1、同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院 吳光強(qiáng) 2005.11.4,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(jī)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(jì)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（Dual Clutch Transmission, Double Clutch Transmission, Twin Clutch Transmission）。 DSG（Direct Shift Gearbox，Direkt Schalt Getriebe），直接換檔變速器，如:VW DQ250

2、, DSG 02E. X-換檔變速器XSG（Automated Shift Gearbox ,ASG; Uninterrupted shift Gearbox, USG; Parallel Shift Gearbox, PSG; Electrical Shift Gearbox, 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,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 ）VW DQ250 的雙離合器,圖6 DSG的結(jié)構(gòu)剖視圖,（ 2 ）ZF的雙離合器（7 DCT50）,（ 3 ）

3、 Porsche的雙離合器,Double clutch transmissions (PDK/Porsche /Kgresse and others),Porsche - Audi PDK (1985),Double clutch transmissions (DSG/VW-Audi, PSG/LuK, PDK/Porsche /Kgresse and others),（ 4 ）直接換檔變速器DSG02E,（ 5 ） Luk的XSG,從MT到ECM,電子離合管理器（Electronic Clutch Management ECM），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

4、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(jī)構(gòu)由電動、液動、氣動驅(qū)動。,換檔機(jī)構(gòu)自 動化，兩個 電機(jī)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(jìn)一步提高舒適性。相對于ASG（Automotive Shift Gearbox），所增加費(fèi)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(jī)扭矩。,從ASG 到USG,USG與ASG變

5、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(jī)(SG)。在 2檔齒輪上增加了一 個電機(jī)，該電機(jī)在 熱啟動時可以驅(qū)動 發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；在緩 行時可以和發(fā)動機(jī) 同時驅(qū)動汽車行 駛；在減速或者發(fā) 動機(jī)提供的能量大 于汽

6、車行駛所需的 能量時可以給電機(jī) 充電；該電機(jī)還可 以作為發(fā)電機(jī)；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(jī)構(gòu),AMT技術(shù)發(fā)展歷史和趨勢,2.2 DCT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

7、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(jī)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(jī)構(gòu)(電作動),DSG離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)(液作動),（5）液作動系統(tǒng),（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,ZF 7 DCT50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(jì)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

8、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(jìn)行系統(tǒng)的控制； 在MATLAB或 Dymola/Modelica環(huán)境中的實現(xiàn)； 進(jìn)行系統(tǒng)的仿真與優(yōu)化。,4.DCT機(jī)械系統(tǒng)的有關(guān)研究,Model Implementation,Note: CL1 controls gear 1, 3, 5 and R. CL2 con

9、trols gear 2, 4 and 6.,AMT Stick Diagram,Clutch Engagement Schedule,動力傳動系統(tǒng)模型,發(fā)動機(jī)的模型,Integrated Vehicle Model,The tool for engineers to select, analyze, and modify design variables and control parameters on an interactive basis,PGP,DwCL1,DwCL2,DwSYN2,DwSYN3,DwSYN4,DwSYN5,DwSYN6,TA,V,TA,GP,GP,GP,DwCL1

10、,DwCL2,DwSYN,DwCL,CL1,CL2,SYN1,SYN2,SYN3,SYN4,SYN5,SYN6,1,2,3,4,Normal force curve,1,2,Switch pressure signal,PGP,Control block diagram for shift schedule and process,Shift Schedule Control,Gear Position Indicator,Shift Process Control,Clutch Slip Signal,Algorithm for gear positions,Shift Schedule,V

11、ehicle Speed (m/s),Illustration of Simulation Results,DCT的電子控制單元,Integrated Control Unit for Double-clutch Transmission (DCT),（1）,（2）Siemens VDO開發(fā)的電子控制,DCT CVT,6.同濟(jì)大學(xué)的工作,DCT執(zhí)行機(jī)構(gòu)(直流無刷電機(jī)作動),換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu),無刷直流電機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性曲線,LUK DCT離合器執(zhí)行機(jī)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(jìn)行開發(fā)，并已經(jīng)取得了成功。

12、 在2004年北美國際汽車展上展示的Chrysler ME Four-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。Porsche 959 (PSK system)也配備了 DCT(DSG/VW-Audi, PSG/LuK, PDK/Porsche /Kgresse and others) 。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(jìn)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,VW Getriebe DQ250, Golf R32, Audi TT 德國大眾公司和美國BorgWarner合作開發(fā)DSG， Audi TT3.2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Golf R32 、新款Touran和Lupo以及VAG等車中。 在Audi A3 and the 2006 VW GTI使用的DSG比Audi T