双离合器自动变速器技术方案介绍

双离合器自动变速器技术方案介绍

二、DCT(双离合器自动变速器)介绍：

2.1主要工作原理：

工作原理简图一：双离合器自动变速器。

工作原理简图二：双中间轴型的双离合器自动变速器。

工作原理简图三：双离合器自动变速器。

工作原理简图四：两轴式双离合器自动变速器。

工作原理简图五：三轴式双离合器自动变速器。

LuK公司制造的：采用干式离合器的双离合器变速箱，它具有以下特点：

· 干式离合器和电子机械离合器作动器

· 平行轴设计和普通啮合齿轮组

· 具有电子机械作动器和作动联锁同步追踪离合器

· 具有很好的舒适性和很高的效率

博格华纳(Borgwarner)公司生产的双离合器解剖图

某双离合器自动变速器解剖图：

德国大众双离合器直接换档自动变速器解剖图：

2.2主要优缺点：

双离合器式自动变速器也是基于平行轴式手动变速器发展而来的，它继承了手动变速器传动效率高、安装空间紧凑、质量轻、价格低等许多优点；

实现了换挡过程的动力换挡，即在换挡过程中不中断动力，保留了AT、CVT等换挡特性好的优点；

换挡迅速平稳，不仅保证了车辆的加速性，而且车辆不再产生由

于换挡引起的急剧减速情况，缩短了换挡时间，2个离合器的切换时间通常仅在0．3-0．4 S左右，所以不易被驾驶室乘员感觉到，极大地提高了换挡舒适性，保证了车辆具有良好的动力性与换挡特性。

由于双离合器式自动变速器特定的内部结构和独特功能，使其具有比传统变速器更好的燃料经济性。并且，由于控制方式的改进、换挡时间的缩短，对车辆油耗和排放等方面也有所改善。

由于双离合器式自动变速器是在原传统的手动变速器基础上进行自动化的，从而以结构简单的平行轴式结构达到了结构复杂的旋转轴(行星齿轮)式自动变速器的效果，但结构更加紧凑，成本更低；

在离合器切开的情况下，挡位要预先啮合，可以有较充足的转速同步时间，原来的同步器还可以改用啮合套，其结构更为简单；

成本远远低于AT、CVT等自动变速器；

还可以充分利用原有手动变速器的生产设备，只需增加少量的生产设备即可，生产继承性好，很适合现有的手动变速器生产厂将产品升级到自动变速器。

2.2主要技术及应用简析：

2.2.1关于传动轴的问题

通常在较高扭矩的车辆中，双离合器应用更为有利。这是因为，它的2个传动轴一般情况下是同心的，即中间的一个传动轴是实心的，而套在它外面的则是一个空心的，由于轴的刚度、强度以及结构尺寸等方面的原因，较大的传动轴轴径有利于双离合器式自动变速器的设计，多适合发动机排量较大的车辆。

对于较小发动机排量的车辆，如果要开发设计双离合器式自动变速

器，也可以采用双中间轴的布置方案。这种方案不再采用轴套轴的方式，而是采用了两个独立的中间轴，其刚度和强度都不再有问题，而且这样设计的双离合器式自动变速器轴向尺寸非常紧凑。

2.2.2离合器切换控制

在换挡过程中，发动机的动力始终不断地被传递到车轮上，这样的换挡过程为动力换挡。但是在2个离合器切换过程中，与AT 自动变速器一样，必然存在工作重叠的部分，其控制压力的切换过程如图所示。如何控制好2个离合器的配合时序，是双离合器控制策略中最重要的问题之一。如果2个离合器重叠量过大，则会出现双锁死的情况，会产生破坏作用；如果2个离合器重叠量过小，则仍会出现少量动力切换中断的情况。所以，需要对2个离合器的工作进行精确的调节。

在车辆起步、爬行等工况中，也可以对离合器进行滑差控制，即可以控制离合器在不完全接合的状态下通过滑磨传递动力。

2.2.3换挡机构与扭转减振器

双离合器式自动变速器在挡位切换时的同步器与齿轮的啮合动作同样也要实现自动化操作，而且它的工作原理和结构设计与电控机械式自动变速器中的换挡机构几乎完全相同，可以借用已经成熟的经验。并且，在双离合器式自动变速器中不再有选挡过程，每一个换挡同步器需要一个换挡执行机构控制其工作，直接推动同步器换挡。因为这种自动变速器的离合器为湿式的，其自动换挡机构也往往采用液压控制方式，利用电磁阀来控制液压换挡执行机构。这样，液压能源既可以驱动双离合器，也可以驱动换挡执行机构，还可以为湿式离合器提供冷却油源，提高了系统的集成度。在此介绍的双离合器式自动变速器是由湿式离合器和液压换挡机构构成的，但它也可以由双干式离合器以及电动换挡执行机构组成，其工作原理完全相同。但是，由于干式离合器的结构尺寸较大，特别是轴向尺寸长，而且两个离合器的操纵机构布置起来也比较困难，这在一定程度上限制了它的应用。但是，在一些特殊用途中，例如在混合动力车辆的传动系统中，考虑2个离合器具体的布置方案，也有采用双干式离合器以及电控换挡执行机构的，这要根据具体的车型来

决定。因为在双离合器式自动变速器中没有液力变矩器，所以必须采用扭转减振器来吸收扭转振动。这种扭转减振器通常布置在发动机飞轮和湿式离合器的动力输入部件之间，这样，在设计扭转减振器的过程中，可以应用双质量飞轮的设计原理，设计基于双质量飞轮的扭转减振器，它的第一质量由质量减轻了的发动机飞轮构成，而它的第二质量则由湿式离合器构成。通过精确设计扭转减振器和湿式离合器的参数，既可以将其结构高度集成化，减小安装尺寸，又可以大大的改善其吸收扭转振动的效果。

2.2.4控制系统

按照离合器、离合器执行机构及换挡执行机构的类型，DCT可分为电控液动湿式离合器型和电控电动干式离合器型。前一种执行机构为高速开关电磁阀控制的液压缸，后一种为直流电动机。

DCT由机械系统和控制系统组成，机械系统中同步器、齿轮副等零部件的设计过程与手动变速器类似，技术难度不大。控制系统是DCT的关键部件，而起步控制策略的制定、综合智能换挡规律的制定和换挡品质的改善方法是DCT控制系统的核心技术，对整车的起步性能、换挡品质、动力性和经济性等有着重要的影响。

2.2.4.1起步控制策略的制定

DCT起步控制技术的研究现状：

装有DCT车辆的起步是靠离合器主从动片的滑磨而达到同步的，与AMT起步过程相同。综合当前的研究成果，通过优化离合器的动力学模型、完善离合器接合的控制策略及提高离合器执行机构的跟踪品质，是提高车辆起步性能的主要途径。

离合器接合速度的控制策略

离合器接合速度的控制策略是优化起步性能的关键，总体可分为基于现代控制技术和基于智能控制技术的控制策略。

(1)离合器控制策略的基本理论。当前使用的控制规则都可归结为发动机转速设定控制原则，按照离合器接合速度的变化规律，它又可分为离合器定接合速度和离合器变接合速度控制原则。离合器变接合速度控制原则就是指快一慢一快的接合控制原则，即在离合器到达半接合点前或离合器主、从动片转速趋于同步后，加快离合器的接合速度，而在半接合点到趋于同步过程中放慢离合器的接合速度。该原则是离合器控制的理论基础。

(2)基于现代控制技术的控制策略。车辆起步性能的评价指标中，冲击度与滑磨功是相互矛盾的，不可能使二者同时达到最优。在满足各种约束条件的前提下，为了找出比较满意的综合最优解，基于约束条件的最优