双离合自动变速器.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流双离合自动变速器.精品文档.DSG双离合自动变速器的结构控制原理摘要：以6速湿式双离合自动变速箱与7速干式双离合自动变速箱为例简要介绍了DSG双离合自动变速箱的结构，原理以及工作过程。1 概述1.1 DSG双离合变速器起源双离合变速器标准的名字叫DCT，全拼为Double Clutch Transmission 或者Dual Clutch Transmission ，直译就是双离合变速器的意思，DSG是大众集团的双离合变速器的专用名字，全拼为Direct Shift Gearbox中文直译为“直接换挡变速器” DSG有别于一般的半自动变速箱系统，它是基于手动变速箱而不完全是自动变速箱，因此，它也是AMT（机械式自动变速器）的一员。DSG的起源就如其他汽车高科技一样，其设计都来自赛车运动，因此DSG变速器十分能够满足驾驶者对操控感觉的需求，同时在民用量产时，由于它的“基于手动变速箱”这一本质，使得车辆较为节油，实现了现代社会汽车消费者的“操控和节油并存”双重需求，也为喜欢手动变速器的驾驶者提供了最佳选择。1.2 DSG双向离合器工作状态DSG通过与变速箱控制模块相联的电磁阀来调节控制双离合器的结合压力。发动机动力通过曲轴和一个双质量飞轮传递到双离合器。离合器 1负责控制奇数档，离合器 2 负责控制偶数档和倒档。相当于将两套变速系统合二为一。DSG变速箱系统所包含的智能电子液压换档控制系统、双离合器、双动力输入轴和三个驱动轴共同完成复杂的换档操作。操控系统指挥换档齿轮在比当前运行档位高一级的档位上“待命”，随时进入工作状态，以实现快速换档。如当车辆以第6档行驶时，第7档齿轮就已经啮合，处于“待命”状态了，只是还没有被“激活”（未与离合器结合）。当达到理想的换档速度时，与第6档结合的离合器2分离，同时，控制第7档的离合器1 则迅速结合，就挂上了第7档。整个换档过程仅仅在百分之几秒内即顺利完成。2 双离合变速箱的核心技术2.1 双离合的干湿区别双离合器当然是双离合变速箱最重要基础构成部分，然而却不像单独的一个离合器那么简单，单独的一个离合器可以使用简单的压盘实现，而双离合器则需要更加精准的位置变化。因为离合器的离合器片的接触和分离其实是很小的动作，当结合的时候需要用很大的压力把它们压在一起，而离开的时候也需要保证他们能彻底分开，而不能拖泥带水。双离合器分为干式和湿式两种，他们的区别就是湿式的离合器里面是有散热用的油，而干式的没有。湿式的离合相对比较先进，因为离合器里面的离合器片在换挡的时候会产生摩擦，湿式的离合器更有助于控制温度。但是干式的离合器并不是不好，干式的离合器的摩擦力更大，带来的动力传递更直接，结构也更加简单，体积也可以做得更小。2.2 空心轴 发动机输出动力，必然是从一个轴上输出动力，而车轮获得驱动，也需要从一个轴上输入动力。但是双离合设计的最根本的初衷就是利用两个离合一个工作一个准备的特点通过两路传递动力。设计者非常巧妙的设计了空心轴的设计，也就是说有一个轴其实是个管子，里面再套一个轴，分时传递动力。     这样的设计很巧妙的解决了动力传输和占用空间之间的矛盾，虽说巧妙，但是真正的制造过程却要求更高的精度2.3 电控液压系统  双离合变速箱的内部动作由于需要精准的操作，所以已经不能用人力控制了，而是使用电动液压来控制换挡动作，任何一个换挡动作其实都是一个电信号。2.4 双离合器的布局问题 双离合器部分还有一个重要的事情，就是离合器的布局。目前我们能够见到的有两种布局：内外双环布置和前后纵列布置。    内外双环布置是目前大众在用的，这种设计更加紧凑，占用空间更小。    前后纵列布置目前在日产GT-R上有应用，虽然占用空间大，但是会更加耐用，散热也相对比较好解决。3 DSG双离合变速器的工作原理3.1 DSG工作原理：双离合变速器的技术关键就在于双离合，也就是有两个离合器，其中一个负责奇数档（1、3、5、7挡），另一个离合器负责偶数档（2、4、6挡）。DSG 可以想象为将两台手动变速箱的功能合二为一，并建立在单一的系统内，他没有液力变矩器也没有行星齿轮组。从齿轮部分乍一看很像一台手动变速器，因为它有同步器，但不同的是他用“双”离合器控制与发动机动力的通断，这两台自动控制的离合器，由电子控制及液压推动，能同时控制两组离合器的运作。当变速箱运作时，一组齿轮被齿合，而接近换挡之时，下一组挡段的齿轮已被预选，但离合器仍处于分离状态；当换挡时一具离合器将使用中的齿轮分离，同时另一具离合器齿合已被预选的齿轮，这四个动作都是在电控单元的控制和作用下同时进行的，因此变速反应极快，在整个换挡期间能确保最少有一组齿轮在输出动力，令动力没有出现间断的状况。要配合以上运作，DSG的传动轴被分为两条，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 及倒挡，而外面空心的传动轴则连接2、4及6挡，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。例如当汽车在3档行使时，4档齿轮就处于预备状态，但是尚未启用。一旦达到完美转换点，其它档位的齿轮闭合，第3档齿轮的离合器打开，同时激活第4档。离合器的开关在此过程中同时进行，产生上述所说的平稳转换。这个转换过程只需要在极短的几毫秒中完成。热衷运动感受的驾驶员还会体验到触摸按钮就进行齿轮转换的感觉。在S档运动模式下，发动机和变速器配合可以带来更高的转速和更顺畅的自动换档，从而带来更高的转换动力。3.2“湿式”DSG工作原理：“湿式”双离合器，其双离合器为一大一小2组同轴安装在一起的多片式离合器，分别连接1、3、5档以及倒档和2、4、6档齿轮。“湿式”是指双离合器安装于一个充满液压油的封闭油腔里。这种“湿式”结构具有更好的调节能力和优异的热容性，因此能够传递比较大的扭矩。 6档DSG可匹配最大扭矩350牛米的发动机。目前在中国市场，迈腾1.8TSI和2.0TSI两款国产车型以及大众汽车CC、R36、EOS、Scirocco、迈腾3.2 FSI等大众汽车进口车型都装备了6档DSG。这也是目前发生技术问题的DSG。3.3“干式”DSG工作原理：“干式”双离合器，其双离合器由3个尺寸相近的离合器片同轴相叠安装组成。位于两侧的2个离合器片分别联接1、3、5、7档和2、4、6档以及倒档齿轮，中间盘在其间移动，分别与2个离合器片“结合”或“分离”，通过切换来进行换挡。因为它的“双离合器”不是像6档DSG那样安装于封闭油腔里，所以，被称为“干式”双离合器。“干式”双离合器结构简单，因而效率更高。但是“干式”离合器自身结构的固有特性使它能够承受的最大扭矩比“湿式”离合器要低。7档DSG可匹配最大扭矩250牛米的“较小”的发动机。一般认为，“干式”是较“湿式”更为先进的。简单概括二者的长处就是：“干式”双离合器结构简单，因而效率更高，更平稳经济。相对结构繁琐的“湿式”而言，故障率也较少。而“湿式”则显得动力更为强劲。虽然最基本的“双离合”原理是一样的，但整体的工作原理却相差甚远4 DSG双离合器变速器的优缺点DSG变速箱也有手动和自动两种换档模式。在行驶中，两种换档模式之间可以随时切换。此外DSG变速箱的系统效率更高，在换档过程中微小的功耗损失和更短的换档时间，能使整个换档过程达到最高效率，从而降低了能量的损耗，提高了加速性和车辆燃油经济性。与采用液力变矩器的传统自动变速箱相比，DSG变速箱可使车辆的燃油消耗降低高达10%20%。根据采用的离合器形式不同，大众汽车目前主要有采用湿式离合器的6速DSG双离合变速箱和采用干式离合器的7速DSG双离合变速箱。4.1 6速DSG湿式双离合器（大众内部代号DQ250）“湿式”是指双离合器安装于一个充满液压油的封闭油腔里。这种“湿式”结构具有更好的调节能力和优异的热容性，因此能够传递比较大的扭矩。6速DSG可匹配最大扭矩350牛米的发动机。主要用于高排量或主打操控性的车型如：高尔夫GTI 迈腾 4.2 7速DSG干式双离合器（大众内部代号DQ200）7速DSG变速箱的“干式”双离合器结构简单，简化了相关的液力系统，通过其从动盘上的干式摩擦片来高效传递扭矩，因此，它的系统效率更高，更省油。7速DSG双离合自动变速箱可匹配最大扭矩250牛米的“较小”的发动机，因此比较适合与小排量发动机匹配应用。7档DSG变速箱长369毫米，重量仅为70公斤 （6档DSG为93公斤)，由大约400个零部件组成。7档 DSG突出的亮点是采用“干式”双离合器，与采用在冷却油槽中以“湿式”运行多片式双离合器的6档 DSG 相比，这一设计使变速箱系统的效率显著提高。7档DSG变速箱省去了吸滤器、油冷器以及变速箱壳体中的高压油管。另外，7档 DSG的电液控制是独立于变速箱油的循环系统之外，该系统可以设定更高的系统工作压力，使执行机构的效率提高。7档DSG配合90kW TSI发动机令高尔夫轿车创造了平均油耗是5.9L/100km的低油耗新记录。而配备90kW TSI发动机、6档手动变速箱的高尔夫百公里油耗为 6.3 升。同时，CO2排放也从149g/km 降低到139g/km。4.3 DSG变速器的杰出优势和传统的手动档相比，使用更方便，因为说到底，它还是一个自动变速器，只是使用了DSG的新技术，使得手动变速箱具备自动性能，同时DSG变速器旨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器的驾驶者们提供了最佳选择。DSG带来低油耗的同时，车辆性能方面没有任何损失，同样具有出色的加速性和最高时速，并且与传统自动变速器一样可以实现顺畅换档，不影响牵引力。配备了DSG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器更加迅捷。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。更加令人印象深刻的是，在性能提高的同时，大大改善了汽车的燃油经济性，配备DSG的车型百公里油耗只有8.0升，与手动档车型相当。双离合变速器的换挡时间非常短，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器更加迅捷，只有不到0.2秒。因为换挡速度快，又不会因为人的技术干扰，所以DCT的每次换挡时的顿挫感已经小到了人体会不到的地步，使之舒适性更强。DSG变速器与传统自动变速器有着明显的区别，DSG从一开始就没有采用扭矩变换器。这款变速器不是在传统概念的自动变速器基础上生产出来的，设计DSG的工程师们走了一条具有革新性的全新技术之路，巧妙地把手动变速器的灵活性和传统自动变速器的方便性结合在一起，使其比手动档换档更快速、顺畅，动力输出不间断。5以DQ250与DQ200为例说明DSG双离合变速器5 .1 DQ200（7速干式）与DQ250（6速湿式）的区别 了解过基本原理，下面带大家具体解析一下这两款变速箱的相同和不同点。DQ200和DQ250除了之前提到的扭矩和前进档位数不同外，技术原理和实施方式基本相同，只不过由于分别采用了干式和湿式的扭矩传递方式，导致了内部结构有所差异。传递效率：按照血统来说，DQ200还应该得叫DQ250一声“前辈”，因为它最初是基于DQ250发展演变而来。具体来说，DQ250传递扭矩是通过浸没在油中的湿式离合器摩擦片来完成，而DQ200的扭矩则通过离合器从动盘上的摩擦片来传递，正是这一介质差异才使DQ200的变速箱效率最终要高于DQ250。结构和重量：与DQ250不同，DQ200有三个输出轴：1-4档连接到输出轴1，5-7档位连接到输出轴2，倒档和驻车锁止器连接到输出轴3；DQ200省去了DQ250上使用的过滤器、油冷器以及变速箱壳体中的高压油管等零部件，发动机重量也由94kg精简到了74kg。DQ200与普通手动变速箱一样，变速箱机油（ATF油）只用于内部齿轮和轴承的润滑和冷却，其中的电液控制系统是独立于变速箱机油循环系统之外的，该系统可以设定更高的系统工作压力，使执行机构效率更高。正是基于以上原因，DQ200仅需1.7升ATF油，而DQ250则需要6.5升。当然，DQ250也有DQ200无法替代的优势，它所受的传递扭矩载体和工作温度的限制要比DQ200小很多，所以它可以传递的最大扭矩也要高于DQ200。DQ250适用于那些大排量、高扭矩的自然吸气与涡轮增压发动机，而DQ200更适用那些低扭矩、注重燃油经济性的车型。齿比和燃油经济性：DQ200与DQ250各前进档位齿比对照表变速箱型号:DQ200DQ2501档3.7643.4612档2.2722.1503档1.5311.4644档1.1211.0785档1.1761.0936档0.9510.9217档0.795 变速箱的前进档位数越多，也就意味着各档位之间的齿比越紧密，换挡时将拥有更良好的平顺感。通过图表可以看出，DQ200的7档的齿比要比DQ250最高档位低很多，这除了表明DQ200换挡时将比DQ250更加平稳，还预示着在同等情况下，变速箱工作在最高档位时，DQ200的耗油量要比DQ250更低。5.2 目前存在的问题5.2.1降档抖动：这种现象从最早使用DQ250的迈腾，到最新的高尔夫6代一直都存在。具体表现是由高档位降档时，车身会有轻微抖动感，目前还没有明确的解决办法。5.2.2变速箱可能产生过热导致无法工作：这个问题发生在使用DQ250的迈腾车型上，DQ200尚没有发现。具体表现为车辆行驶时变速箱会突然跳至N档，控制面板上P、R、N、D、S档位灯同时亮起，车辆也同时失去动力。一汽大众对此事件的答复是：某批次的DSG变速箱的油温感应器质量有缺陷，4S店将负责免费更换新的油温感应器。理论上分析：这两个单元负责监测滑阀箱温度、开启过热程序和相互监测的功能。当油温传感器失效后，离合器严重摩擦产生的大量热量，导致ATF油温超过138°C时，ECU将降低发动机功率输出，当ATF油温超过145°C时，离合器停止供油，离合器将处于断开位置。如上所述，这便是DSG变速箱罢工的一种可能原因。结论装备了自动变速器的汽车，在行驶时自动变速器能根据发动机负荷和道路阻力的变化情况，在一定范围内自动无级变速。此外，自动变速器还具有许多优点：使汽车起步、加速平稳；防止因过载或因离合器及节气门踏板配合操作不当导致的发动机熄火；自动变速器的液力元件能吸收传动系统的振动及减小动载荷，较大幅度地延长了发动机和传动系统的寿命；自动变速器还能提高汽车加速性、平均车速和乘坐舒适性正因为自动变速器的优点众多，越来越受到消费者的喜爱，各大汽车生产厂商也广泛采用了自动变速器。同时，自动变速器的试验台设计与开发也逐渐得到国内科研机构和生产厂家的重视。目前，国外自动变速器台架测试技术已经比较成熟，可以对自动变速器的一些特性进行检测，如空载或有负荷情况下的加速及减速换挡特性，1、2、3、4前进挡、倒挡的滑差测定，各种工况下的各种油压等。这些设备技术含量高、测试精度高，但购置费用较高，只有一些经济发达地区的个别大型维修部门从国外厂家购买了试验台，但仅仅几台试验台远远满足不了我国各地众多轿车维修单位的需要。