雙離合變速器技術(shù)原理及發(fā)展前景

喬艷

摘 要：近年來(lái)國(guó)內(nèi)汽車制造廠商的技術(shù)水平突飛猛進(jìn)，且大眾對(duì)生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高，使得雙離合變速器的應(yīng)用頻率逐年提升。本文以提升雙離合變速器的生產(chǎn)研發(fā)水平為出發(fā)點(diǎn)，首先對(duì)雙離合變速器的國(guó)內(nèi)外研究背景展開討論，進(jìn)而剖析DCT的具體工作原理，然后從優(yōu)缺點(diǎn)角度出發(fā)分析DCT的種類，最終對(duì)DCT的發(fā)展進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：汽車制造;雙離合變速器;發(fā)展展望

引言

從全局的角度出發(fā)，汽車的變速系統(tǒng)正在從手動(dòng)換擋逐步向自動(dòng)換擋過渡，特別是當(dāng)計(jì)算機(jī)技術(shù)介入到變速系統(tǒng)技術(shù)中以后更是如此。當(dāng)前汽車的變速器主要有無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器、電控機(jī)械自動(dòng)變速器以及液力機(jī)械自動(dòng)變速器，上述三種變速器的具體性能都有所差異。其中，液力機(jī)械自動(dòng)變速器與無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器都不會(huì)在換擋過程中出現(xiàn)動(dòng)力中斷現(xiàn)象，整體換擋品質(zhì)較為優(yōu)良，但其機(jī)械效率相對(duì)不理想，致使車輛的耗油量較高。電控機(jī)械自動(dòng)變速器有著較好的機(jī)械效率，但是當(dāng)汽車進(jìn)行換擋時(shí)必須要對(duì)動(dòng)力傳遞進(jìn)行短期中斷，在一定程度上給汽車平穩(wěn)性以及動(dòng)力性帶來(lái)負(fù)面影響。為了從本質(zhì)上突破上述幾種變速器的缺陷，雙離合變速器（DCT）應(yīng)運(yùn)而生，DCT是在手動(dòng)變速器的基礎(chǔ)上升級(jí)而來(lái)。DCT不僅繼承了手動(dòng)變速器的傳動(dòng)效率理想、整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且結(jié)構(gòu)重量輕等優(yōu)勢(shì)，還將液力機(jī)械自動(dòng)變速器的換擋優(yōu)點(diǎn)融入進(jìn)來(lái)，因此DCT能夠?qū)崿F(xiàn)車輛動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的雙贏。

1.DCT的國(guó)內(nèi)外發(fā)展背景

1.1國(guó)外的DCT研究進(jìn)展

自上世紀(jì)40年代起，國(guó)外就已經(jīng)開始研發(fā)雙離合變速器，一開始主要是以為重型車提供平穩(wěn)動(dòng)力強(qiáng)的行駛技術(shù)為初衷，但是沒有得到成功的批量生產(chǎn)。上世紀(jì)80年代，國(guó)外兩家公司加大對(duì)DCT的設(shè)計(jì)研發(fā)力度，將適用于賽車的DCT研發(fā)成功。考慮到當(dāng)時(shí)的換擋系統(tǒng)整體控制能力較弱，因此只是實(shí)現(xiàn)了小規(guī)模的生產(chǎn)與應(yīng)用。隨后在90年代末期，另外兩家汽車公司聯(lián)合研發(fā)出雙離合技術(shù)變速器，并將其應(yīng)用于主流車型，從而實(shí)現(xiàn)了該變速器的批量生產(chǎn)。值得一提的是，該類變速器的實(shí)用性較強(qiáng)，于21世紀(jì)初投入生產(chǎn)，在汽車行業(yè)內(nèi)掀起了DCT的熱潮。

1.2國(guó)內(nèi)的DCT研究進(jìn)展

對(duì)于國(guó)內(nèi)而言，汽車行業(yè)對(duì)DCT的重視開始于2007年，并將其列為汽車開發(fā)先進(jìn)項(xiàng)目。次年，國(guó)家成立了中發(fā)聯(lián)，該機(jī)構(gòu)主要負(fù)責(zé)對(duì)DCT的研究與突破。2009年，吉利汽車公司通過自主研發(fā)的DCT得以在上海車展成功展出。隨后，江淮以及比亞迪等國(guó)內(nèi)汽車公司也不斷加大對(duì)DCT技術(shù)的研發(fā)力度，并都取得了比較理想的成果。

2.DCT的工作機(jī)理

總體而言，DCT的工作原理相對(duì)比較簡(jiǎn)單，主要是兩個(gè)單獨(dú)的分變速箱借助各自的離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行連接，其中一個(gè)變速器中含有奇數(shù)擋，而另一個(gè)變速箱中含有偶數(shù)擋，兩個(gè)離合器分擋位。在需要換裝之前，下一擋齒輪已經(jīng)提前進(jìn)行預(yù)選。在該技術(shù)的協(xié)助下，離合器的分離結(jié)合時(shí)間最快可達(dá)0.1秒，明顯提高了換擋效率，而且雙離合器不僅僅是作為換擋用，而且還可以作為起步原件。

3.DCT的分類及其優(yōu)缺點(diǎn)

當(dāng)前已有的DCT主要有濕式與干式兩種，濕式DCT是在密閉且充滿液壓油的腔體內(nèi)工作，其主要借助墻體內(nèi)的摩擦片進(jìn)行扭曲的傳遞。因此，其具備較為出色的適應(yīng)能力與散熱能力。干式DCT則是直接借助摩擦片來(lái)進(jìn)行扭矩傳遞，有著較為理想的傳遞效率與優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性，但是很容易導(dǎo)致汽車摩擦熱量高。DCT的優(yōu)勢(shì)主要集中在如下幾個(gè)方面：首先是該變速器的無(wú)黨無(wú)縫換擋效果較好，其動(dòng)力不會(huì)間斷，由于DCT的換擋間隔相對(duì)較短，且其具備交替換擋功能，使汽車會(huì)在換擋時(shí)保持持續(xù)動(dòng)力輸出，保證DCT的加速性能優(yōu)異。然后，DCT會(huì)從側(cè)面增添駕駛員的樂趣，并極大地提升了乘客的乘坐舒適性。考慮到DCT是集手動(dòng)擋的靈活以及自動(dòng)擋的方便為一體，所以DCT在換擋時(shí)會(huì)保證車速的平穩(wěn)性，從而確保汽車在正常行駛時(shí)不出現(xiàn)頓挫現(xiàn)象，對(duì)于行車的舒適性來(lái)說是一種很大的提升。最后是DCT具備較為出色的燃油經(jīng)濟(jì)性，通過大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，DCT的成績(jī)不亞于傳統(tǒng)的手動(dòng)擋，而且干式DCT更是超越手動(dòng)擋的6.4%。當(dāng)然DCT也有其固定的缺陷，如果配有DCT的汽車行駛在城區(qū)內(nèi)時(shí)，會(huì)經(jīng)常面臨堵車問題，在擁堵路段進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的駕駛會(huì)讓DCT的離合器長(zhǎng)期處于半聯(lián)動(dòng)狀態(tài)，致使變速器的整體溫度迅速增加。特別是干式DCT會(huì)出現(xiàn)一定程度的磨損，最終導(dǎo)致汽車的故障率增加。

4.DCT的發(fā)展展望

相較于國(guó)外而言，國(guó)內(nèi)開展自動(dòng)變速器研究的時(shí)間相對(duì)較短，該類技術(shù)必須要經(jīng)過多年的積累與沉淀才能到達(dá)一定高度。DCT的研發(fā)成本與創(chuàng)新難度都要明顯高于液力機(jī)械自動(dòng)變速器，且其能夠?qū)＠M(jìn)行一定程度的規(guī)避。另一方面，我國(guó)在手動(dòng)變速器領(lǐng)域的生產(chǎn)制造水平非常出色，而DCT的研發(fā)在一定程度上是基于手動(dòng)變速器的升級(jí)與改造。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的比亞迪、奇瑞以及吉利等公司都已經(jīng)在該領(lǐng)域取得一定成績(jī)。

總體而言，DCT在各個(gè)方面仍然存在許多提升的空間，國(guó)內(nèi)各汽車制造公司可以在發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配以及調(diào)理方面更加出色。值得一提的是，汽車制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)首先從摩擦材料的選取入手，盡可能選用高耐磨性的材料，同時(shí)改善其散熱性能，對(duì)已有的換擋算法以及起步方法進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，盡可能追求經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性的雙贏。通過分析工信部發(fā)布的中國(guó)油耗目標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前汽車行業(yè)的目標(biāo)為百公里消耗六升汽油，而對(duì)于2020年及以后生產(chǎn)的汽車應(yīng)當(dāng)向百公里五升耗油量努力。由此可見，國(guó)家對(duì)于耗油量的要求在逐步嚴(yán)格，使得國(guó)內(nèi)大部分車企都將重點(diǎn)放在DCT的研發(fā)上。由于液力機(jī)械變速器以及手動(dòng)變速器的技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，可進(jìn)步的空間較為狹小，而DCT的進(jìn)步空間比較大，使得DCT在未來(lái)的汽車行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景變得更為廣泛。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)變速器市場(chǎng)份額展開調(diào)查發(fā)現(xiàn)，手動(dòng)變速器仍然是汽車市場(chǎng)的主體，但是DCT的使用量越來(lái)越多。由2005年的不足1%到2011年的6%一直到2016年的12%，這些數(shù)據(jù)表明DCT必然會(huì)成為未來(lái)的主導(dǎo)變速器。

結(jié)論

在DCT的研發(fā)程度方面，國(guó)內(nèi)的車企尚處于起步階段，因此還應(yīng)當(dāng)對(duì)DCT的核心技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)與創(chuàng)新，逐步提升汽車的實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于國(guó)內(nèi)車企而言，DCT很有可能會(huì)成為未來(lái)汽車變速器的趨勢(shì)，當(dāng)然也應(yīng)當(dāng)對(duì)其有所擔(dān)憂。就當(dāng)前的發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，汽車行業(yè)的首要工作重點(diǎn)是對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行客觀的判斷，從而做出更加適合國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)發(fā)展的決策，最終保障大眾的消費(fèi)權(quán)益與滿足人民的生活需求。

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