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1、,第六章 双离合器变速器结构与原理, 知识点三 DCT工作原理和控制过程,DCT的基本原理相当于带有两个离合器的两个变速器，其中一个变速器是奇数挡，一个偶数挡。车辆行驶中，一个变速器处于工作状态时另一变速器空转，换挡时提前挂挡，通过两个离合器的切换来实现两个变速器交替进入工作状态。 双离合器以两个离合器的重叠工作保证了DCT的不切断动力换挡。根据齿轮轴布置方式的不同，DCT结构有两轴和三轴等多种型式，都是由安装在一起的两个离合器和常啮合定轴式变速器组成。,(1) DCT的工作原理,两轴式双离合器式自动变速器工作原理图,该DCT的主要组成部分有C1、C2两个离合器，输入轴与输出轴。两轴式DCT
2、的具体结构特点是：其1、3、5挡与离合器C1联结在一起，2、4、6挡与离合器C2联结，即将奇数挡与偶数挡分别与离合器C1、C2离合器分开配置，离合器C2输出轴为一个实心轴，而离合器C1的输出轴却是套在C2输出轴外面的一个空心轴，两个输出轴是同心的。变速器换挡所用的同步器等与原来的普通手动变速器完全相同。在车辆处于停车状态时，离合器C1、C2都处于分离状态。起步前，先将挡位切换为1挡，然后离合器C1接合，车辆开始起步运行，离合器C2 仍处于分离状态，不传递动力。当车辆加速，接近2挡的换挡点时，由TCU控制自动换挡机构将挡位提前换入2挡，离合器C1开始分离，同时离合器C2开始接合，两个离合器交替切
3、换，直到离合器C1完全分离，离合器C2完全接合，整个换挡过程结束。,车辆进入2挡运行后，车辆自动变速器电控单元可以根据相关传感器信号知道车辆当前运行状态，进而判断车辆即将进入运行的挡位，如果车辆加速，则下一个挡位为3挡，如果车辆减速，则下一个挡位为1挡。而1挡和3挡均联接在离合器C1上，因为该离合器处于分离状态，不传递动力，故可以指令自动换挡机构十分方便地预先换入即将进入工作的挡位，当车辆运行达到换挡点时，只需要将正在工作的离合器C2分离，同时将另一个离合器C1接合，配合好两个离合器的切换时序，整个换挡动作全部完成。车辆继续运行时，其他挡位的切换过程也都类似。,当车辆在行使中需要1挡换3挡或者
4、2挡换4挡时(即需要同轴换挡时)，只需要经过中间过渡挡。以2挡换4挡为例，当前离合器C2结合，离合器C1分离，当TCU接收到换挡指令时，首先挂入3挡，然后离合器C1开始结合，离合器C2开始分离，当离合器C2完全分离，迅速挂入4挡，然后离合器C1开始分离，离合器C2开始结合，直至离合器C2完全结合，离合器C1完全分离。换挡结束。 在车辆的换挡过程中，双离合器系统的换挡过渡过程实质上就是两个离合器的交替分离结合的过渡过程，在换挡过程中发动机输入动力不中断，这样实现了动力换挡，极大地提高了车辆乘坐舒适性，同时相对于AT等也提高了车辆的燃油经济性。,双中间轴式双离合器自动变速器工作原理图,在对变速器的
5、轴向尺寸要求较高的情况下，例如前置前驱动乘用车的变速器布置为横置工作时；或者中、重型商用车传递扭矩大，为提高其强度与刚度时，DCT也可以设计相应的结构以适应整车布置的需要。如采用双中间轴式结构，它采用了两个中间轴，可以大大缩短变速器的轴向尺寸，而换挡过程和功能与其它布置形式一样。, 知识点三 DCT工作原理和控制过程,DCT的控制系统基本组成,(2) DCT的控制过程,起步过程离合器控制,双离合器自动变速的起步控制与AM T 的控制相同, 其控制目标是保证起步过程离合器结合的平顺性, 延长离合器使用寿命, 减小发动机的转速波动。起步过程受外界工况条件、驾驶员操纵意图、车辆运行状况等因素的影响,
6、 应根据节气门开度、节气门开度变化率、发动机转速、输入轴转速以及发动机转速与输入轴转速差等参数确定离合器的接合速度和行程, 并对油门开度加以控制, 满足车辆乘坐舒适性和离合器使用寿命的要求。,换档过程离合器控制,DCT 在换挡过程中动力切断的时间很短, 通常又不带液力变矩器, 因此对换挡过程离合器的控制有较高的要求。为减小动力中断时间, 双离合器切换过程中必然存在两个离合器扭矩传递的重叠或中断工作阶段, 必须对离合器切换时序进行精确的控制, 它是保证换挡品质及离合器工作寿命的关键。如果切换时间控制不当, 可能造成两个挡位之间的互锁干涉及换挡冲击, 使传动系统产生较大的动载荷, 造成离合器滑摩、
7、自激振动、传动系统冲击等现象, 导致摩擦片温度升高, 产生变形甚至烧蚀破坏, 直接影响离合器的分离、接合特性和寿命。系统本身存在的非线性、时滞、干扰、变参数因素的影响,使离合器切换时序的精确控制非常困难。,扭转振动冲击控制,换挡过程中,离合器接合和分离的程度,摩擦转矩的变化,换挡时间的长短等都会引起换挡冲击。影响换挡品质的主要因素:油压的调节与交替,换挡时间的长短,对发动机转矩响应的控制,同步器的选择,速比间隔,减振措施。,油压高低的调节（如果油压低,离合器传递转矩不足会产生打滑,换挡时间过长甚至无法换挡,产生的热量会烧损离合器;相反,如果油压过高,离合器结合和滑摩时间短,会产生冲击。）和油压
8、的交替（湿式DCT在换挡时与AT相似,一个离合器的压力降低,使之分离的同时,另外一个离合器压力升高,使之接合。如果油压交替过早,此时两个离合器都传递较大的转矩,会产生转矩重叠从而损坏传动系;如果油压交替过晚,此时一个离合器已经脱开,而另一个还处于滑摩状态,不能传递足够的转矩,而产生动力中断。这两者都影响换挡品质。）,换挡时间的长短影响油压交替的快慢,换挡时间长,舒适性会好一些,但是产生的热量多,还会对整车的动力性造成一定的影响;换挡时间短,充油速度快会引起离合器的扰动,同时,离合器摩擦转矩发生变化过快时,会引起车辆的冲击。,车辆在行进过程中,不仅受到行驶阻力,还会承受因路况的变化而产生的动载荷
9、。若发动机输出力矩发生变化,动载荷的影响会更加严重。比如车辆 进入泥泞路面时,挡位需要马上降低,但此时发动机的转速还比较高,路面阻力的变化会导致挡位变化时产生严重冲击。,换挡时要进行啮合的一对齿轮或啮合套的啮合线速度不相等,所以在啮合时会发生冲击,即换挡冲击。输入、输出端转速差越大,同步难度越大,越容易 产生冲击;输入端的转动惯量越大,产生的冲击越大。在整个同步过程中,会出现两次冲击,第一次为同步摩擦力矩所致,第二次为齿套与啮合齿撞击所 致,优化同步器的结构可以改善换挡中的冲击。,挡位越多、速比间隔越小,发动机就越有机会发 挥最大功率附近的高功率,因而提高了汽车的加速 和爬坡能力,同时发动机在
10、低燃油消耗区工作的可 能性也越大,从而降低了油耗。因此挡位增多能改 善动力性和燃油经济性。另外,挡位的多少还影响 到挡与挡之间的传动比比值,比值过大会造成换挡 困难,导致换挡冲击大。,多缸发动机是间隔地轮流做功,给曲轴施加了一个周期变化的扭转外力,令曲轴转动忽慢忽快,转矩呈脉动输出,缸数越少越明显。分析曲轴的扭振 时,对其进行傅立叶展开得到若干不同阶的不同振幅的简谐力矩。当某一阶力矩的频率与传动系固有频率一致时,则产生共振。在共振时,扭转振动的振幅和由此产生的噪声特别大。为了消除这种共振现象,可在传动系中串联一个弹性阻尼装置,这样做同时可以减缓汽车起步或换挡过程中离合器动作时产生的冲击力。,扭
11、转振动冲击控制,换挡前后传动系统速比发生了突变, 必然产生扭矩振动冲击, 减小换挡过程振动冲击的方法主要有发动机扭矩控制、离合器滑摩控制和扭转减振器吸振控制。由于换挡过程时间很短, 发动机扭矩控制受到一定限制。最有效的办法是离合器滑摩控制和扭转减振器吸振控制。离合器滑摩控制是实现车辆平稳起步、低速爬行及换挡过程双离合器的平滑切换的必要条件, 但它是以延长换挡时间和增加离合器热负荷为代价。扭转减振器用以吸收传动系统的振动冲击, 在双离合器自动变速传动中通常采用双质量飞轮式扭振减振器。由于这种新型扭振减振器的扭转角度大, 扭转刚度较小, 对减小换挡冲击的效果非常明显, 同时可通过修改质量、刚度、阻尼,实现对汽车动力传动系扭振的综合控制, 在汽车的各种行驶工况下都具有优良的减振隔振效果, 可彻底消除传动系统的齿轮噪声, 提高了驾驶舒适性,也使传动系扭振控制措施大大简化。,系统综合控制,双离合器自动变速传动是一个多自由度扭转振动传动系统, 系统振动的机理、滑动摩擦引起的离合器摩擦系数的变化等均十分复杂, 必须综合考虑多种非线性、时滞、干扰、变参数等因素, 根据最佳动力性、最佳经济性和驾驶舒适性综合最优的原则制定系统匹配控制策略, 通过发动机扭矩控制、双离合器扭矩控制及分离接合控制、挡位切换控制等实现传动系统的综合控制, 保证车辆控制性能,
