双离合器自动变速器DCT的技术应用Word格式.docx
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双离合自动变速箱也许是一条比较好的出路。
今天我们就来简要的了解一下这种较先进的变速箱形式。
双离合器自动变速器（DTC）是一种动力换挡变速器，能够在不切断动力的情况下转换传动比，从而缩短换挡时间，有效提高换挡品质；
同时它又具有手动变速器传动效率高、安装空间紧凑、重量轻、价格便宜等诸多优点，因此DTC具有良好的发展前景。
双离合器自动变速器的研究在国内还处于起步阶段，对它的深入研究和对产品化对提高我过自动变速器的自主开发能力具有积极的意义。
本文对DTC得基本结构和工作原理进行了说明，详细的阐述了DTC系统的不同方案，对各种方案的优缺点进行了对比分析。
进而，在详细分析析湿式离合器传递扭矩特性的基础上建立了汽车传动系统的动力学模型。
通过介绍了双离合器自动变速器的结构，基本工作原理和性能，加上适当的图片介绍，从而叙述了双离合器自动变速器在实际车上的的技术应用。
查阅大量的资料，在此将给大家详细介绍关于双离合自动便器的知识，他在今后的发展和技术应用用用都将会给我们在驾驶上带来给多的便捷。
关键词：
双离合器自动变速器变速箱湿式离合器原理结构分析动力学模型
摘要·
·
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第一章双离器合自动变速器
1.1自动变速器的基本组成概述及其分类
1.1.1自动变速器基本组成
自动变速器的厂牌型号很多，外部形状和内部结构也有所不同，但它们的组成基本相同，都是由液力变矩器和齿轮式自动变速器组合起来的。
常见的组成部分有液力变矩器、行星齿轮机构、离合器、制动器、油泵、滤清器、管道、控制阀体、速度调压器等，按照这些部件的功能，可将它们分成液力变矩器、变速齿轮机构、供油系统、自动换挡控制系统和换挡操纵机构等五大部分。
（一）液力变矩器
液力变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮上，其作用与采用手动变速器的汽车中的离合器相似。
它利用油液循环流动过程中动能的变化将发动机的动力传递自动变速器的输入轴，并能根据汽车行驶阻力的变化，在一定范围内自动地、无级地改变传动比和扭矩比，具有一定的减速增扭功能。
（二）液力变矩器
（三）变速齿轮机构
自动变速器中的变速齿轮机构所采用的型式有普通齿轮式和行星齿轮式两种。
采用普通齿轮式的变速器，由于尺寸较大，最大传动比较小，只有少数车型采用。
目前绝大多数轿车自动变速器中的齿轮变速器采用的是行星齿轮式。
变速齿轮机构主要包括行星齿轮机构和换档执行机构两部分。
行星齿轮机构，是自动变速器的重要组成部分之一，主要由于太阳轮（也称中心轮）、内齿圈、行星架和行星齿轮等元件组成。
行星齿轮机构是实现变速的机构，速比的改变是通过以不同的元件作主动件和限制不同元件的运动而实现的。
在速比改变的过程中，整个行星齿轮组还存在运动，动力传递没有中断，因而实现了动力换挡。
换挡执行机构主要是用来改变行星齿轮中的主动元件或限制某个元件的运动，改变动力传递的方向和速比，主要由多片式离合器、制动器和单向超越离合器等组成。
离合器的作用是把动力传给行星齿轮机构的某个元件使之成为主动件。
制动器的作用是将行星齿轮机构中的某个元件抱住，使之不动。
单向超越离合器也是行星齿轮变速器的换挡元件之一，其作用和多片式离合器及制动器基本相同，也是用于固定或连接几个行星排中的某些太阳轮、行星架、齿圈等基本元件，让行星齿轮变速器组成不同传动比的挡位。
（四）供油系统
自动变速器的供油系统主要由油泵、油箱、滤清器、调压阀及管道所组成。
油泵是自动变速器最重要的总成之一，它通常安装在变矩器的后方由变矩器壳后端的轴套驱动。
在发动机运转时，不论汽车是否行驶，
油泵都在运转，为自动变速器中的变距。
器、换挡执行机构、自动换挡控制系统部分提供一定油压的液压油。
油压的调节由调压阀来实现。
自动换挡控制系统
自动换挡控制系统能根据发动机的负荷（节气门开度）和汽车的行驶速度，按照设定的换挡规律，自动地接通或切断某些换挡离合器和制动器的供油油路，使离合器结合或分开、制动器制动或释放，以改变齿轮变速器的传动比，从而实现自动换挡。
自动变速器的自动换挡控制系统有液压控制和电液压（电子）控制两种。
液压控制系统是由阀体和各种控制阀及油路所组成的，阀门和油路设置在一个板块内，称为阀体总成。
不同型号的自动变速器阀体总成的安装位置有所不同，有的装置于上部，有的装置于侧面，纵置的自动变速器一般装置于下部。
在液压控制系统中，增设控制某些液压油路的电磁阀，就成了电器控制的换挡控制系统，若这些电磁阀是由电子计算机控制的，则成为电子控制的换挡系统。
换挡操纵机构
自动变速器的换挡操纵机构包括手动选择阀的操纵机构和节气门阀的操纵机构等。
驾驶员通过自动变速器的操纵手柄改变阀板内的手动阀位置，控制系统根据手动阀的位置及节气门开度、车速、控制开关的状态等因素，利用液压自动控制原理或电子自动控制原理，按照一定的规律控制齿轮变速器中的换挡执行机构的工作，实现自动换挡。
1.1.2分类
按变速形式分：
可分为有级变速器与无级变速器两种。
有级变速器是具有有限几个定值传动比（一般有3-5个前进挡和一个倒挡）的变速器；
无级变速器是能使传动比在一定范围内连续变化的变速器，无级变速器目前在汽车上应用已逐步增多。
按无级变矩的种类分：
（1）液力变矩器自动变速器
液力变矩器自动变速器是在液力变矩器后面装一个齿轮变速的系统。
（2）机械式自动变速器
机械式自动变速器由离合器和依据车速、油门开度改变,V型带轮的作用半径而实现无级变速的
（3）“电动轮”无级变速器
“电动轮”无级变速器取消了机械传动中的传统机构，而代之以电流输至电动机，以驱动和电动机装成一体的车轮。
按自动变速器前进挡的挡位数不同，可分为2个前进挡、3个前进挡、4个前进挡三种。
早期的自动变速器通常为2个前进挡或3个前进挡。
这两种自动变速器都没有超速挡，其最高挡为直接挡。
新型轿车装用的自动变速器基本上都是4个前进挡，即设有超速挡。
这种设计虽然使自动变速器的构造更加复杂，但由于设有超速挡，大大改善了汽车的燃油经济性。
按齿轮变速器的类型分为普通齿轮式和行星齿轮式两种。
普通齿轮式自动变速器体积较大，最大传动比较小，使用较少。
行星齿轮式自动变速器结构紧凑，能获得较大的传动比，为绝大多数轿车采用。
按齿轮变速系统的控制方式分：
液控自动变速器和电控液动自动变速器。
（1）液控自动变速器
液控自动变速器是通过机械的手段，将汽车行驶时的车速及节气门开度两个参数转变为液压控制信号；
阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号的大小，按照设定的换挡规律，通过控制换挡执行机构动作，实现自动换挡，现在使用较少。
（2）电控液动自动变速器
电控液动自动变速器是通过各种传感器，将发动机转速、节气门开度、车速、发动机水温、自动变速器液压油温度等参数转变为电信号，并输入电脑；
电脑根据这些电信号，按照设定的换挡规律，向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出电控制信号；
换挡电磁阀和油压电磁阀再将电脑的电控信号转变为液压控制信号，阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号，控制换挡执行机构的动作，从而实现自动。
1.2双离合器自动变速器简介
1.2.1双离合器自动变速器的产生
双离合自动变速器（DTC）20世纪90年代末期，大众公司和博格华纳携手合作生产第一个适用于大批量生产和应用于主流车型的双离合变速器。
双离合自动变速器技术使得手动变速箱具备自动性能，同时大大改善了汽车的燃油经济性。
应用该技术可以保证变速箱在换挡时消除汽车动力中断现象。
博格华纳为双离合自动变速箱开发的双离合自动变速湿式离合器和控制系统已于2003年批量生产，配套于大众奥迪革新产品DSG（直接换档变速器），最先应用于2003款大众高尔夫R32和奥迪TT上。
博格华纳的双离合自动变速器因其产品创新和加工精细而赢得了2005年度北美供应商超级大奖。
1.2.2典型的双离合自动变速器
大众DSG
（Direct
Shift
Gearbox）
提到双离合变速箱，大多数车友首先想到的是大众的DSG®
双离合变速器技术。
确实，大众汽车的DSG®
是当今车坛使用最为普遍也是最先适用于量产的双离合变速器技术，它采用了6个或者7个前进档的传统齿轮变速箱作为动力的传送部件，主要与具有高扭矩平台的发动机配合使用。
大众汽车在2002年于德国沃尔夫斯堡首次向世界展示了这一技术创新的代表作品——高尔夫GTI。
它的DSG®
传动轴被分为两条，一条是放于内里实心的传动轴，而另一条则是外面空心的传动轴；
内里实心的传动轴连接了1、3、5
及后档，而外面空心的传动轴则连接2、4及6档，两具离合器各自负责一条传动轴的齿合动作，引擎动力便会由其中一条传动轴作出无间断的传送。
从布局上看，这套变速箱长度很短（相当于传统6速变速箱的一半长度），所以可以用于前置前驱的车型上。
配备了DSG®
变速箱的发动机由于快速的齿轮转换能够马上产生牵引力和更大的灵活性，加速时间比手动变速箱更加迅捷。
以Golf
GTI为例，带有DSG®
的车型0到100公里加速只需6.9秒，这个成绩比手动档的车型更快，达到最高时速235公里的同时也在同一水平；
搭载DSG®
变速箱的全新迈腾瞬间加速也有了明显提升，0~100公里加速时间由9.3秒提升至8.3秒，足足缩短了1秒，最高时速可达230公里/时。
更加令人印象深刻的是，在性能提高的同时，配备DSG®
的车型百公里油耗与手动档车型相当，全新迈腾2.0TSI车型相比原来的2.0TSI，百公里综合油耗可降低0.3L以上。
要操控DSG®
变速箱，驾驶者可以利用排档杆或驾驶盘上的换档片进行序列式的手动换档，换档过程离合器的操作完全交由DSG®
电脑控制。
不论在行驶中使用手动模式，还是D或S的自动换档模式，只要轻拍驾驶盘上的换档片，DSG®
立即切换至手动模式及进行换档程序，没有传统自动变速箱急加速时的滞后感。
奥迪
S
Tronic。
S-Tronic技术被称为直接换档变速箱，S-Tronic采用两套离合器串联工作。
这种变速箱换档速度极快与普通变速箱相比，搭载这种变速箱的汽车加速性和节油性大大提高。
目前只有奥迪TT和奥迪A3配备了这项技术，可以使得它们在0.2秒内完成六个档位之间的任意切换，且不会切断动力输出。
S-Tronic直接换档变器让你享受到不间断的动力传输以及众多的驾驶乐趣。
这种创新性变速箱融合了手动变速箱的运动性以及自动变速箱的优势。
因此，驾驶者可以自由体验非凡的运动性、经济性或者融合运动性和经济性的个性化组合。
保时捷
PDK
（Porsche
Doppelkupplungsgetribe）
保时捷推出的双离合变速箱产品叫做PDK，保时捷双离合（Prosche
Doppel
Kupplungen）。
事实上，保时捷在1983年便已经将PDK双离合器变速箱用于956赛车上，并在1984年与1985年以962赛车在赛道上获得了极大的成功。
保时捷重新推出2009款保时捷911
卡雷拉这款产品。
经过了技术更新，现款PDK产品有了根本性的区别，但其工作原理仍与DSG®
基本一样。
宝马M
DKG
DKG七速自动变速箱和大众最新的七速自动变速箱最大的区别就是：
DKG七速自动变速箱采用湿式变速箱，而大众的七速自动变速箱采用干式变速箱，两者可以说是各有所长。
配备DKG变速箱的宝马M3
Coupe其从静止加速到100
km/h缩短到了4.6秒，相比手动变速箱快了0.2秒，百公里油耗减少到11.9L。
宝马M3
Coupe的DKG变速箱拥有多达11种不同的控制模式，其中全自动模式有五种，手动换档模式有六种，新款宝马M3
Coupe的420马力4.0L
V8发动机输出的动力将得到更充分更及时的调配。
福特、沃尔沃
Powershift
Powershift变速箱具备两片独立的湿式离合器，并以类似两组手动变速箱的方式平行运作。
一组离合器负责控制奇数档位
（1、3、5和倒档）
，另一组则负责控制偶数档位
（2、4、6档）
。
受益于两组湿式离合器的设计，Powershift变速箱可承受最高达450牛米的扭力输出，同时理论上也不存在档位齿比的限制；
因此Powershift变速箱被原厂视为柴油引擎的最佳搭配选择。
三菱SST（Sport
Transmission）
三菱的跑车的运动性向来比较激烈。
对于双离合变速箱这种高性能的设备，日本人自然不会轻易放过。
2007年7月，三菱在东京也发布了自己研发的双离合变速箱——SST（Sport
Transmission）。
2008年6月，搭载这一变速箱的第十代EVO已经引入中国，售价高达48.8万元。
SST给驾驶者提供了三种模式分别为正常、运动及超级运动，以满足各种路面的需求。
双离合变速箱在满足消费者对驾驶运动感和车辆节油的双重要求，为那些酷爱手动变速箱的驾驶者们提供了最佳选择，让更多车主的驾驶激情从此不再间断。
1.3本章小结
本章通过介绍自动变速器和双离合自动变速器的基本组成和结构，再加上对几种常见的双离合器自动变速器的介绍，初步认识了双离合器的基本组成及其结构。
第二章双离合自动变速器的结构及其工作原理
2.1双离合器自动变速器的结构与组成
2.1.1机油循环
主压力阀有电子控制单元来控制，该阀用于控制主压力滑阀。
从而调节直接换挡变速器中液压系统的工作压力。
如图所示。
主压力阀可予以控制下面的油流：
（1）经机油冷却器/压力滤清器/喷油管得机油回流
（2）回流到机油泵的机油
（3）操纵4个档位调节N88、N89、N91一遍挂入某一档位
多路换阀N92多用于操纵多路转换器（倍增器）。
多路转换器只是用于四个电磁阀就可以控制8个档位调节油缸。
多路转换器被一个弹簧压在基本位置（也就是在不通电时），在基本位置课换入1、3、6和倒档。
如果多路转换阀N92通上电，机油压力就会克服弹簧的弹力将多路转换器压到另一工作位置，即可以换入2、4、5和空挡。
图1双离合器自动变速器油路图
2.1.2安全阀
两个离合器各有一个安全阀，K1对的安全阀是N233，K2对应的是安全阀N371，安全阀的作用是当离合器的实际压力超过规定值是，必须让离合器脱开。
2.1.3冷却机油系统
因为多片式离合器内部的机械摩擦会使得双离合器温度升高，所以为了冷却离合器，机油循环管路中还有一个单独的离合器冷却器冷却机油回路。
冷却机油回路包括冷却机油滑阀和压力调节阀N218（离合器冷却机油阀）。
2.2双离合器自动变速器的工作原理
当汽车挂上1档起步行驶时，控制奇数档输入的离合器1接通，使连接奇数档的实心输入轴转动，1档同步器自动与低速档输出轴上的1档齿轮啮合，实现与低速档输出轴联动。
动力传递路线如图2（a）中实线和箭头所示，在低速输出轴的末端有一斜齿轮，依靠这个斜齿轮将动力输出到差速器，再传递给最终输出轴。
在1档同步器和1档齿轮相啮合的同时，2档同步器也在电控组件的控制下和2档齿轮相啮合，处于工作待命状态。
再看2档的动力传输路线，当变速器挂入1档后，控制偶数挡位输入轴的离合器2是分离的，因而此时处于与发动机动力完全断开的状态，如图2（a）中虚线和箭头所示的路线，此时连接偶数档的套筒（空心）输入轴虽然在2档齿轮的带动下也会转动，但其完全是在跟随着其他奇数档的齿轮转动，并没有任何动力的输出，仅是为接下来的升档做预先准备。
因此偶数档位的输入轴也就不会对奇数档输入轴的动力造成干涉，高速档的输出轴也会跟随转动，但同样是处于空转状态，没有任何动力的输出，所以在动力输出上没有任何动力发生相互干涉。
图2DCT工作原理分析图
变速器进入2档时，当踩下1档离合器退出1档的同时，离合器2连接，挂上2档如图2（b）中实线和箭头所示，与此同时，3档又预先结合如图2（b）中虚线和箭头所示，如此连续的进行工作，使得变速器在入档和摘档时完全没有间隙。
所以在DCT变速器的工作过程中总是有2个档位是结合的，一个正在工作，另一个则为下一步做好准备。
控制偶数档的离合器在电控单元的控制下，与发动机的动力输出端结合，控制奇数档输入轴的离合器与发动机的输出端断开，就完成了输入轴的动力切换，这一过程中，两个离合器完全是同步进行的，而不再会像传统的单离合器变速器那样，在离合器与发动机的动力输出端断开时，会出现动力中断的现象。
在完成了二档动力切换同时，控制三档的同步器也会在电控部件的控制下，与三档变速齿轮箱啮合，使三档的传动齿轮处于待命状态。
除了升档时，DSG会使更高档位处于待命状态以外，在超速档时，同样可以为降档实现待命状态，加快降档时间。
2.3干湿式双离合器及其比较
双离合器做为DTC的重要部件之一，担负着起步控制、传递动力、档位切换、减振和防止系统过载等重要作用。
上离合器工作性能直接关系到车辆的正常行驶及起步、换挡品质。
为了确保传力可靠，分离彻底，结合柔顺，换挡快速，体积小，质量轻，寿命长，易制造等特性，无论从性能、结构方便，还是生产制造方式和操纵控制方便，都对双离合器提出了较高要求。
在双离合器自动变速器系统中，既可以采用干式离合器，也可以采用湿式离合器，但两者的工作特性存在较大的差别，各有优缺点。
（一）干式离合器
双离合变速器有别于一般的自动变速器系统，它基于手动变速器而又不是自动变速器，除了拥有手动变速器的灵活性及自动变速器的舒适性外，还能提供无间断的动力输出。
而传统的手动变速器使用一台离合器，当换挡时，驾驶员须踩下离合器踏板，使不同挡的齿轮做出啮合动作，而动力就在换挡期间出现间断，令输出表现有所断续。
当汽车正常行驶的时候，一个离合器与变速器中某一档位相连，将发动机动力传递到驱动轮；
电脑根据汽车速度和转速对驾驶者的换档意图做出判断，预见性地控制另一个离合器与另一个档位的齿轮组相连，但仅处于准备状态，尚未与发动机动力相连。
换档时第1个离合器断开，同时第2个离合器将所相连的齿轮组与发动机接合。
除了空档之外，一个离合器处于关闭状态，另一个离合器则处于打开状态。
这好比是一辆车有两套离合器，正司机控制一套，副司机控制另一套。
正司机挂上1档松开离合踏板起步时，这时副司机也预先挂上2档但踩住离合踏板；
当车速上来准备换档，正司机踩住离合踏板的同时副司机即松开离合踏板，2档开始工作。
这样就省略了档位空置的一刹那，动力传递连续，有点象接力赛。
双离合系统两套离合器传动系统，通过电脑控制协调工作
（二）湿式离合器
湿式离合器湿通过液体粘性摩擦来传递扭矩的，其摩擦片间的正压力是通过油压推动活塞装置来施压。
因此，湿式离合器的可控性和控制品质好，结构比较单一，具有压力分布均匀、传递扭矩容量大、不用专门调整摩擦片间隙等特点。
（三）干式和湿式的区别
干式和湿式的区别：
湿式双离合器的扭矩传递通过浸没在油中的湿式离合器摩擦片来实现，而干式的则通过离合器从动盘上的摩擦片来传递扭矩。
）由于节省了相关液力系统，并且干式离合器本身所具有的传递扭矩的高效性（湿式离合器相比干式在换档滑摩时要消耗更多能量），因此干式系统很大程度地提高了燃油经济性。
同样是1.9TDI（105PS/77kw）的发动机，配备7档DSG变速箱的要比6档湿式双离合器变速箱节省超过10%的燃油。
由于干式扭矩传输比湿式的小些，所以用在小排量车上的比较多，湿式的较多用在大排量车上。
2.4本章小结
本章对双离合器自动变速器的基本组成和结构进行了介绍，还对其工作原理进行了讲述，通过对干湿式离合器的比较，了解他们的优缺点
第三章双离合器自动变速器的应用技术
3.1双离合器自动变速器的优缺点
3.1.1双离合器自动变速器的优点
（1）变速器没有变距器，也没有离合踏板。
（2）变速器在传动过程中的能耗损失非常有限，大大提高了车辆的燃油经济性。
（3）车辆在加速过程中不会有动力中断的感觉，使车辆的加速更加抢进、圆滑。
百公里加速时间比传统手动变速器还短。
（4）变速器的动力传送部件是一台三轴式6前进挡的传统齿轮变速器，增加了速比的分配。
（5）变速器的多片式湿式双离合器是由电子液压控制系统来操控的。
双离合器的使用，可以使变速器同时有两个档位的啮合，使换挡操作更快捷。
（6）变速器也有手动和自动两种控制模式，除了排挡杆可以控制外，方向盘还配备有手动控制换挡按钮，在行驶中，两种控制模式之间随时切换。
（7）选用手动模式时，如果不做升档操作，即使油门踩到底，变速器也不会升档。
（8）换挡逻辑控制可以根据司机的意愿惊醒换挡控制。
（9）在手动控制模式下，可以跳跃降档。
3.1.2双离合器自动变速器的缺点
（1）结构复杂，零部件数量多，技术难度大，制造工艺要求比较高，特别是中间的内外轴，成本相对较高。
（2）虽然在可以承受的扭矩上，双离合器自动变速器已经绝对能满足一般乘凉的要求，但是对于激烈的使用还是不够。
因为如果是干式的离合，则会产生太多的热量，而湿式的离合，摩擦力又不会够。
3.2双离合自动变速器的未来研发应对策略
未来的变速器将对传动效率和换挡舒适性提出更高的要求，同时更加小型化。
博格华纳DualTronic双离合器自动变速器技术的结构将会变得更加紧凑，摩擦材料的耐热性能进一步提高，控制更加精确，液压系统零部件的泄露量更低，使得双离合器自动变速器的效率进一步提高。
同时随着混合动力汽车的发展，对变速器技术也提高了新的挑战。
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