陳裕棋　曾輝

摘 要：換擋快是DCT的優(yōu)點(diǎn)之一，如何確保DCT所有檔位換擋都快，這對(duì)于DCT換擋控制的要求非常關(guān)鍵。文章主要對(duì)雙離合器變速箱汽車(chē)動(dòng)力降檔時(shí)間的進(jìn)行分析與研究，通過(guò)優(yōu)化雙離合器變速箱的換擋方式和策略來(lái)優(yōu)化縮短動(dòng)力降檔時(shí)間，使變速箱能更快的完成換擋。

關(guān)鍵詞：汽車(chē) 雙離合器變速箱 動(dòng)力降檔 換擋時(shí)間

Analysis and Research on Optimizing the Shift Time of Dual-clutch Transmission Automobile Power Downshift

Chen Yuqi，Zeng Hui

Abstract：Fast gear shifting is one of the advantages of DCT. How to ensure that all gears of DCT shift quickly is very critical to the requirements of DCT shift control. The article mainly analyzes and researches the power downshift time of dual-clutch gearbox vehicles. By optimizing the shift mode and strategy of the dual-clutch gearbox， the power downshift time is optimized and shortened， so that the gearbox can shift faster.

Key words：automobile， dual-clutch gearbox， power downshift， shift time

1 引言

隨著國(guó)內(nèi)乘用車(chē)市場(chǎng)的日趨成熟，中國(guó)已經(jīng)發(fā)展成為乘用車(chē)保有量大國(guó)。目前雙離合變速箱的汽車(chē)占比越來(lái)越多，是當(dāng)前乘用車(chē)市場(chǎng)的主流之一[1]。換擋時(shí)間過(guò)長(zhǎng)是在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中遇到的常見(jiàn)問(wèn)題，特別是多個(gè)檔位的動(dòng)力降檔，比如7檔降3檔，4檔降2檔等。文章中重點(diǎn)分析研究雙離合變速箱多個(gè)檔位的動(dòng)力降檔，以及如何優(yōu)化縮短換擋時(shí)間。

2 多個(gè)檔位的動(dòng)力降檔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)原因

雙離合變速箱簡(jiǎn)稱(chēng)DCT，DCT有許多優(yōu)點(diǎn)，例如：換擋快、省油、舒適性、在換擋過(guò)程中，幾乎沒(méi)有扭矩?fù)p失等等。雙離合變速器的換擋時(shí)間非常短，比手動(dòng)變速箱的速度還要快，但DCT變速箱并非所有的換擋時(shí)間都很快，比如：DCT多個(gè)檔位動(dòng)力降檔的換擋時(shí)間達(dá)到2.3s左右，對(duì)于DCT換擋快這個(gè)優(yōu)點(diǎn)相違背。多個(gè)檔位的動(dòng)力降檔為什么需要2.3s的時(shí)間來(lái)完成換擋，首先需要從DCT的結(jié)構(gòu)原理來(lái)說(shuō)明[2]，以格特拉克的一款濕式雙離合變速箱7DCT300為例，該款變速箱有兩個(gè)離合器，一個(gè)離合器控制奇數(shù)擋位，另一個(gè)離合器控制偶數(shù)擋位，兩個(gè)奇數(shù)檔位的降檔或兩個(gè)偶數(shù)檔位的降檔不能只通過(guò)單個(gè)離合器來(lái)完成換擋，而是需要借助另一個(gè)離合器來(lái)完成換擋。例如4降2，如果僅僅由偶數(shù)擋位離合器直接控制，則離合器分離后，需要4擋撥叉脫開(kāi)，2擋撥叉結(jié)合，然后該離合器再次結(jié)合，這個(gè)過(guò)程會(huì)出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)力中斷，類(lèi)似于AMT變速箱的換擋。DCT為了避免換擋過(guò)程中動(dòng)力中斷，在4檔降2檔的過(guò)程中短暫借助于3擋，于是4-2變成4-3和3-2兩次連續(xù)降擋，因此換擋時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)，甚至比5-2的時(shí)間更長(zhǎng)，因?yàn)?-2是從奇數(shù)檔位換到偶數(shù)檔位，不需要借助中間擋位換擋。一個(gè)正常的動(dòng)力降到過(guò)程，可以簡(jiǎn)單的分成兩個(gè)部門(mén)，第一部分是調(diào)速階段（Ratio phase），第二部分是扭矩交換（torque transfer）。如下圖1是一個(gè)單個(gè)檔位不同軸的換擋過(guò)程：

如圖1所示整個(gè)換擋的時(shí)間是T=t1+t2， 那么完成一個(gè)4檔降2檔需要經(jīng)歷兩次單個(gè)檔位不同軸的換擋，換擋時(shí)間近似于2T，所以換擋時(shí)間會(huì)過(guò)長(zhǎng)。

如圖2所示是一個(gè)完整的4檔降2檔的換擋過(guò)程：1—換擋轂1， 2—換擋轂2， 3—輸入軸1轉(zhuǎn)速，4—輸入軸2轉(zhuǎn)速，5—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，6—發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，7—離合器1扭矩，8—離合器2扭矩，9—離合器1狀態(tài)位，10—離合器2狀態(tài)位，11—油門(mén)踏板，t1—換擋轂1從空檔位置轉(zhuǎn)到3檔位置，t2—離合器1預(yù)沖油的時(shí)間，t3—離合器扭矩交換時(shí)間，t4—換擋轂2從4檔轉(zhuǎn)到2檔位置，t5—離合器2預(yù)沖油的時(shí)間，t6—離合器扭矩交換時(shí)間，t7—調(diào)速階段1的時(shí)間， t8—調(diào)速階段2的時(shí)間。圖2是一個(gè)在實(shí)車(chē)上測(cè)試的一組數(shù)據(jù)，整個(gè)的換擋時(shí)間T=t1+t2+t3+t4+t5+t6，其中：t7=t1+t2，t8=t4+t5，所以T=t7+t3+t8+t6。

3 優(yōu)化動(dòng)力降檔時(shí)間方案

方案1：優(yōu)化換擋轂的預(yù)選檔的策略來(lái)縮短換擋T時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)前換擋轂的預(yù)選檔策略是當(dāng)踩大油門(mén)觸發(fā)4檔降2檔后，換擋轂2才開(kāi)始從空檔的位置轉(zhuǎn)到3檔的位置，即時(shí)間t1。我們可以通過(guò)對(duì)變速箱的標(biāo)定進(jìn)行優(yōu)化，如圖3所示優(yōu)化后的預(yù)選檔策略是在踩大油門(mén)觸發(fā)4檔降2檔之前可以讓換擋轂1先從空檔的位置轉(zhuǎn)至3檔的位置，從而可以省去t1的時(shí)間，換擋直接從t2開(kāi)始。

方案2：優(yōu)化前半段（即4檔降3檔）的換擋方式來(lái)縮短換擋時(shí)間。當(dāng)前的換擋方式是采用動(dòng)力不中斷的兩個(gè)離合器扭矩交換方式，可以通過(guò)優(yōu)化變速箱的軟件功能，在通過(guò)變速箱的標(biāo)定來(lái)豐富換擋方式，把扭矩交換的方式變成半斷開(kāi)的扭矩中斷的方式。如圖4所示當(dāng)觸發(fā)4檔降2當(dāng)時(shí)，離合器1的扭矩下降至0 N·m，接著離合器2的扭矩從0 N·m開(kāi)始上升，換擋過(guò)程中有段短暫的動(dòng)力中斷，當(dāng)換擋鼓1從空檔開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)至3檔時(shí)，離合器2的扭矩同時(shí)可以下降至0 N·m，當(dāng)換擋轂1轉(zhuǎn)至3檔位置時(shí)，離合器1開(kāi)始預(yù)沖油，預(yù)沖油結(jié)束后扭矩從0 N·m開(kāi)始上升，從而完成4檔降3檔的過(guò)程，換擋時(shí)間要小于扭矩交換式的4檔降3檔的時(shí)間，所以整個(gè)的4檔降檔的時(shí)有縮短。

方案3：把方案1和方案2的兩種策略結(jié)合起來(lái)一起優(yōu)化。換擋過(guò)程如圖5所示。

4 優(yōu)化結(jié)果

表1所示的數(shù)據(jù)是在某開(kāi)發(fā)DCT實(shí)車(chē)上采集的4組4檔降2檔的數(shù)據(jù)。

通過(guò)換擋時(shí)間T對(duì)比分析可知，方案1可以縮短0.45s的換擋時(shí)間，方案2可以縮短0.53s的換擋時(shí)間，方案3可以縮短0.73s的換擋時(shí)間，完成換擋的時(shí)間最短。但選項(xiàng)方案2和方案3，就要接受在換擋過(guò)程中有短暫的動(dòng)力中斷。最終方案的選擇，需要根據(jù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的實(shí)際情況去考慮和分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]李育賢，左培文.DCT變速器技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r與市場(chǎng)分析[J].汽車(chē)工業(yè)研究，2015，3：21-24.

[2]齊剛.DSG的結(jié)構(gòu)和原理[J].北京汽車(chē)，2006（1）：33-36.