現代汽車干式雙離合器系統應用分析

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雙離合器式自動變速器(dual clutchtransmission,DCT綜合了液力機械式自動變速器CA T)和電控機械式自動變速器(AMT)的優點，以其傳動效率高、結構簡單等特點成為一種具有廣泛應用前景的新型自動變速器。DCT研發的關鍵技術在于雙離合器及其控制系統。雙離合器的控制是DCT系統控制中的重點和難點，能否實現精確、穩定的控制，直接影響DCT車輛的乘坐舒適性、動力性和經濟性。

由齒輪傳動系統，所以起步過程的控制要求和AMT區別不大，但在換擋過程中，DCT通過2個離合器的切換來實現動力換擋，與AMT有了很大區別，這也是DCT發揮其優越性能的關鍵所在。

目前，DCT采用的雙離合器有濕式和干式2種，濕式離合器采用油冷卻摩擦片，其正常工作受限于離合器產生熱量的速度，但不受產生的總熱量的限制，適用于離合器結合過程中壓力逐步增加、發熱速度較慢的場合。干式離合器可以通過壓盤和飛輪吸收較多熱量，對滑磨產生熱量的速度不敏感，但因為于DCT采用類似于AMT結構的離合器和空氣散熱較慢，熱量不易在短時間內散發，因此它受滑磨產生的總熱量的限制。濕式離合器適用范圍較廣，但復雜的液壓系統和較高的成本限制了其實際應用;干式離合器雖然在扭矩傳遞容量和結合過程控制品質上不及濕式離合器，但干式離合器成本低廉，可望獲得廣泛的工程應用。筆者以直流電機驅動的干式雙離合器系統為對象，研究其在DCT換擋過程中的控制問題。

一、干式雙離合器結構特點

干式雙離合器具有從動部分轉動慣量小、結構簡單、軸向尺寸小、散熱性好、換檔快而穩、分離徹底、傳力穩定、過載保護能力強、成本相對較低、不需輔助動力等特點。干式雙離合器包含:兩組離合器的壓盤、兩組從動盤總成、彈簧、中間壓盤、扭轉減振裝置等，其典型結構如圖3所示。根據從動盤總成的結構布置形式，又可以將干式雙離合器的結構分為軸向平行式和徑向堆疊式，如圖4所示。

二、執行機構

變速器的換檔機構和電控機械式變速器(AMT)原理相似，采用電控—液動或直接由電機驅動。因采用預先選檔動作，所以其換檔速度比AMT更快。采用電控—液動方式時，有一個滑閥箱組件，通過電子液壓泵和電磁閥來控制油液的壓力、方向，按相關控制理論控制同步器和離合器來結合換檔。而采用電機控制方式時，則通常采用選檔電機和換檔電機相結合方式來變換檔位。

目前對于干式雙離合器系統的控制執行機構，與之相配套的有:采用磨損可控式干式雙離合器與電—液控制的離合器和變速箱操縱系統(檔位變換同一套滑閥系統)，采用電機—絲桿執行機構的干式雙離合器(兩個電機對應雙離合器)，采用液壓離合器式執行機構(HCA)的干式離合器，最后一種通常應用于沒有磨損補償機制的干式雙離合器中。

三、干式雙離合器自動變速傳動控制

雙離合器控制在DDCT的換檔過程中起主要作用，它關系換檔過程的時間、車輛的動力性，而兩個離合器扭矩傳遞的重疊階段，還影響到了整車的平順性和舒適性。為保證換檔品質及離合器工作壽命，必須對離合器切換時序進行精確地控制。

如果切換時間控制不當，可能造成兩個檔位之間的互鎖干涉及換檔沖擊，使傳動系統產生較大的動載荷，造成離合器滑摩、自激振動、傳動系統沖擊等現象，導致摩擦片溫度升高，產生變形甚至燒蝕破壞，直接影響離合器的分離、接合特性和壽命。

1.起步、換檔控制

車輛起步時，為使兩個離合器具有相同的使用壽命并保證起步快速和平順性，通常使兩離合器同時進入滑摩狀態，共同承擔起步力矩。起步過程中首先通過換檔執行機構同時掛上I檔和且檔，然后根據不同的起步工況和駕駛員意圖，使汽車最終以I檔或是且檔起步。要求起步控制應能保證汽車動力性和支力傳動系統壽命，并迅速而平穩起步。

DDCT換檔過程包括選、換檔操作和離合器操作兩個階段，其中選、換檔操作是同步器的動作，可以在達到臨界條件前預先執行;而在達到換檔點時進行離合器操作。雙離合器切換過程中存在兩個離合器扭矩傳遞的重疊或中斷工作階段，即同步滑摩狀態，所以必須對離合器切換時序進行精確的控制，它是保證換檔品質及離合器工作壽命的關鍵。因此，DDCT換檔過程的控制重點在于離合器的操作過程，即兩個離合器傳遞動力的切換過程。

2.系統綜合控制

系統本身存在的非線性、時滯、干擾、變參數因素的影響，使離合器切換時序難以達到精確控制。對振動和噪音性的優化也是一個關鍵因素，這不僅包括典型的扭轉振動減振系統，也包括對兩個離合器與變速箱結構之間復雜交互作用所反饋過來的振動模式。除了硬件的重要性，系統控制軟件同樣嚴重影響干式雙離合器變速器的最佳性能。控制系統除了包含離合器控制系統、變速器控制系統、協調交互模塊、檔位選擇系統，還應有故障診斷模塊和主動(預防)安全保護措施。

四、結語

干式雙離合器自動變速器是比其它類型的自動變速器具有更好的動力傳遞性、燃油經濟性和排放性。分析了干式雙離合器自動變速器的結構和工作原理，介紹了它的換檔控制。干式雙離合變速器是一項具有技術創新性的變速器系統，是未來變速器技術的發展方向。