双离合器自动变速器技术分析

双离合器自动变速器技术分析

张裕强廖林清王黎明

（重庆工学院汽车学院 400050）

[摘要] 介绍了双离合器自动变速器的原理和结构，阐述了这个系统各零部件是如何匹配和选择的问题。分析了双离合器自动变速的发展历史、及其优缺点。介绍双离合器自动变速器的控制关键点和控制方法。

关键词双离合器自动变速器换档特性

Double Clutch Transmission Technology Analysis

Zhang Yuqiang Liao Linqing Wang Liming

Chongqing institute of Technology Automobile academy400050

[ Abstract ] Introduced the double clutch transmission principle and the structure,elaborated how this system various spareparts match and the choice question. Has analyzed the double clutch transmission development history, and its

good and bad points. Introduces the double clutch transmission thecontrol key point and the control method.

Keywords Double clutch Automatic transmission Shifts characteristics

1 前言

变速器伴随着汽车技术的发展在发展着，距1894年，一位法国工程师给一辆汽车装上世界上第一个变速器至今，汽车变速器已经经历了一百多年的发展。变速器，作为汽车重要的组成部分，是承担放大发动机扭矩，配合引擎功扭特性，实现理想动力传递，从而适应各种路况实现汽车行驶的主要装置。所以对汽车自动变速器的开发研究是很有意义的。

众所周知车辆的经济性、动力性、驾乘舒适性不仅取决于发动机,而且在很大程度上依赖于变速器及变速器与发动机的匹配。我们最常见的手动档变速器MT ，通过离合器和手动换档拨叉来实现档位的变换，这种变速器具有结构简单、外形紧凑、传动效率高、可靠性高、成本低等优点，应用较为广泛。但是由于车辆在换档过程中，必须分离离合器，导致发动机传递的动力中断，影响了车辆的动力性和驾乘舒适性，同时也降低了燃油的利用率。由液力变矩器和行星齿轮机构组成的液力自动变速器AT 能够实现动力换档，克服了手动档变速器换档过程中动力中断的缺点，并且实现了自动换档，也具有较好的驾驶舒适性，操作简单、技术成熟、但结构复杂、成本高、传动效率较低、油耗较高。钢带无级变速器CVT 则是通过改变带轮的工作半径，使变速器传动比无级变化，能使发动机始终工作在最佳工作点，使车辆的性能大大提高，CVT具有良好的操作性、驾驶舒适性和较高的传动效率、但成本也较高，且目前只适用于小排量轿车。随着世界能源危机的出现，城市道路的日渐拥堵，汽车动力传动装置也在发生变化。当代汽车的发展更注重燃油经济性、排放以及驾乘舒适性，一种在传动效率和生产成本等方面优于传统自动变速器AT 的新技术—电控机械式自动变速器AMT被开发出来，AMT的工作原理决定了它在换档过程中首先要分离离合器，然后将变速器摘空档，再选档、换档、最后接合离合器。这样，当离合器分离后，直到离合器再重新接合之前，发动机的动力将不能被传递到车轮去驱动车辆运行，所以换档过程中产生了动力传递的中断，车辆必然产生减速度，换档时间长，给车辆的加速性、舒适性等带来不利影

响。为了既可以充分利用AMT所具有的优点，又可以消除其中断动力换档的缺点，一种新型自动变速器就应运而生了，这就是双离合器自动变速器(Double ClutchTransmission) ，简称DCT。虽然说双离合器自动变速器有以上优点，但是换档时不是说扭矩一点都不损失，实际上，扭矩是要下降的，但是下将不宜过多，如果过多，也达不到明显的动力换档效果；但是也不能一点都不降低，否则，离合器的切换结合太快，会对发动机转速有很大的波动干扰，甚至会熄火，所以控制滑摩阶段要尽可能达到最优区间，使冲击度小，扭矩下将的尽量少。目前，这种自动变速器已成为许多汽车厂家关注的热点。但是双离合器自动变速器也遭受着严峻的考验，zeroshift公司的新型变速器比双离合器自动变速器性能还要好，成本还要低。

2 双离合器自动变速器的研究状况

1940年，Darmstadt大学教授Rudolph Franke提出双离合器变速器(DCT-Double Couple Transmission)专利，该变速器曾经在载货车上试验过。但是没有投入批量生产，随后保时捷公司也发明了专用于赛车的双离合变速器(PDK)，由于那个时代计算机控制技术的原因，未能成功将DCT／PDK技术投入批量生产。

双离合（DCT）变速器产品出现于1980年代，现简称DSG，装配在F1赛车上，能消除换档离合时的动力中断。1985年奥迪应用于Audi Sport Quattro S1赛车，在赛车场上累积多年的经验后，奥迪将它放置在量产车型上并取名为Direct Shift Gearbox(DSG)。大众/奥迪汽车已经向市场推出了自己的双离合器变速器Q250DCT。广受好评的SG级产品使用了美国汽车零部件制造商伯格沃尔（Borg-Warner）公司生产的离合器组件。其他OEM制造商，包括宝马、保时捷和福特汽车计划将在今后几年推出相应的产品。大众汽车公司预计在未来几年中推出5款不同的双离合器变速器，看来DCT技术在大众公司将被广泛应用。大众公司已经将双离合器变速器（直接变速DSG技术）应用于其一款商务车Caddy之中。国外和双离合器自动变速器有关的专利有几十个之多，包括结构设计方面的，液压控制部分的和电控单元的等等。相对与国内的研究而言，国外技术更成熟，已实现商业化。

在1985年随后经近20年的研究，在2002年将此技术用于2003年度的Audi TT 3.2及Golf R32车型，其变速的平顺和突出的节油性能优于AT、CVT和传统的AMT。尤其是DSG 对各种档次、各种功率车型普遍的适应能力和寿命耐久能力，使汽车界在经历了对AT和CVT几十年筋疲力尽的研究以后，看到了新的希望。欧洲最大的大众汽车公司正在加紧推动双离合器变速器的发展，该公司共有20款车型提供了DSG的选装，其他汽车商正在双离合器变速器技术方面全力追赶，福特GETRAG FORD变速箱公司的双离合器变速箱近日也即将面世。近两年装车的车型为奥迪的AUDI- TT 3.2、-Roadjet 、-Concept，VW GOLF、- R32、-1.9TDI、-V GTI，大众捷达2006款2.0， AUDI A3，SEAT TOLEDO，国内选装DSG的车型是AUDI TT 3.2，售价为60-70万。有意思的是，紧接着DSG的装车，考虑到CVT的极限输入扭矩小于500NM，福特公司开始退出CVT变速器的研发。

在欧洲，CVT技术的两家先行者，菲亚特和福特已经开始在一些小轿车上转而采用包括双离合器变速器在内的AMT技术，原因是与CVT相比更小、更轻、成本更低。美国BorgWarner开发的DSG可以用于后轮驱动和四轮驱动车辆。同时开发支持最高转速9500rpm 的发动机和输出功率750kW、扭矩1280Nm的产品。欧洲的传动系统预测公司认为双离合器变速器将终结CVT在欧洲的前途。一些CVT的权威人士也表示，目前，汽车界需要在无级变速器和双离合器变速器之间作出选择。

相对于国外的研究现状，国内显得更加贫瘠、薄弱。目前国家公布了双离合器自动变速器的“863”计划，看来国家支持力度加大。目前国内的研究单位主要是以高校为主，与企业相结合的现状。比如国内的吉林大学做的比较的早，他们已经在国内申请了几个专利。一个是双离合器式自动变速机构发明专利及实用新型专利；一个是双离合器式自动变速器发明专利及实用新型专利。其他的一些高校也做出了一些基础的研究，包括原理、结构、建模、仿真等等，都是基于国外的技术层面上来的，严格的意义上说，没有对双离合器自动变速器核心技术的研究。是因为双离合器的开发涉及到的汽车很多方面，它会涉及到电液控制技术，自动变速器的研究基础，国内没有自己知识产权的高性能变速器开发平台，对控制部分及控