系統(tǒng)的彈性變形等影響，使充油過程隨油壓波動(dòng)。這些都使不是平穩(wěn)增長而是伴隨扭矩?cái)_動(dòng)。 </p><p>　　由于上述因素的影響，換擋

106、過程不可避免地要產(chǎn)生一定程度的沖擊，表現(xiàn)為變速器輸出軸上扭矩的擾動(dòng)。</p><p>　　4.3換擋的過渡過程</p><p>　　換擋過渡過程主要分為兩種狀態(tài),即轉(zhuǎn)矩相和慣性相。</p><p>　　轉(zhuǎn)矩相：該狀態(tài)下，一個(gè)摩擦元件打滑，另一個(gè)還未開始打滑，各構(gòu)件間只有扭矩的分配與變動(dòng)，無急劇的轉(zhuǎn)速變化，所以慣性影響可以忽略不計(jì)。</p><p&

107、gt;　　（2）慣性相：該狀態(tài)下兩個(gè)摩擦元件都打滑，故不僅有扭矩變化，同時(shí)伴有轉(zhuǎn)速或傳動(dòng)比的急劇變化，它是產(chǎn)生的主要階段。</p><p>　　為便于分析，首先要建立換擋過程的動(dòng)力學(xué)模型。換擋過程的模型大致分為兩種：詳細(xì)模型和簡化模型。復(fù)雜的詳細(xì)模型可以考慮系統(tǒng)細(xì)節(jié)，通常只能通過數(shù)值方法進(jìn)行求解，不易獲得可以用于實(shí)時(shí)控制和定性分析的結(jié)果，因此常用于系統(tǒng)仿真以驗(yàn)證簡化模型分析結(jié)果的正確性[19]。另一種是簡化模型,

108、它通過對系統(tǒng)的適當(dāng)簡化獲得直接的分析結(jié)果。利用簡化模型可以獲得對換擋過程的直觀理解,其分析結(jié)果可以直接用于實(shí)時(shí)控制和定性分析。本節(jié)建立的就是一個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的簡化模型。</p><p>　　車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的多質(zhì)量、多自由度系統(tǒng)，在建立簡化模型前做如下假設(shè)：</p><p>　　1）系統(tǒng)是由無慣性的彈性環(huán)節(jié)和無彈性的慣性環(huán)節(jié)組成；</p><p>　　2）

109、忽略軸的橫向振動(dòng)；</p><p>　　3）忽略軸承和軸承座的彈性及齒輪嚙合彈性；</p><p>　　4）忽略系統(tǒng)的間隙和阻尼。</p><p>　　根據(jù)以上假設(shè),將系統(tǒng)簡化為一個(gè)離散化的當(dāng)量系統(tǒng)。離合器主動(dòng)軸之前的參數(shù)或變量向主動(dòng)軸轉(zhuǎn)化,即向發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化；離合器被動(dòng)軸之后的參數(shù)或變量向被動(dòng)軸轉(zhuǎn)化，即向車輛進(jìn)行轉(zhuǎn)化。因此,得到DCT 自動(dòng)變速器系統(tǒng)的換擋動(dòng)力學(xué)模型簡