DCT自動變速箱在升檔過程中的離合器油壓控制

徐瑞雪，尹良杰，陳加超，黃偉，張友皇

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230009）

DCT自動變速箱在升檔過程中的離合器油壓控制

徐瑞雪，尹良杰，陳加超，黃偉，張友皇

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230009）

雙離合器自動變速箱（Double Clutch Transmission，簡稱DCT）。雙離合器是 DCT 的主要部件，對其油壓的精確控制是 DCT 電控系統(tǒng)開發(fā)的難點和關鍵。文章基于江淮某款雙離合器自動變速箱的項目開發(fā)經(jīng)驗，用Simulink/StateFlow建立升檔過程中的雙離合器油壓控制模型并進行仿真。

雙離合器自動變速箱；換擋；雙離合器油壓控制；模型

引言

隨著人們生活水平的提高和汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對汽車的駕駛舒適性的要求越來越高。雙離合器自動變速器（DCT）是在手動變速器基礎上發(fā)展起來的一種新型自動變速器，不僅繼承了AMT 傳動效率高，價格便宜等優(yōu)點，而且與AT、CVT和AMT相比具有燃油經(jīng)濟性好、結構緊湊、所需安裝空間小，無動力中斷等優(yōu)點。DCT以其卓越的性能成為汽車企業(yè)爭相研究和開發(fā)的重點。

1 DCT工作原理

DCT實現(xiàn)了手動變速箱的自動化。DCT主要由內外兩個離合器（C1、C2）、外輸入軸、內輸入軸、同步器、換擋撥叉、從動軸1、從動軸2和輸出軸構成。外離合器和外輸入軸相連，控制著偶數(shù)檔位；內離合器和內輸入軸相連，控制著奇數(shù)檔位。通過離合器的交替工作實現(xiàn)換擋過程。對于濕式雙離合自動變速器，通過施加在離合器上油壓的變化實現(xiàn)在檔行駛、起步、蠕動、換擋等功能。DCT機械系統(tǒng)傳動簡圖如圖1所示。

2 DCT升檔過程中的離合器油壓控制

DCT換擋有四種形式，分別為：有油門升檔、有油門降檔、無油門升檔和無油門降檔。對于不同的換擋形式，對應于不同的離合器油壓控制。本文將注重闡述DCT在升檔過程中的離合器油壓控制。

圖1 機械系統(tǒng)傳動簡圖

2.1 有油門升檔離合器油壓控制

有油門升檔是指當油門開度大于零的情況下的升檔過程。該情況下對應的離合器控制如圖2所示。

圖2 有油門升檔控制示意圖

由圖2可知有油門升檔控制分為六個階段。本文以1檔升2檔為例，進行分析。

第一階段：當車輛在檔行駛時，離合器1完全結合，離合器2脫開。離合器1從動盤轉速與發(fā)動機轉速相同。由于拖曳扭矩離合器2從動盤轉速與發(fā)動機轉速相同。即

其中ω1為離合器1從動盤角速度，ω2為離合器1從動盤角速度，ωe為發(fā)動機角速度。

當駕駛策略決定要從1檔升為2檔時， 2檔同步器開始結合。離合器2從動盤由于2檔同步器的結合轉速下降。此時離合器1從動盤轉速、離合器2從動盤的轉速與發(fā)動機的轉速關系為：

其中i1為1檔速比；i2為2檔速比。

離合器1和離合器2的壓力分別為：

其中Pc1為離合器1的壓力；Pc2為離合器2的壓力；Te為發(fā)動機傳遞的扭矩；μs為離合器1的主動盤與從動盤的靜摩擦系數(shù)；n1為離合器1的摩擦片數(shù)；s1為離合器1的有效摩擦面積；Rz1為離合器1的有效摩擦半徑。

第二階段：離合器1從動盤轉速依然等于發(fā)動機轉速。此時離合器1從動盤轉速、離合器2從動盤的轉速與發(fā)動機的轉速關系同式(2)。離合器2開始預沖壓直到壓力達到離合器2的kissPoint點。離合器1的壓力開始緩慢下降。

離合器1和離合器2的壓力分別為：

Pkisspoint2為離合器2在Kiss Point點的壓力。Kiss Point點是離合器開始傳遞扭矩的臨界壓力。

第三階段：離合器1和離合器2的油壓開始交替。離合器1的油壓繼續(xù)下降直到降為Kiss Point點，而離合器2的油壓從Kiss Point點繼續(xù)上升。此時離合器1從動盤轉速、離合器2從動盤的轉速與發(fā)動機的轉速關系同式(2)。離合器1和離合器2的壓力關系為：

其中μd1、μd2分別為離合器1和離合器2的動摩擦系數(shù)；Rz2為離合器2的有效摩擦半徑；n2為離合器2的摩擦片數(shù)；s2為離合器2的有效摩擦面積。

第四個階段：將發(fā)動機傳遞的扭矩降低。根據(jù)如下公式：

其中T2=0；T1，T2表示離合器1和離合器2傳遞的扭矩。利用發(fā)動機扭矩控制，將發(fā)動機轉速降為和離合器2從動盤的轉速一致。此時離合器1從動盤轉速、離合器2從動盤轉速和發(fā)動機轉速關系如下：

離合器2此時可以傳遞的扭矩值為：

利用發(fā)動機扭矩控制，將發(fā)動機的扭矩值提高使其等于離合器2此時可以傳遞的扭矩，關系式如下：

第五個階段將1檔所在的同步器脫開，此時離合器1從動盤轉速開始下降。

第六個階段離合器1從動盤由于拖曳扭矩其轉速和離合器2從動盤轉速相同。此時離合器1從動盤轉速、離合器2從動盤轉速和發(fā)動機的轉速關系同式（1）。離合器1和離合器2的壓力分別為：

2.2 無油門升檔離合器油壓控制

無油門升檔是指當油門開度等于零的情況下的升檔過程。該情況下對應的離合器控制如圖3所示。

圖3 無油門升檔控制示意圖

由圖3可知無油門升檔控制分為四個階段。本文以1檔升2檔為例，進行分析。

第一階段：當車輛在1檔行駛時，離合器1完全結合，離合器2脫開。由于拖曳扭矩離合器2從動盤轉速與發(fā)動機轉速相同。離合器1從動盤轉速、離合器2從動盤轉速與發(fā)動機轉速關系同式(1)。當駕駛策略決定1檔升2檔時，2檔同步器開始結合。離合器2從動盤由于2檔同步器的結合轉速下降。此時離合器1從動盤轉速、離合器2從動盤的轉速與發(fā)動機的轉速關系同式(2)。離合器1和離合器2的壓力分別同式（3）和（4）。

第二階段：離合器1從動盤轉速依然等于發(fā)動機轉速。此時離合器1從動盤轉速、離合器2從動盤的轉速與發(fā)動機的轉速關系同式（2）。利用發(fā)動機速度控制，將發(fā)動機轉速降為和離合器2從動盤轉速一致。由公式(7)可知，若發(fā)動機的扭矩基本上無變化，發(fā)動機的轉速減低。就要求離合器 1的傳遞的扭矩下降。離合器1傳遞的扭矩下降，要靠油壓的降低來實現(xiàn)。與此同時離合器2開始預沖壓直到壓力達到離合器2的kissPoint點。此時離合器1從動盤轉速、離合器2從動盤轉速以及發(fā)動機轉速的關系同式（8）。 當發(fā)動機轉速與離合器2從動盤轉速相同時，根據(jù)式(7),離合器1傳遞的扭矩要等于發(fā)動機傳遞的扭矩。離合器1和離合器2的壓力分別同式(4)和(5)。

第三階段：離合器1和離合器2的油壓開始交替。離合器1的油壓繼續(xù)下降直到降為Kiss Point點，而離合器2的油壓從Kiss Point點繼續(xù)上升。此時離合器1從動盤轉速、離合器2從動盤的轉速與發(fā)動機的轉速關系同式（8）。離合器1和離合器2的壓力關系同式(6)。

第四個階段：將1檔所在的同步器脫開，此時離合器1從動盤轉速由于拖曳扭矩其轉速和離合器 2從動盤轉速相同。此時離合器1從動盤轉速、離合器2從動盤轉速和發(fā)動機的轉速關系同式（1）。離合器1和離合器2的壓力同式(11)和式(4)。

3 DCT升檔過程的仿真

根據(jù)對 DCT升檔過程中的離合器油壓控制的分析，用Matlab/Simulink建立DCT有油門升檔和無油門升檔的模型，并對其進行仿真，其仿真結果和分析一致。仿真結果分別如圖4、圖5、圖6和圖7所示。

圖4 有油門升檔工況下的發(fā)動機速度、輸入1軸速度、輸入2軸速度

圖5 有油門升檔工況下的離合器油壓

圖7 無油門升檔工況下的離合器油壓

4 結束語

DCT是基于平行軸式手動變速器發(fā)展而來的，它繼承了手動變速器傳動效率高、安裝空間緊湊、重量輕、價格便宜等許多優(yōu)點。而且，它與 AMT一樣，可以盡量保護現(xiàn)有手動變速器的生產設備投資。另外，DCT實現(xiàn)了動力換擋，使換擋過程不再產生動力中斷，這也吸收了 AT動力換擋品質好的優(yōu)點開展對DCT的深入研究，不但可以直接開發(fā)設計自動變速器，而且它的一些結構也是目前國內外重點研究的混合動力車輛項目中傳動系統(tǒng)的基本組成部分。因此，研究這種雙離合器的工作過程和控制規(guī)律，對于開發(fā)新型的自動變速器和促進車輛混合動力傳動技術的研究，既有實用價值，又有理論意義。

[1] 譚勇. DCT離合器分離接合規(guī)律的仿真研究[D].華中科技大學車輛工程,2007.

[2] 牛銘奎.雙離合器式自動變速器換擋特性研究[D]. 吉林大學車輛工程,2004.

[3] Thomas Zurawka 汽車軟件工程——原理-過程-方法-工具電子工業(yè)出版社.

[4] 陳偉.雙離合自動變速器順序換擋控制過程研究[D].東北大學車輛工程,2009.

The DCT automatic gearbox is controlled by the clutch oil pressure during the promotion process

Xu Ruixue, Yin Liangjie, Chen Jiachao, Huang Wei, Zhang Youhuang
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Double Clutch Transmission which is called DCT for short. Double Clutch is central parts for DCT. The oil precise control of clutches is key point and difficulty for the control system of DCT. This essay is back grounded on the experience of DCT for the project of JAC. By using the tool of Simulink/StateFlow, creating the models to simulate the oil control of double clutch in the process of up shifting.

DCT; up shifting; oil control of double clutch; model

CLC NO.: U463.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-214-03

U463.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)12-214-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.070

徐瑞雪，女（1982-），軟件開發(fā)經(jīng)理，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術中心變速箱研究院。