- 前言
双离合器式自动变速器(dual clutchtransmission,DCT)综合了液力机械式自动变速器(AT)和电控机械式自动变速器(AMT)的优点,以其传动效率高、结构简单等特点成为一种具有广泛应用前景的新型自动变速器。DCT研发的关键技术在于双离合器及其控制系统。双离合器的控制是DCT系统控制中的重点和难点,能否实现精确、稳定的控制,直接影响DCT车辆的乘坐舒适性、动力性和经济性。由于DCT采用类似于AMT结构的离合器和齿轮传动系统,所以起步过程的控制要求和AMT区别不大,但在换挡过程中,DCT通过2个离合器的切换来实现动力换挡,与AMT有了很大区别,这也是DCT发挥其优越性能的关键所在。目前,DCT采用的双离合器有湿式和干式2种,湿式离合器采用油冷却摩擦片,其正常工作受限于离合器产生热量的速度,但不受产生的总热量的限制,适用于离合器结合过程中压力逐步增加、发热速度较慢的场合。干式离合器可以通过压盘和飞轮吸收较多热量,对滑磨产生热量的速度不敏感,但因为空气散热较慢,热量不易在短时间内散发,因此它受滑磨产生的总热量的限制。[4] 干式离合器简介及结构特点干式双离合器结构主要由驱动盘、膜片弹簧、压盘、从动盘总成等组成。通过切换两个离合器使之交替工作，将发动机的动力传递到车轮上，实现在整个换挡过中动力不中断传递。其结构简单，并且不需要辅助动力，传递效率高。然而其散热条件较差、离合器热容量较低，在大功率输入的情况下，系统将会很快达到热容极限，由于温升造成的磨损、变形，导致其寿命降低，承载能力下降。主要适用于小转矩作用，短时间滑磨的工况，主要应用于中小型乘用车。[10]
二、DCT干式双离合器的发展现状
1. 国外研究现状
双离合器式自动变速器的概念初始于二十世纪三十年代末期，德Keacute;gresse.A于1939年第一个申请了双离合器变速器的专利【2】，但这种变速器并没有得到应用。八十年代末又重新引起注意，Porsche的双离合器变速器技术被应用于赛车上，奥迪的Sport Quattro S1赛车上也采用了类似的系统。但是由于局限于当时的控制技术水平，DCT 技术一直没有广泛应用到乘用车领域。随着电子控制技术的飞速发展，双离合器自动变速器的研究开发取得了很大的突破，并且其量产和大范围的应用于普通轿车也成为可能性。在欧洲，双离合器自动变速器应用在大众系列和奥迪汽车上。在结构紧凑型、燃油经济性方面比湿式双离合器更胜一筹。2002年德国Luk公司的Reinhard b等从离合器使用寿命、安装空间要求、极端工况下的工作情况、控制性能、换挡品质和车辆驾驶舒适性等角度出发,研究了干式双离合器的性能,并阐述了如何选用离合器才能获得更好的燃油经济性。2007年德国大众公司和Luk公司联合研发出7速干式双离合器,该双离合器结构简单、紧凑,不仅动力性能好,而且具有较好的燃油经济性,同时也降低了双离合器的生产成本。2008年Karl- Ludwig K、Reinhard b等又研究了动力传动系统中干式双离合器颤动的测量和分析方法,从而达到优化消除振动或隔振的效果,获得稳定的动力和舒适的乘坐感。同时,他们也对干式双离合器的控制方法进行了研究。2011年Galvagno E等对双离合器自动变速器的传递效率进行了分析,Walker P D等则通过动力传动系的转速和转矩的耦合控制来优化双离合器的换挡控制策略。【11】
2.国内研究现状
干式双离合器的研究在国内还处于起步阶段,各方面发展还不成熟,虽然目前已取得一定的进展,但与发达国家相比还是有一定的差距的。2007年，我国科技部“十一五”、“863”计划将列为“汽车开发先进技术”重大项目，由重庆山工业、吉利汽车、杭州前进齿轮箱集团三家公司承担。2008年，上海汽车和沈阳华晨汽车联合开发了双离合器式自动变速器。同年，在国家发改委的支持下，国内12家汽车公司联合成立了“中联发实业有限公司”，与美国的博格华纳公司进行合作，开发双离合器自动变速器。[9]国内高校在研究 DCT 方面也颇有成就。吉林大学的葛安林团对双离合器式自动变速器换档特性及换档品质做了相关研究，上海交通大学的鲁统利等对干式 DCT 离合器的接合速度的进行了模糊控制策略的仿真研究，重庆大学的秦大同团队在建立了电机驱动的干式 DCT 控制系统模型，并对其对换挡过程进行了仿真。北京理工大学、同济大学等高校也都在 DCT 方面做了相关研。 2008年杭齿集团等研究机构在研究的6 挡干式 DCT 上获得重大突破; 同年中发连投资公司和国际巨头博格华纳在大连创办了合资公司，研发DCT 关键技术。2011 年 9月，比亚迪推出了首次配备了自主品牌的涡轮增压 双离合自动变速器的 G6。杭齿集团连同奇瑞公司，开发出来用于 A520 的有6个档位，转矩为 250N·m 的干式 DCT 功能样机。2012 年，东风汽车和格特拉克在武汉成立了合资公司—东风格特拉克[7]但限于目前的双离合器电控理论与摩擦片的热弹磨损耦合作用原理的研究水平，就此声称动力总转矩最优匹配与摩擦片制造工艺的优化组合利于根本解决干式双离合器摩擦片温与磨损较大的问题是不现实的，故它目前主要用于传输转矩不高于 250Nm 的中小型轿车上。[3]
3.小结
国内外对干式双离合器的研究目的基本相同,都是为了获得动力传动系统动力传递的稳定性、车辆驾驶的舒适性,以及较好的换挡品质。研究的焦点集中于干式双离合器的工作原理、结构设计和换挡过程中离合器的控制策略,在此基础之上展开干式双离合器干式双离合器的发展动态的强度分析和热力学分析,并对离合器的关键部件进行研究。国外的研究结果已经转化为实际产品,并且装配有干式双离合器自动变速器的车型已展现出优良的性能,而国内对干式双离合器的研究结果还未开发出真正成熟的产品,有待更深入的研究和技术攻关。【7】
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