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雙離合器變速器的開發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀及展望 報告內(nèi)容 1 概述2 雙離合器變速器 DCT 組成3 DCT的工作原理4 DCT機械系統(tǒng)的有關(guān)研究5 DCT控制系統(tǒng)的有關(guān)研究6 同濟大學(xué)的工作7 DCT的研究展望 1 概述 雙離合器變速器 即DCT DualClutchTransmission DoubleClutchTransmission TwinClutchTransmission DSG DirectShiftGearbox DirektSchaltGetriebe 直接換檔變速器 如 VWDQ250 DSG02E X 換檔變速器XSG AutomatedShiftGearbox ASG UninterruptedshiftGearbox USG ParallelShiftGearbox PSG ElectricalShiftGearbox ESG 表1自動變速器的綜合比較 1 1各種變速器的比較 技術(shù)開發(fā)比較 技術(shù)開發(fā)比較 1 2各種變速器的開發(fā)比較 圖1雙中間軸式DCT 4檔 2 1各種雙離合器的比較 2 雙離合器變速器 DCT 組成 1 VWDQ250的雙離合器 圖6DSG的結(jié)構(gòu)剖視圖 2 ZF的雙離合器 7DCT50 3 Porsche的雙離合器 Doubleclutchtransmissions PDK Porsche K gresseandothers Porsche AudiPDK 1985 Doubleclutchtransmissions DSG VW Audi PSG LuK PDK Porsche K gresseandothers 4 直接換檔變速器DSG02E 5 Luk的XSG 從MT到ECM 電子離合管理器 ElectronicClutchManagementECM 即離合器的自動化 主要特征 取消了離合器踏板 有離合器但是已經(jīng)實現(xiàn)了自動化 換檔過程中離合器可與換檔過程自動配合 換檔點的選擇仍舊由人工完成 此階段離合器執(zhí)行機構(gòu)由電動 液動 氣動驅(qū)動 換檔機構(gòu)的自動化 兩個電機根據(jù)駕駛員的意圖完選檔和換檔的任務(wù) 從ECM到ASG或AMT 該種變速器同時裝備有兩個離合器 換檔時過程中主離合器分離時 利用副離合器維持一定的扭矩 實現(xiàn)換檔過程中無動力中斷 可以減輕換檔過程中的頓滯 進一步提高舒適性 相對于ASG AutomotiveShiftGearbox 所增加費用并不多 通過巧妙設(shè)計 離合器執(zhí)行器可以同時控制主 副兩個離合器 但是這種變速箱難以傳遞較大發(fā)動機扭矩 從ASG到USG USG與ASG變速器換檔過程比較 平行換檔變速箱屬于雙離合器變速箱范疇 在此使用干式離合器和電子執(zhí)行器 一個附加的特征是僅僅有一個類似于ASG的執(zhí)行器用于變速箱換檔的兩部分 比USG多一個離合器執(zhí)行器其結(jié)構(gòu)也不同 換檔原理有差別 使用平行換檔變速箱能得到比ASG和USG更好的換檔舒適性 PSG在換檔方面的唯一缺陷是不能跳躍換檔 即不能直接實現(xiàn)同一輸入軸上相鄰 從USG到PSG 從PSG到DSG PSG變速器上集成了一套一體化的起動 發(fā)電機 SG 在2檔齒輪上增加了一個電機 該電機在熱啟動時可以驅(qū)動發(fā)動機運轉(zhuǎn) 在緩行時可以和發(fā)動機同時驅(qū)動汽車行駛 在減速或者發(fā)動機提供的能量大于汽車行駛所需的能量時可以給電機充電 該電機還可以作為發(fā)電機 剎車時能量的回收 從PSG到ESG 6 雙面離合器變速器DSCT PSG換檔執(zhí)行機構(gòu) AMT技術(shù)發(fā)展歷史和趨勢 2 2DCT的結(jié)構(gòu)形式 圖2單中間軸式DCT 5檔 2 3雙質(zhì)量飛輪 DMF 1 濕式雙離合器 用油冷卻摩擦片 它受限于產(chǎn)生熱量的速度 但不受產(chǎn)生的總熱量的限制 所以適合于離合器結(jié)合過程中壓力逐步增加 發(fā)熱速度較慢的場合 2 4各種雙離合器的比較 可通過壓盤和飛輪吸收較大熱量 對滑磨產(chǎn)生熱量的速度不敏感 但因空氣散熱較慢 熱量不易在短時間內(nèi)散發(fā)出去 因此 它受限于滑磨產(chǎn)生的總熱量的限制 所以適合于離合器在短時間內(nèi)結(jié)合 這樣滑磨時間短 產(chǎn)生熱量少 2 干式雙離合器 3 與發(fā)動機的連接 帶雙質(zhì)量飛輪的帶柔性連接盤的 4 電作動系統(tǒng) PSG離合器執(zhí)行機構(gòu) 電作動 5 液作動系統(tǒng) DSG離合器執(zhí)行機構(gòu) 液作動 6 控制系統(tǒng) 3 DCT的工作原理 形成功率分流的模式 如果是降檔 則可能形成功率循環(huán)的模式 從偶數(shù)高檔跳到二檔的換檔過程示意圖 ZF7DCT50的工作過程與原理 DCT 動力換檔變速器 的優(yōu)點 可傳遞很大的轉(zhuǎn)矩 良好的燃油經(jīng)濟性 與AT MT相比 換檔中無動力中斷 動力性好 且具有良好的換檔品質(zhì) 乘坐舒適 無液力變矩器 但可實現(xiàn)與使用其的AT相匹配的功能 結(jié)構(gòu)簡單 體積小 重量輕 功率密度高 成本較低 DCT與有級自動變速箱相比 最大可將燃效提高15 此外還可提高最高時速 而且在加速性能方面也要勝過自動變速箱一籌 除改善燃效的需求外 用戶還追求駕駛的樂趣以及舒適感 市場需求日趨多樣化 因為其燃效 響應(yīng)特性以及啟動性能優(yōu)秀 而且可在柴油車上使用 建立系統(tǒng)的動力學(xué)模型 進行系統(tǒng)的控制 在MATLAB或Dymola Modelica環(huán)境中的實現(xiàn) 進行系統(tǒng)的仿真與優(yōu)化 4 DCT機械系統(tǒng)的有關(guān)研究 ModelImplementation Note CL1controlsgear1 3 5andR CL2controlsgear2 4and6 AMTStickDiagram ClutchEngagementSchedule 動力傳動系統(tǒng)模型 發(fā)動機的模型 IntegratedVehicleModel Thetoolforengineerstoselect analyze andmodifydesignvariablesandcontrolparametersonaninteractivebasis PGP DwCL1 DwCL2 DwSYN2 DwSYN3 DwSYN4 DwSYN5 DwSYN6 TA V TA GP GP GP DwCL1 DwCL2 DwSYN DwCL CL1 CL2 SYN1 SYN2 SYN3 SYN4 SYN5 SYN6 1 2 3 4 Normalforcecurve 1 2 Switchpressuresignal PGP Controlblockdiagramforshiftscheduleandprocess ShiftScheduleControl GearPositionIndicator ShiftProcessControl ClutchSlipSignal Algorithmforgearpositions ShiftSchedule VehicleSpeed m s IllustrationofSimulationResults DCT的電子控制單元 IntegratedControlUnitforDouble clutchTransmission DCT 1 2 SiemensVDO開發(fā)的電子控制 DCTCVT 6 同濟大學(xué)的工作 DCT執(zhí)行機構(gòu) 直流無刷電機作動 換檔執(zhí)行機構(gòu) 無刷直流電機的機械特性和調(diào)節(jié)特性曲線 LUKDCT離合器執(zhí)行機構(gòu) TCU硬件試驗實物圖 應(yīng)用情況 目前 德國大眾公司 ZF公司 福特公司 戴姆勒 克萊斯勒公司等都在投入較大的力量對其進行開發(fā) 并已經(jīng)取得了成功 在2004年北美國際汽車展上展示的ChryslerMEFour Twelve也裝備了配有英國里卡多 Ricardo 開發(fā)的7速雙離合器自動變速箱 Porsche959 PSKsystem 也配備了DCT DSG VW Audi PSG LuK PDK Porsche K gresseandothers 在歐洲這種雙離合器變速箱有很好的前景 VAG已經(jīng)成功地開發(fā)了6檔DSG LUK公司也成功地開發(fā)了電動干式雙離合器變速箱 Sachs和Getrag也在開發(fā)雙離合器變速箱 這些大公司都看準(zhǔn)了雙離合器潛在的優(yōu)勢 而我們也看到了雙離合器的應(yīng)用的優(yōu)勢 DCT在歐洲市場以其先進性和在2003年款大眾高爾夫R32 奧迪TT3 2上的優(yōu)異應(yīng)用表現(xiàn) 贏得了2005年北美供應(yīng)商大獎 并曾贏得大眾汽車2003年優(yōu)秀開發(fā)獎 應(yīng)用情況 VWGetriebeDQ250 GolfR32 AudiTT德國大眾公司和美國BorgWarner合作開發(fā)DSG AudiTT3 2匹配了Kassel變速器廠生產(chǎn)的雙離合器變速箱 該離合器還用于GolfR32 新款Touran和Lupo以及VAG等車中 在AudiA3andthe2006VWGTI使用的DSG比AudiTT上用的有很大的改進 其換檔時間可在20ms之內(nèi) 歐洲各種變速箱市場占有率預(yù)估 美國的博格華納公司對歐洲D(zhuǎn)CT市場占有率預(yù)估 DCT 在美國和日本也會有較大的市場份額 開發(fā)一系統(tǒng)化的仿真模型 基于仿真模型的系統(tǒng)分析與評價 對動態(tài)行為進行一定量的分析 辨識影響換擋平順性與瞬態(tài)特性的關(guān)鍵變量 換檔時刻與過程控制 建立變速器控制的策略 分析和評價換檔品質(zhì) 7 DCT的研究展望 謝謝