現(xiàn)代汽車干式雙離合器系統(tǒng)應(yīng)用分析

(濱州渤?；钊邢薰?山東 濱州 256602)

雙離合器式自動(dòng)變速器(dual clutchtransmission,DCT綜合了液力機(jī)械式自動(dòng)變速器CA T)和電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)的優(yōu)點(diǎn)，以其傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)成為一種具有廣泛應(yīng)用前景的新型自動(dòng)變速器。DCT研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)在于雙離合器及其控制系統(tǒng)。雙離合器的控制是DCT系統(tǒng)控制中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，能否實(shí)現(xiàn)精確、穩(wěn)定的控制，直接影響DCT車輛的乘坐舒適性、動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。

由齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，所以起步過程的控制要求和AMT區(qū)別不大，但在換擋過程中，DCT通過2個(gè)離合器的切換來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力換擋，與AMT有了很大區(qū)別，這也是DCT發(fā)揮其優(yōu)越性能的關(guān)鍵所在。

目前，DCT采用的雙離合器有濕式和干式2種，濕式離合器采用油冷卻摩擦片，其正常工作受限于離合器產(chǎn)生熱量的速度，但不受產(chǎn)生的總熱量的限制，適用于離合器結(jié)合過程中壓力逐步增加、發(fā)熱速度較慢的場(chǎng)合。干式離合器可以通過壓盤和飛輪吸收較多熱量，對(duì)滑磨產(chǎn)生熱量的速度不敏感，但因?yàn)橛贒CT采用類似于AMT結(jié)構(gòu)的離合器和空氣散熱較慢，熱量不易在短時(shí)間內(nèi)散發(fā)，因此它受滑磨產(chǎn)生的總熱量的限制。濕式離合器適用范圍較廣，但復(fù)雜的液壓系統(tǒng)和較高的成本限制了其實(shí)際應(yīng)用;干式離合器雖然在扭矩傳遞容量和結(jié)合過程控制品質(zhì)上不及濕式離合器，但干式離合器成本低廉，可望獲得廣泛的工程應(yīng)用。筆者以直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的干式雙離合器系統(tǒng)為對(duì)象，研究其在DCT換擋過程中的控制問題。

一、干式雙離合器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

干式雙離合器具有從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸向尺寸小、散熱性好、換檔快而穩(wěn)、分離徹底、傳力穩(wěn)定、過載保護(hù)能力強(qiáng)、成本相對(duì)較低、不需輔助動(dòng)力等特點(diǎn)。干式雙離合器包含:兩組離合器的壓盤、兩組從動(dòng)盤總成、彈簧、中間壓盤、扭轉(zhuǎn)減振裝置等，其典型結(jié)構(gòu)如圖3所示。根據(jù)從動(dòng)盤總成的結(jié)構(gòu)布置形式，又可以將干式雙離合器的結(jié)構(gòu)分為軸向平行式和徑向堆疊式，如圖4所示。

二、執(zhí)行機(jī)構(gòu)

變速器的換檔機(jī)構(gòu)和電控機(jī)械式變速器(AMT)原理相似，采用電控—液動(dòng)或直接由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。因采用預(yù)先選檔動(dòng)作，所以其換檔速度比AMT更快。采用電控—液動(dòng)方式時(shí)，有一個(gè)滑閥箱組件，通過電子液壓泵和電磁閥來控制油液的壓力、方向，按相關(guān)控制理論控制同步器和離合器來結(jié)合換檔。而采用電機(jī)控制方式時(shí)，則通常采用選檔電機(jī)和換檔電機(jī)相結(jié)合方式來變換檔位。

目前對(duì)于干式雙離合器系統(tǒng)的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，與之相配套的有:采用磨損可控式干式雙離合器與電—液控制的離合器和變速箱操縱系統(tǒng)(檔位變換同一套滑閥系統(tǒng))，采用電機(jī)—絲桿執(zhí)行機(jī)構(gòu)的干式雙離合器(兩個(gè)電機(jī)對(duì)應(yīng)雙離合器)，采用液壓離合器式執(zhí)行機(jī)構(gòu)(HCA)的干式離合器，最后一種通常應(yīng)用于沒有磨損補(bǔ)償機(jī)制的干式雙離合器中。

三、干式雙離合器自動(dòng)變速傳動(dòng)控制

雙離合器控制在DDCT的換檔過程中起主要作用，它關(guān)系換檔過程的時(shí)間、車輛的動(dòng)力性，而兩個(gè)離合器扭矩傳遞的重疊階段，還影響到了整車的平順性和舒適性。為保證換檔品質(zhì)及離合器工作壽命，必須對(duì)離合器切換時(shí)序進(jìn)行精確地控制。

如果切換時(shí)間控制不當(dāng)，可能造成兩個(gè)檔位之間的互鎖干涉及換檔沖擊，使傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的動(dòng)載荷，造成離合器滑摩、自激振動(dòng)、傳動(dòng)系統(tǒng)沖擊等現(xiàn)象，導(dǎo)致摩擦片溫度升高，產(chǎn)生變形甚至燒蝕破壞，直接影響離合器的分離、接合特性和壽命。

1.起步、換檔控制

車輛起步時(shí)，為使兩個(gè)離合器具有相同的使用壽命并保證起步快速和平順性，通常使兩離合器同時(shí)進(jìn)入滑摩狀態(tài)，共同承擔(dān)起步力矩。起步過程中首先通過換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)同時(shí)掛上I檔和且檔，然后根據(jù)不同的起步工況和駕駛員意圖，使汽車最終以I檔或是且檔起步。要求起步控制應(yīng)能保證汽車動(dòng)力性和支力傳動(dòng)系統(tǒng)壽命，并迅速而平穩(wěn)起步。

DDCT換檔過程包括選、換檔操作和離合器操作兩個(gè)階段，其中選、換檔操作是同步器的動(dòng)作，可以在達(dá)到臨界條件前預(yù)先執(zhí)行;而在達(dá)到換檔點(diǎn)時(shí)進(jìn)行離合器操作。雙離合器切換過程中存在兩個(gè)離合器扭矩傳遞的重疊或中斷工作階段，即同步滑摩狀態(tài)，所以必須對(duì)離合器切換時(shí)序進(jìn)行精確的控制，它是保證換檔品質(zhì)及離合器工作壽命的關(guān)鍵。因此，DDCT換檔過程的控制重點(diǎn)在于離合器的操作過程，即兩個(gè)離合器傳遞動(dòng)力的切換過程。

2.系統(tǒng)綜合控制

系統(tǒng)本身存在的非線性、時(shí)滯、干擾、變參數(shù)因素的影響，使離合器切換時(shí)序難以達(dá)到精確控制。對(duì)振動(dòng)和噪音性的優(yōu)化也是一個(gè)關(guān)鍵因素，這不僅包括典型的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)減振系統(tǒng)，也包括對(duì)兩個(gè)離合器與變速箱結(jié)構(gòu)之間復(fù)雜交互作用所反饋過來的振動(dòng)模式。除了硬件的重要性，系統(tǒng)控制軟件同樣嚴(yán)重影響干式雙離合器變速器的最佳性能?？刂葡到y(tǒng)除了包含離合器控制系統(tǒng)、變速器控制系統(tǒng)、協(xié)調(diào)交互模塊、檔位選擇系統(tǒng)，還應(yīng)有故障診斷模塊和主動(dòng)(預(yù)防)安全保護(hù)措施。

四、結(jié)語

干式雙離合器自動(dòng)變速器是比其它類型的自動(dòng)變速器具有更好的動(dòng)力傳遞性、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性。分析了干式雙離合器自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理，介紹了它的換檔控制。干式雙離合變速器是一項(xiàng)具有技術(shù)創(chuàng)新性的變速器系統(tǒng)，是未來變速器技術(shù)的發(fā)展方向。