双离合自动变速器顺序换挡控制过程研究

由( 4) 式知, 车辆在在挡运行相工作时, 车辆 行驶平稳。只要保证发动机输出转矩恒定或平缓
变化, 车辆冲击度就能控制在较为理想的范围内。
( 2) 扭矩相。双离合器在扭矩相工作时, 已
经开始发生离合器压力交换。在上述在挡运行相
结束后, 离合器 1 摩擦片的压强降低, 离合器 2 摩 擦片上的压强由零开始升高, 但只要离合器 1 实
( 7)
在扭矩相状态下, 车辆的冲击度可表示为:
j
=
R icI W
dT OU T dt
=
R icI
W
[
i1
dT E dt
+
( i2 -
i1)
@
s gn( $X2 ) Ld S2 Z2
2 3
R
3 2O
-
R
2 2O
-
R
3 2i
R
2 2i
dp 2 dt
]
( 8)
从理论上讲, 对于扭矩相而言, 要使车辆实现
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
百度文库
+
s gn( $X2 ) Ld S2 p 2 Z2
2 3
R
3 2
O
-
R
2 2
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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
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 Z2 R e2 =
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.
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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。
1 换挡过程动力学模型
DCT 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。
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
( 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
( 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
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
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
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
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
第 32 卷 增 刊 2009 年 11 月
合肥工业大学学报( 自然科学版)
JO U RN A L O F H EFEI U N IV ERSIT Y OF T ECHN O LO GY
Vol. 32 No. Sup N ov. 2009
双离合自动变速器顺序换挡控制过程研究
陈 伟, 桂鹏程, 翁晓明, 夏 灵
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
界点, 会发生由离合器结合传动转矩向滑摩传动
转矩的突变, 即产生由静摩擦系数和动摩擦系数
不同导致的转矩扰动, 减小扰动的方法是选取静 摩擦系数和动摩擦系数相差较小的摩擦材料[ 3] 。
离合器在惯性相工作时, 两离合器都靠滑动
摩擦传动转矩, 其中离合器 2 传递的转矩还是由
( 5) 式决定, 离合器 1 传递的转矩与离 合器 2 类 同, 其表达式为:
DCT 换挡主要是通过 2 个离合器的压力交 换完成的, 由摩擦学理论可知, 压力交换导致的直 接后果是两离合器传递的转矩重新分配, 而此过
图 1 DCT 换挡动力学简图
( 1) 在挡运行相。当车辆在挡运行时, 这里
以离合器 1 接合运行, 而离合器 2 零压力脱开为 例进行分析, 有:
XC1 =
XE = i1 XOUT =
目前, 世界范围内自动变速器主要有 3 种形 式: 液力机械自动变速器、电控机械自动变速器和 无级自动变速器。但是近些年来, 一种新型的双 离合自动变速器 ( dual clutch t ransmissio n, 简称 DCT ) 以其卓越的性能成为汽车企业争相研究和 开发的重点。
程在 DCT 换挡时有以下 4 种可能性: 一个离合器 接合, 另一个离合器脱开; 一个离合器接合, 另一 个离合器滑摩[ 2] ; 两离合器均滑摩; 一个离合器脱 开, 另一个离合器滑摩。本文把这 4 种情况分别 命名为在挡运行相、扭矩相、惯性相和滑摩相。
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 =
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
( 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。
2 3
R
3 2O
-
R
2 2O
-
R
3 2i
R
2 2i
( 13)
j=
R dT OUT icI W dt
=
i2 sgn( $X2 ) Ld S2 Z2
2 3
R
3 2O
-
R
2 2O
-
R
3 2i
R
dp2
R
2 2i
icI
W
dt
( 14)
此时, 车辆的冲击度主要取决于 dp 2 / dt 的数 值, 即离合器 2 摩擦片间压强的变化率。
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
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
=
增刊
陈 伟, 等: 双离合自动变速器顺序换挡控制过程研究
车时取正值, 而当变速器反拖车辆时取负值。
在此状态下, 车辆的冲击度为:
j=
d2v d t2
=
R dT OUT icI W dt
=
i1 R dT E icI W dt
( 4)
其中, j 为冲击度, 其绝对值 越小说明冲击越小,
换挡舒适性越好; V 为车辆的纵向速度; R 为驱动
轮的滚动半径; ic为变速器的主减速比; I W 为车辆 驱动轴及汽车平移质量换算到驱动轴上的惯量。