双离合器的工作原理

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1、双离合器变速箱工作原理详解双离合器变速箱工作原理详解2010 年 10 月 11 日 17:13 腾讯汽车我要评论(0) 字号：T|T 离合器位于发动机与变速器之间，是发动机与变速器动力传递的“开关”， 它是一种既能传递动力，又能切断动力的传动机构。它的作用主要是保证汽车 能平稳起步，变速换挡时减轻变速齿轮的冲击载荷并防止传动系过载。在一般 汽车上，汽车换档时通过离合器分离与接合实现，在分离与接合之间就有动力 传递暂时中断的现象。这在普通汽车上没有什么影响，但在争分夺秒的赛车上， 如果离合器掌握不好动力跟不上，车速就会变慢，影响成绩。 为了解决这个问题，早在上世纪 80 年代，汽车工程界就弄出

2、了一个双离合 系统变速器，简称 DSG（英文全称：Direct Shift Gearbox），装配在赛车上， 能消除换档离合时的动力传递停滞现象。例如 布加迪 EBl6.4 Veyron 的新型 7 速变速器是装置了双离合器，从一个档位换到另一个档位，时间不会超过 0.2 秒。现在，这种双离合器已经从赛车应用到一般跑车上。奥迪汽车公司的新型 奥迪 TT 跑车和新奥迪 A3 都已经装置了这种 DSG。这些汽车装配 DSG 的目的是 可以比自动变速器更加平顺地换档，不会有迟滞现象。 奥迪这种双离合系统变速器是一个整体，有 6 个档位，离合器与变速器装 配在同一机构内，两个离合器互相配合工作。这好比

3、喻一辆车有两套离合器， 正司机控制一套，副司机控制另一套。正司机挂上 1 档松开离合踏板起步时， 这时副司机也预先挂上 2 档但踩住离合踏板；当车速上来准备换档，正司机踩 住离合踏板的同时副司机即松开离合踏板，2 档开始工作。这样就省略了档位 空置的一刹那，动力传递连续，有点象接力赛。双离合系统两套离合器传动系 统，通过电脑控制协调工作。 当汽车正常行驶的时候，一个离合器与变速器中某一档位相连，将发动机 动力传递到驱动轮；电脑根据汽车速度和转速对驾驶者的换档意图做出判断， 预见性地控制另一个离合器与另一个档位的齿轮组相连，但仅处于准备状态， 尚未与发动机动力相连。换档时第 1 个离合器断开，同

4、时第 2 个离合器将所相 连的齿轮组与发动机接合。除了空档之外，一个离合器处于关闭状态，另一个 离合器则处于打开状态。 两根传动轴分别由第一、第二离合器控制与发动机动力的连接与断开，分 别负责 1、3、5 档和 2、4、6 档的档位变换。考虑到零件使用寿命，设计人员 选择了油槽膜片式离合器，离合器动作由液压系统来控制。自动双离合器变速箱的换档控制方法自动双离合器变速箱的换档控制方法一种用于对一个自动化的双离合器变速箱进行换档控制的方法，该双离合 器变速箱包含一个第一分变速装置，其配有一个第一变速箱输入轴、一个第一 发动机离合器和一个第一档组；该变速箱还包含一个第二分变速装置，其配有一个第二变速

5、箱输入轴、一个第二发动机离合器和一个第二档组，利用此方法， 在一个负载档和一个分配给同一分变速装置的目标档之间实现一个换档过程， 为此利用一个分配给另一个分变速装置的中间档来作为多重换档，换档步骤是， S1：接入中间档；S2：从负载档的发动机离合器转换到中间档的发动机离合器 的离合器变换；S3：解脱负载档；S4：接入目标档；S5：从中间档的发动机离 合器到目标档的发动机离合器的离合器变换；利用此方法，将所配置的驱动发 动机的发动机转速 nM在换档过程结束时引导到目标档的同步转速 nMS， 根据本发明如此设置：在换档过程开始时（t=t0）预定出一个初始额定转 速梯度（dnMdt）0，利用此额定转

6、速梯度，发动机转速 nM在一 个估计的总换档时间 ts时在换档过程结束时便达到同步转速 nMS； 驱动发动机的发动机转速 nM在换档过程开始时首先按照预定的初始额定 转速梯度（dnMdt）0加以改变；在换档过程中求得实际的换档进程， 并将之与所估计的换档进程进行对比；使额定转速梯度 dnMdt 在确定的 换档进程偏差的情况下匹配于实际的换档进程。双离合器式自动变速器控制系统的关键技术双离合器式自动变速器控制系统的关键技术 DCT 由机械系统和控制系统组成，控制系统是的 DCT 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控制系统的 核心技术，对整车的起步性能、

7、换挡品质、动力性和经济性等有着重要的影响。1 DCT 的起步控制技术1.1 DCT 的起步控制技术的研究现状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。离合器起步过程中的动力学模型是进行离合器控制策略研究的基础，包括 离合器执行机构动力学模型、接合过程中转矩传递的模型及离合器接合过程的 动力学模型。杨树军等对电控液动湿式离合器执行机构动力学模型进行了研究， 并建立了接合过程的动力学模型。李焕松、张俊智、申水文和葛安林等对电控 液动干式离合器执行机构的工作过程进行了详细分析，建立了相应的模型。离合器接合速

8、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。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，冲击度与滑摩 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算法及最优控制方法， 在离合器起步控制中得到了应用。葛安林等基于离合器的动力学模型，以平均 冲击能量和滑摩功为目标函数，进行多目标函数的综合优化，从而获得在不同 操纵规律下，任一坡度、载荷和挡位下起步时的最佳接合规律。孙承顺、张建武和秦大同等基于最小值和线性二次型的最优控制原理，综合考虑冲击度和滑 摩功两项评价指标，以

9、解析形式推导出离合器的最优接合轨线。席军强、陈慧 岩和丁华荣等根据离合器输出轴转速和发动机转速与离合器输出轴转速差，得 到理想离合器输出轴加速度，并通过控制离合器驱动机构的行程增量，使得实 际离合器输出轴加速度和理想相一致，实现了起步过程中的自适应控制。基于智能控制技术的控制策略 模糊控制等智能控制技术的最大优点，就是 对非线性、大滞后及难以建立精确数学模型的控制对象，具有更好的适应性。 LUCAS 等分析了 40 位驾驶员的起步操作数据，总结了相应的起步控制规则，为 起步过程中模糊规则的制定奠定了基础。TANAKA 等基于驾驶员经验建立了模糊 规则库，根据驾驶员踏板的操作过程，模糊推理出驾驶

10、员的意图，实现了离合 器的模糊起步控制。与此同时，葛舜、王云成、申水文和汤霞清等国内学者也 开展了离合器模糊起步控制技术的研究，并进行了实车测试，取得厂预期的效 果。提高离合器执行机构的跟踪品质，应研究鲁棒性强、跟踪品质好的执行机 构控制器。建立控制决策系统和硬件机构之间的良好接口，是精确实现离合器 的控制策略、优化离合器起步性能的关键。张俊智等采用预测控制的方法，有 效地克服了液压控制系统对电磁阀开、关指令的滞后，实现了离合器接合的高 精度控制，并提出了离合器的容错控制方法。高炳钊、葛安林等将反馈信号由 液压缸柱塞的速度转变为位移量，避开了液压系统的高度非线性和时变性的影 响，实现了接合速度

11、精确控制。孙承顺、张建武等根据非线性控制理论和滑模 控制原理，构造了等价线性系统滑模控制器，使之具有高精度的跟踪品质和较 强的抗干扰能力。何忠波等利用控制电动机正反向运转时间的办法，解决了执 行电动机在低转速下匀速运动精度不高的问题，实现了离合器的精确控制，叶 明等设计了基于模糊控制的速度环和基于 PI 控制的电流环双闭环控制系统，使 伺服电动机具有良好的动态性能。1.2 DCT 起步控制技术的评价及发展动态应从提高离合器动力学模型的精度、完善离合器控制策略及提高执行机构 的跟踪精度三方面来优化离合器的起步性能，离合器控制策略的完善最为关键， 其各种方法的评价及发展动态如下。最优控制等综合优化

12、方法需要建立精确的离合器动力学模型，且不适应控 制过程中参数变化引起的决策凋整。建立完全精确的动力学模型十分困难，而 且由于车辆起步时载荷、挡位等变化，使离合器传动系中参数具有不确定性， 限制了最优控制的性能。模糊参考自适应控制策略的稳定性、鲁棒性等方面的理论尚不完善，不易 建立性能较好的自适应控制系统。因此应从优化离合器动力学模型和完善自适 应控制系统两个方面，来提高基于现代控制技术的离合器起步的性能，但难度 较大。包括模糊控制在内的智能控制可以利用人的知识和经验，达到模仿人的 思维来控制车辆起步的目的，而且对难以建立数学模型、非线性和大滞后的控 制对象，具有很好的适应性，非常适用于离合器起

13、步控制领域，应用前景较好。但模糊控制在其参数的模糊化过程中，受人为因素的影响较大，控制规则中参 数特性与控制目标关系不明确，不易于参数的调整，获得较优的控制参数困难。因此基于优秀驾驶员的起步操纵经验，不断丰富模糊控制规则的基础上， 研究如何通过少量的调试次数，即可获取较优控制参数的方法，是目前急需解 决的问题。2 换挡规律的制定基于经验的换挡规律 HAYASHI 等利用模糊控制和神经网络方法，对优秀驾 驶员的换挡规律进行辨识，建立了基于经验的换挡规律，提高了车辆在爬坡及 制动工况时的性能。实际工程应用方面，三菱汽车公司率先应用神经网络逻辑 电路，成功开发了能最优选择变速挡位的 INVECS型软

14、件系统。基于约束条件的换挡规律早期使用的单参数换挡规律目前应用较少。彼得 罗夫提出了以车速和油门作为控制参数的二参数换挡规律，二参数换挡规律引 入了油门参数，实现了驾驶员的干预换挡，与单参数相比，整车的动力性、经 济性和换挡品质有了较大的提高，当前被广泛采用；葛安林等在发动机动态试 验数据的基础上，提出了以车速、油门开度和加速度为控制参数的动态三参数 控制规律，试验结果表明，该规律优于静态的二参数换挡规律。智能修正的换挡规律 WEIL 等提出了一个挡位决策的模糊专家系统模型，详 细介绍了获取换挡控制规则的方法，并进行了仿真对比分析，证明了该方法的 优点。三菱汽车公司也开展了相应研究，并在上、下

15、坡等特殊路段进行了对比 测试。国内学者也开展了智能修正换挡规律的研究。申水文、葛安林等通过增 加转向盘转角传感器和道路坡度传感器，引入坡道和弯道信息，采用模糊逻辑 技术修正二参数换挡规律，减少了爬坡和弯道行驶时的换挡次数。综合智能的换挡规律秦贵和等将路面和驾驶员意图分为良好路段、颠簸路 段、加速和停车等典型工况。首先求出各典型工况较佳的换挡规律。然后利用 易于测量的车辆的状态参数，依据模糊推理方法，形成一个描述路面特征、驾 驶员意图和车辆状态的模糊集合，求出当前状态与各典型工况的贴近度，计算 得到最终的挡位数值。葛安林等在综合国内外对驾驶员类型、驾驶员意图和行 驶环境路段、路况和路形实时识别研

16、究成果的基础上，提出由路段和路况识别 信息建立标准行驶工况的换挡规律，按照驾驶员的类型进行标准换挡规律的个 性化处理，并依据路形、驾驶员意图识别的结果，进行局部信息占优再修正， 获取最佳的换挡规律。综合智能换挡规律是实现汽车的可驾驶性、燃油消耗、废气排放和其他性 能达到综合较优的最佳途径，也是换挡规律发展和应用的方向。可以从提高基 于约束条件换挡规律的精度以及丰富换挡决策的知识库、加强综合智能换挡规 律的试验研究两方面来完善综合智能换挡规律。3 换挡品质换挡品质研究的主要目标，就是缩短换挡时间，且使换挡过程中的冲击度 和滑摩功符合要求。优化离合器的切换规律，控制离合器的接合、分离速度， 是提高 DCT 换挡品质的重要途径。应直接以各电磁阀的占控比，直流电动机电 压的方向、占控比或运转时间为研究对象，对比分析不同控制指令时的换挡品 质。考虑系统温度、离合器磨损等因素对换挡品质的影响，对控制指令进行补 偿。最终得到使各挡位的换挡品质达到综合较优时，各电磁阀或各电动机控制 指令的数值表。动力传动系的综