劉平 朱先明

摘要：根據(jù)DQ200干式雙離合變速器的特殊換擋模式，為了降低離合器在換擋過程中打滑率，減小車輛低速起步時抖動顫振和換擋沖擊，改善DQ200干式雙離合變速器換擋品質(zhì)。首先，獲取DQ200換擋過程中離合器自適應(yīng)曲線;其次，引入電磁離合器得到電磁離合器介入后離合器的自適應(yīng)曲線;最后，對電磁離合器介入前后離合器自適應(yīng)曲線進(jìn)行對比驗(yàn)證。研究結(jié)果對改善DQ200換擋品質(zhì)有十分重要的指導(dǎo)意義。

Abstract： According to the special shift mode of DQ200 dry dual clutch transmission， in order to reduce the slip rate of clutch in the shift process， reduce the jitter and shift impact when the vehicle starts at low speed， and improve the shift quality of DQ200 dry dual clutch transmission. Firstly， the adaptive curve of clutch in DQ200 shift process is obtained; Secondly， the electromagnetic clutch is introduced to obtain the adaptive curve of the clutch after the electromagnetic clutch is involved; Finally， the adaptive curves of clutch before and after electromagnetic clutch intervention are compared and verified. The research results have very important guiding significance for improving the shift quality of DQ200.

關(guān)鍵詞：DQ200;干式雙離合;電磁離合器;換擋品質(zhì)

Key words： DQ200;dry double clutch;electromagnetic clutch;shift quality

中圖分類號：U463.99? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）23-0207-02

0? 引言

DQ200是由大眾公司與博格華納公司共同研發(fā)的7速干式雙離合變速器，是目前汽車市場中非常先進(jìn)的自動變速器之一，有著結(jié)構(gòu)簡單，換擋速度快，傳遞效率高（大于90%）等優(yōu)點(diǎn)，廣泛配備在朗逸、高爾夫，速騰等扭矩不大于250N·M的車型上;換擋品質(zhì)是衡量汽車舒適性的重要指標(biāo)，同時也是影響汽車行駛安全的關(guān)鍵要素;DQ200干式雙離合系統(tǒng)在低速起步時出現(xiàn)抖動顫振和換擋沖擊是目前亟待解決的問題之一。電磁離合器是一種利用電磁力產(chǎn)生壓緊力或排斥力的電磁裝置。

本文以電磁離合器裝置為載體，以期實(shí)現(xiàn)DQ200換擋品質(zhì)的改善，提高汽車舒適性和行駛的安全性。

1? 研究的意義

1.1 引入電磁離合器改善換擋品質(zhì)的研究有助于突破DQ200離合器壽命的技術(shù)瓶頸

DQ200具備7個前進(jìn)擋和1個倒車檔，是一款7速干式雙離合變速器，有著換擋速度快，傳遞效率高等優(yōu)點(diǎn);隨著檔位數(shù)的增加，換擋平順性提高，但同時離合器工作的次數(shù)也相應(yīng)增加，工作時產(chǎn)生的熱量也進(jìn)一步增加，從而加劇壓盤、摩擦片表面出現(xiàn)燒蝕點(diǎn)、硬化點(diǎn)，離合器片過度磨損，造成離合器壓盤和摩擦片接合后發(fā)生抖動，造成換擋沖擊，從而加劇雙離合的磨損。

在干式雙離合變速器領(lǐng)域，換擋品質(zhì)是衡量變速器是否需要維修或更換的重要指標(biāo)。目前，提高干式雙離合變速器的換擋品質(zhì)主要是通過降低發(fā)動機(jī)扭矩和更換材質(zhì)較軟的離合器摩擦片來實(shí)現(xiàn)。降低發(fā)動機(jī)扭矩對汽車的動力性有著重大的影響，尤其是在車輛超車過程中，不利于車輛的安全行駛。更換材質(zhì)較軟的摩擦片一定程度上可以提高換擋平順性，但是摩擦片的壽命會大大降低，維護(hù)成本大大提高，不利于干式雙離合器的可持續(xù)性發(fā)展。因此，引入電磁離合器可大大降低離合器的磨損，提高離合器的壽命，在保證換擋平順的同時突破離合器壽命短的技術(shù)瓶頸。

1.2 引入電磁離合器改善換擋品質(zhì)的研究有利于保障搭載DQ200的汽車行駛安全

雙離合作為DQ200的重要組成部分，在DQ200的工作過程中起到至關(guān)重要的作用。因DQ200干式雙離合變速器問題導(dǎo)致的事故中，主要是雙離合部分出現(xiàn)故障。由于雙離合的過度磨損、燒蝕及硬化點(diǎn)等問題，在汽車行駛過程中不斷產(chǎn)生不規(guī)律的換擋頓挫和沖擊，尤其是在高速行駛時，更容易引發(fā)交通事故。因此，引入電磁離合器進(jìn)行輔助，可大大提升換擋品質(zhì)，從而保障行車安全。

2? 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外關(guān)于由雙離合器導(dǎo)致?lián)Q擋沖擊故障的解決方案主要是控制扭矩和更換離合器摩擦片兩種。

控制扭矩的解決方案是通過限制發(fā)動機(jī)在變速器換擋過程中的扭矩輸出，或者是當(dāng)檢測到離合器打滑率比較高時，降低發(fā)動機(jī)的扭矩，從而降低雙離合器在結(jié)合和分離過程中的磨損;同時降低離合器因摩擦產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而減少離合器的燒蝕點(diǎn)、硬化點(diǎn)及磨損，達(dá)到較小換擋沖擊和提高離合器壽命的目的。此方案在一定程度上能提升換擋的品質(zhì)和提高離合器的壽命，但同時會帶來動力性降低的負(fù)面影響，尤其是在高速超車過程中，此方案甚至?xí)?dǎo)致交通事故的發(fā)生，因此該方案并不非常適合應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。

更換離合器片的解決方案是通過更換材質(zhì)偏軟、摩擦系數(shù)相對較低的離合器摩擦片達(dá)到在換擋桿過程中因離合器片燒蝕、硬化帶來的換擋沖擊和換擋不平順的問題，從而提升換擋品質(zhì)。該方案在一定程度上能有效降低換擋的沖擊和不平順問題;但是由于離合器摩擦片材質(zhì)變軟，摩擦系數(shù)降低，導(dǎo)致離合器片在換擋過程的接合和分離過程中更容易磨損，摩擦片的壽命大大降低;原來可以使用幾年或運(yùn)行十來萬公里的摩擦片，在更換材質(zhì)較軟的摩擦片后，最低只能使用1-2個月的時間，由此帶來的維護(hù)周期短，維護(hù)成本高的問題不能得到有效解決，成為制約干式雙離合變速器發(fā)展的重要原因;此外，摩擦片的摩擦系數(shù)降低，從某種方面來看，也會導(dǎo)致離合器發(fā)熱量增加，也會帶來很大的負(fù)面影響。

綜上所述，目前市場上針對雙離合器故障的解決方案都有很大的弊端，治標(biāo)不治本，不能徹底、有效的解決問題。本研究將對換擋過程中雙離合器的工作過程進(jìn)行深入探索，引入電磁離合器輔助雙離合器進(jìn)行工作;結(jié)合汽車轉(zhuǎn)速信號、變速器輸入轉(zhuǎn)速信號和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以期實(shí)現(xiàn)DQ200換擋品質(zhì)的改善，提高汽車舒適性和行駛的安全性。

3? 研究目標(biāo)

①實(shí)現(xiàn)電磁離合器的有效控制，滿足離合器使用壽命的要求。本目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要引入電磁離合器對傳統(tǒng)的雙離合器工作過程進(jìn)行改進(jìn)，并對改進(jìn)后的雙離合器工作過程進(jìn)行驗(yàn)證，在保證有效控制的同時提升離合器的使用壽命，滿足實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的需要。②實(shí)現(xiàn)電磁離合器的精準(zhǔn)控制，滿足搭載DQ200的汽車安全行駛的需要。本目標(biāo)可以分解為幾個子目標(biāo)：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、雙離合變速器輸入轉(zhuǎn)速傳感器的數(shù)據(jù)采集、發(fā)動機(jī)控制單元和變速器控制單元的控制策略、電磁離合器控制系統(tǒng)的嵌入以及電磁離合器的精準(zhǔn)控制。

4? 研究內(nèi)容

本研究以電磁離合器為基礎(chǔ)，首先選擇發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)、雙離合變速器輸入轉(zhuǎn)速等參數(shù)，對雙離合的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測;然后嵌入電磁離合器控制系統(tǒng)，對雙離合器的接合和分離過程進(jìn)行干預(yù)，然后使用試驗(yàn)數(shù)據(jù)（離合器打滑率）進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)雙離合器工作過程的有效、快速和精準(zhǔn)控制。

具體來說，本研究內(nèi)容分為4部分：①發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和變速器輸入轉(zhuǎn)速傳感器的數(shù)據(jù)采集。②嵌入電磁離合器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電磁離合器的控制。③設(shè)計(jì)電磁離合器控制試驗(yàn)，并計(jì)算實(shí)現(xiàn)控制后的離合器打滑率。④使用試驗(yàn)數(shù)據(jù)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)電磁離合器的精準(zhǔn)控制。

5  仿真分析結(jié)果以及數(shù)據(jù)

如圖1所示，圖中所示離合器自適應(yīng)曲線為離合器的控制要求，紅色線為MIN線，藍(lán)色線為MAX線，離合器自適應(yīng)曲線在兩者之間的區(qū)域?yàn)樽罴?，否則不符合要求。

優(yōu)化前的DQ200干式雙離合變速器換擋過程中離合器的自適應(yīng)曲線如圖2所示。由圖可知，優(yōu)化前的DQ200在換擋過程中，離合器自適應(yīng)曲線超出最佳范圍，因此，在起步和換擋過程中容易出現(xiàn)抖動和沖擊。

引入電磁離合器輔助干式雙離合完成換擋過程中離合器的分離和結(jié)合，可在換擋過程中快速完成離合器的分離和結(jié)合，并減少摩擦片結(jié)合帶來的沖擊和模式，從而改善DQ200換擋品質(zhì)。優(yōu)化后的離合器自適應(yīng)曲線如圖3所示。由圖可知，優(yōu)化后的離合器自適應(yīng)曲線基本處于最佳范圍內(nèi)，符合控制要求。

6? 優(yōu)化前后對比

如圖4所示，粉色線為優(yōu)化后離合器自適應(yīng)曲線，黑色線為優(yōu)化前離合器自適應(yīng)曲線。通過對比，粉色線基本處于離合器控制要求區(qū)域內(nèi)，符合控制要求;黑色線則完全處于最佳區(qū)域之外，還有較大的優(yōu)化空間。因此，引入電磁離合器確實(shí)可以改善DQ200的換擋品質(zhì)。

7? 結(jié)論

①在DQ200換擋過程中，對離合器的正確干預(yù)確實(shí)可以改善換擋品質(zhì);②引入電磁離合器對DQ200換擋品質(zhì)的提升有顯著效果。

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