双离合自动变速器顺序换挡控制过程研究

2 DCT 的顺序换挡过程
顺序换挡是 DCT 最重要的 换挡方式, DCT 的顺序换挡由 2 个步骤组成: ¹ 目标挡位的预选: 预先使目标挡位同步器与目标挡位齿轮接合, 此 过程较为简单, 不作为本文的研究重点; º 两离 合器的转矩交换: 由于此时已经有两相邻挡位处 于被选中状态, 通过合理的离合器转矩交换及发 动机速度控制就能实现平稳的动力换挡。这一步 骤是顺序换挡过程中的关键步骤[ 4] 。 21 1 正扭矩升挡过程
( 安徽江淮汽车股份有限公司 技术中心, 安徽 合肥 230022)
摘 要: 文章简要介绍了双离合自动变速器的工 作原理, 建立了双离合自动变速器换挡过程的动力学模 型, 在
对换挡过程动力学模型分析的基础上, 推导出 一种兼 顾车辆 换挡动 力性和 舒适性的 双离合 自动变 速器顺 序
换挡控制过程。
此时的转矩状态为:
T OU T = i1 T C1 = i1 T E
( 2)
T C2 = 0
( 3)
其中, T OUT 为变速器输出轴传递的转矩; T C1 、T C2
分别为离合器 1 和离合器 2 传递的转矩, 当发动 机驱动整车时取正值, 而当变速器反拖车辆时取
负值; T E 为发动机的输出转矩, 当发动机驱动整
较小的冲击度和较好的换挡品质, 就需要依据( 8)
式对离合器转矩交换加以适当控制, 使得冲击度 j 的绝对值能取得一个较小的数值。
( 3) 惯性相。双离合器在扭矩相结束时, 离
合器 1 压力继续下降, 使得离合器 1 在无滑摩状
态下所能传递的最大转矩小于实际负载转矩, 最 终使离合器 1 发生滑摩。在离合器发生滑摩的临
递的转矩之和与发动机的输出转矩相适应( 满足
( 12) 式) , 也可以减小系统的转矩扰动。
T E = T C1 + T C2 =
sg n( $X1 ) Ld S1 p 1 Z1
2 3
R
3 1O
-
R
2 1O
-
R
3 1i
R
2 1i
+
s gn( $X2 ) Ld S2 p 2 Z2
2 3
R
3 2
O
-
R
2 2
s gn( $X2 ) Ld S2 p 2 Z2
2 3
R
3 2
O
-
R
2 2
O
-
R
3 2i
R
2 2i
( 5)
其中, $X2 为离合器 2 主动摩擦片和从动摩擦片 间的转速差; sgn ( x ) 为取符号函数, 它在自变量
为零时无定义; Ld 为离合器摩擦片间的滑动摩擦
系数; S2 为离合器 2 摩擦片有效摩擦面积; p 2 为 离合器 2 摩擦片间压强; Z2 为离合器 2 摩擦片数
( 11) 式对 dp 1/ dt 以及 dp 2/ dt 加以 适当控制, 使 得冲击度 j 的绝对值能取得一个较小的数值。
另外, 惯性相时的换挡品质还取决于发动机 输出转矩与 2 个离合器传递总转矩的关系。如果
能够合理控制 p 1 与 p 2 的值, 并调节发动机输出 转矩, 在冲击度较小的情况下使得 2 个离合器传
( Cen ter of Techn ol ogy, A nh ui J iang huai A ut omobil e Co. Lt d. , Hef ei 230022, Chin a)
Abstract: In this paper, t he w orking principle of dual clut ch tr ansm issio n( DCT ) is briefly int roduced and t he dynamical shift ing model is established. A kind of DCT ordinal shif t ing cont rol pro cess is deduced based on t he dynamical shif t ing mo del, w hich t houghtf ully cares about shift ing pow er perf ormance and shift ing com for t of t he vehicle. Key words: dual clut ch tr ansmissio n( DCT ) ; or dinal shift ing; dy namical shift ing module
173
R icI W
[
i1
sg
n(
$X1
)
Ld
S
1
Z1
2 3
R
3 1O
-
R
2 1O
-
R
3 1i
R
2 1i
dp1 dt
+
i 2 sg n( $X2 ) Ld S2 Z2
2
R
3 2O
-
3
R
2 2O
-
R
3 2
i
R
2 2
i
dp 2 dt
]
( 11)
从理论上讲, 对于惯性相而言, 要使车辆实现
较小的冲 击度和 较好的 换挡 品质, 就需要 依据
关键词: 双离合器自动变速器; 顺序换挡; 换挡动力学模型
中图分类号: U 463. 2111
文献标识码: A
文章 编号: 1003- 5060( 2009) 增刊-0171- 04
A study on the ordinal shifting control process of DCT
CH EN Wei, GUI P eng- cheng, WENG Xiao- ming , XIA L ing
i1 i2
XC2
( 1)
收稿日期: 2009-08-24; 修改日期: 2009- 08-31 作者简介: 陈 伟( 1981- ) , 男, 辽宁辽阳人, 安徽江淮汽车股份有限公司助理工程师.
17 2
合肥工业大学学报( 自然科学版)
第 32 卷
其中, XC1 、XC2 分别为离合器 1 从动盘和离合器 2 从动盘的旋转角速度; XE 为发动机曲轴的旋转角 速度; XOUT 为 变速器输出轴 的旋转角速度; i1 、i2 分别为当前挡位和预挂挡位的传动比。
O
-
R
3 2i
R
2 2i
( 12)
( 4) 滑摩相。双离合器在惯性相结束时, 离
合器 1 压力降到 0, 它传递的转矩为零, 而离合器
2 仍处于滑摩状态, 离合器 2 传递的转矩可参照 ( 5) 式确定。此时有:
T OU T = i1 T C1 + i 2 T C2 =
i 2 sg n( $X2 ) Ld S2 p 2 Z2
际传递的负载转矩小于由摩擦片最大静摩擦力决
定的无滑摩时的最大传递转矩, 离合器 1 就不会
发生滑摩, 而离合器 2 压力较低, 摩擦片处于滑摩
状态。在扭矩相阶段, 虽然离合器 1 始终处于接 合状态, 但是两离合器传递的转矩会因离合器片
间压力变化而不断变化。
此时, 离合器 2 传递的滑摩转矩为:
T C2 = s gn( $X2 ) Ld S2 p 2 CT 换挡过程受到非线性、变参数等因素的 影响。为了排除诸多复杂因素的影响, 换挡过程 动力学模型需简化为一个离散化的当量系统[ 1] 。 把离合器主动摩擦片之前的参数或变量向发动机 端转化, 离合器从动摩擦片之后的参数或变量向 整车转化, 并且只考虑当前挡位和预挂挡位, 得到 DCT 的换挡动力学模型简图, 如图 1 所示。
T C1 = s gn( $X1 ) Ld S1 p 1 Z1 R e1 =
s gn( $X1 ) Ld S1 p 1 Z1
2 3
R
3 1
O
-
R
2 1
O
-
R
3 1i
R
2 1i
( 9)
其中, $X1 为离合器 1 主动摩擦片和从动摩擦片
间的转速差; S1 为离合器 1 摩 擦片有效 摩擦面 积; p 1 为离合器 1 摩擦片间压强; Z1 为离合器 1 摩擦片数量; Re1 为离合器 1 摩擦片 有效摩擦半
量; R e2 为离合器 2 摩擦片有效摩擦半径; R 2O 、R2i 分别为离合器 2 摩擦片的外径和内径。
此时, 离合器 1 和离合器 2 传递的转矩满足
( 6) 式关系:
T C1 + T C2 = T E
( 6)
另外, 总的输出转矩为:
T OU T = i1 T C1 + i2 T C2 = i1 T E + ( i2 - i1 ) T C2
径; R 1O 、R1 i分别为离合器 1 摩擦片外径和内径。 综合( 5) 式和( 9) 式知, 惯性相时两离合器传
输的扭矩均可正可负( 由该离合器主从动摩擦片 转速差的正负决定) , 离合器传递扭矩的正负将对
车辆的动力输出产生较大影响。此时变速器输出
轴传递的转矩为:
T OU T = i1 T C1 + i 2 T C2 =
i1 sg n( $X1 ) Ld S1 p 1 Z1
2 3
R
3 1O
-
R
2 1O
-
R
3 1i
R
2 1i
+
i 2 sg n( $X2 ) Ld S2 p 2 Z2
2 3
R
3 2O
-
R
2 2O
-
R
3 2i
R
2 2i
( 10)
此时, 车辆冲击度表达式为:
j=
R dT OUT icI W dt