徐瑞雪，尹良杰，陈加超，黄伟，张友皇

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230009）

DCT自动变速箱在升档过程中的离合器油压控制

徐瑞雪，尹良杰，陈加超，黄伟，张友皇

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230009）

双离合器自动变速箱（Double Clutch Transmission，简称DCT）。双离合器是 DCT 的主要部件，对其油压的精确控制是 DCT 电控系统开发的难点和关键。文章基于江淮某款双离合器自动变速箱的项目开发经验，用Simulink/StateFlow建立升档过程中的双离合器油压控制模型并进行仿真。

双离合器自动变速箱；换挡；双离合器油压控制；模型

引言

随着人们生活水平的提高和汽车工业的发展，人们对汽车的驾驶舒适性的要求越来越高。双离合器自动变速器（DCT）是在手动变速器基础上发展起来的一种新型自动变速器，不仅继承了AMT 传动效率高，价格便宜等优点，而且与AT、CVT和AMT相比具有燃油经济性好、结构紧凑、所需安装空间小，无动力中断等优点。DCT以其卓越的性能成为汽车企业争相研究和开发的重点。

1 DCT工作原理

DCT实现了手动变速箱的自动化。DCT主要由内外两个离合器（C1、C2）、外输入轴、内输入轴、同步器、换挡拨叉、从动轴1、从动轴2和输出轴构成。外离合器和外输入轴相连，控制着偶数档位；内离合器和内输入轴相连，控制着奇数档位。通过离合器的交替工作实现换挡过程。对于湿式双离合自动变速器，通过施加在离合器上油压的变化实现在档行驶、起步、蠕动、换挡等功能。DCT机械系统传动简图如图1所示。

2 DCT升档过程中的离合器油压控制

DCT换挡有四种形式，分别为：有油门升档、有油门降档、无油门升档和无油门降档。对于不同的换挡形式，对应于不同的离合器油压控制。本文将注重阐述DCT在升档过程中的离合器油压控制。

图1 机械系统传动简图

2.1 有油门升档离合器油压控制

有油门升档是指当油门开度大于零的情况下的升档过程。该情况下对应的离合器控制如图2所示。

图2 有油门升档控制示意图

由图2可知有油门升档控制分为六个阶段。本文以1档升2档为例，进行分析。

第一阶段：当车辆在档行驶时，离合器1完全结合，离合器2脱开。离合器1从动盘转速与发动机转速相同。由于拖曳扭矩离合器2从动盘转速与发动机转速相同。即

其中ω1为离合器1从动盘角速度，ω2为离合器1从动盘角速度，ωe为发动机角速度。

当驾驶策略决定要从1档升为2档时， 2档同步器开始结合。离合器2从动盘由于2档同步器的结合转速下降。此时离合器1从动盘转速、离合器2从动盘的转速与发动机的转速关系为：

其中i1为1档速比；i2为2档速比。

离合器1和离合器2的压力分别为：

其中Pc1为离合器1的压力；Pc2为离合器2的压力；Te为发动机传递的扭矩；μs为离合器1的主动盘与从动盘的静摩擦系数；n1为离合器1的摩擦片数；s1为离合器1的有效摩擦面积；Rz1为离合器1的有效摩擦半径。

第二阶段：离合器1从动盘转速依然等于发动机转速。此时离合器1从动盘转速、离合器2从动盘的转速与发动机的转速关系同式(2)。离合器2开始预冲压直到压力达到离合器2的kissPoint点。离合器1的压力开始缓慢下降。

离合器1和离合器2的压力分别为：

Pkisspoint2为离合器2在Kiss Point点的压力。Kiss Point点是离合器开始传递扭矩的临界压力。

第三阶段：离合器1和离合器2的油压开始交替。离合器1的油压继续下降直到降为Kiss Point点，而离合器2的油压从Kiss Point点继续上升。此时离合器1从动盘转速、离合器2从动盘的转速与发动机的转速关系同式(2)。离合器1和离合器2的压力关系为：

其中μd1、μd2分别为离合器1和离合器2的动摩擦系数；Rz2为离合器2的有效摩擦半径；n2为离合器2的摩擦片数；s2为离合器2的有效摩擦面积。

第四个阶段：将发动机传递的扭矩降低。根据如下公式：

其中T2=0；T1，T2表示离合器1和离合器2传递的扭矩。利用发动机扭矩控制，将发动机转速降为和离合器2从动盘的转速一致。此时离合器1从动盘转速、离合器2从动盘转速和发动机转速关系如下：

离合器2此时可以传递的扭矩值为：

利用发动机扭矩控制，将发动机的扭矩值提高使其等于离合器2此时可以传递的扭矩，关系式如下：

第五个阶段将1档所在的同步器脱开，此时离合器1从动盘转速开始下降。

第六个阶段离合器1从动盘由于拖曳扭矩其转速和离合器2从动盘转速相同。此时离合器1从动盘转速、离合器2从动盘转速和发动机的转速关系同式（1）。离合器1和离合器2的压力分别为：

2.2 无油门升档离合器油压控制

无油门升档是指当油门开度等于零的情况下的升档过程。该情况下对应的离合器控制如图3所示。

图3 无油门升档控制示意图

由图3可知无油门升档控制分为四个阶段。本文以1档升2档为例，进行分析。

第一阶段：当车辆在1档行驶时，离合器1完全结合，离合器2脱开。由于拖曳扭矩离合器2从动盘转速与发动机转速相同。离合器1从动盘转速、离合器2从动盘转速与发动机转速关系同式(1)。当驾驶策略决定1档升2档时，2档同步器开始结合。离合器2从动盘由于2档同步器的结合转速下降。此时离合器1从动盘转速、离合器2从动盘的转速与发动机的转速关系同式(2)。离合器1和离合器2的压力分别同式（3）和（4）。

第二阶段：离合器1从动盘转速依然等于发动机转速。此时离合器1从动盘转速、离合器2从动盘的转速与发动机的转速关系同式（2）。利用发动机速度控制，将发动机转速降为和离合器2从动盘转速一致。由公式(7)可知，若发动机的扭矩基本上无变化，发动机的转速减低。就要求离合器 1的传递的扭矩下降。离合器1传递的扭矩下降，要靠油压的降低来实现。与此同时离合器2开始预冲压直到压力达到离合器2的kissPoint点。此时离合器1从动盘转速、离合器2从动盘转速以及发动机转速的关系同式（8）。 当发动机转速与离合器2从动盘转速相同时，根据式(7),离合器1传递的扭矩要等于发动机传递的扭矩。离合器1和离合器2的压力分别同式(4)和(5)。

第三阶段：离合器1和离合器2的油压开始交替。离合器1的油压继续下降直到降为Kiss Point点，而离合器2的油压从Kiss Point点继续上升。此时离合器1从动盘转速、离合器2从动盘的转速与发动机的转速关系同式（8）。离合器1和离合器2的压力关系同式(6)。

第四个阶段：将1档所在的同步器脱开，此时离合器1从动盘转速由于拖曳扭矩其转速和离合器 2从动盘转速相同。此时离合器1从动盘转速、离合器2从动盘转速和发动机的转速关系同式（1）。离合器1和离合器2的压力同式(11)和式(4)。

3 DCT升档过程的仿真

根据对 DCT升档过程中的离合器油压控制的分析，用Matlab/Simulink建立DCT有油门升档和无油门升档的模型，并对其进行仿真，其仿真结果和分析一致。仿真结果分别如图4、图5、图6和图7所示。

图4 有油门升档工况下的发动机速度、输入1轴速度、输入2轴速度

图5 有油门升档工况下的离合器油压

图7 无油门升档工况下的离合器油压

4 结束语

DCT是基于平行轴式手动变速器发展而来的，它继承了手动变速器传动效率高、安装空间紧凑、重量轻、价格便宜等许多优点。而且，它与 AMT一样，可以尽量保护现有手动变速器的生产设备投资。另外，DCT实现了动力换挡，使换挡过程不再产生动力中断，这也吸收了 AT动力换挡品质好的优点开展对DCT的深入研究，不但可以直接开发设计自动变速器，而且它的一些结构也是目前国内外重点研究的混合动力车辆项目中传动系统的基本组成部分。因此，研究这种双离合器的工作过程和控制规律，对于开发新型的自动变速器和促进车辆混合动力传动技术的研究，既有实用价值，又有理论意义。

[1] 谭勇. DCT离合器分离接合规律的仿真研究[D].华中科技大学车辆工程,2007.

[2] 牛铭奎.双离合器式自动变速器换挡特性研究[D]. 吉林大学车辆工程,2004.

[3] Thomas Zurawka 汽车软件工程——原理-过程-方法-工具电子工业出版社.

[4] 陈伟.双离合自动变速器顺序换挡控制过程研究[D].东北大学车辆工程,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 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)12-214-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.070

徐瑞雪，女（1982-），软件开发经理，就职于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心变速箱研究院。