【正文】 器在同一時(shí)刻接合。離合器 1(CL1)與 奇數(shù)檔 相連 ，離合 器 2（ CL2）偶數(shù)檔 相連 。汽車的起動(dòng)和換擋過(guò)程都在試驗(yàn)中被模擬，由此來(lái)評(píng)估變速箱的換擋品質(zhì)和證實(shí)換擋控制策略的有效性。 Matlab/Simulink 作為一個(gè)模擬平臺(tái)用作開(kāi)發(fā)動(dòng)力學(xué)模型和整車動(dòng)力學(xué)的邏輯控制。與常規(guī) 自動(dòng) 變速器已經(jīng)成熟的技術(shù)相比 ，雙離合器自動(dòng)變速器的建模和控制仍然是一個(gè)全新的領(lǐng)域，并且與 DCT 設(shè)計(jì)和控制有關(guān)的技術(shù)也仍然處在 發(fā)展的初級(jí)階段。 許多研 究主要集中在汽車變速器的建模和控制部分，比如常規(guī)變速器 [46]，無(wú)級(jí)變速器 [7,8]和混合動(dòng)力系統(tǒng) [912]。 這兩個(gè)離合器在不同的速度中會(huì)輪流工作，并且在換擋過(guò)程中，通過(guò)控制離合器的結(jié)合會(huì)使變速器的動(dòng)力傳遞十分連貫。一種是只使用一個(gè)離合器，其本質(zhì)上就是在一個(gè)手動(dòng)擋變速器的基礎(chǔ)上增加了控制單元，通過(guò)這樣實(shí)現(xiàn)了離合器 工作 和換擋的自動(dòng)操作。而工業(yè)化生 產(chǎn)的自動(dòng)擋變速器已經(jīng)被改進(jìn)為燃耗效率不高于 %。 關(guān)鍵詞： 雙離合器動(dòng)變速器；自動(dòng)變速器 １ 引言 近年來(lái)在汽車制造業(yè)上，提高車輛駕駛的舒適性和燃油效率已經(jīng)成為了一個(gè)必然的趨勢(shì)。這個(gè)模型被用于研究在換擋過(guò)程中不同離合器的壓力狀況而引起的輸出轉(zhuǎn)矩變化情況。中文 8180 字 出處： Mechanism and Machine Theory, 2020, 42(2): 168182 雙離合變速器換擋動(dòng)力學(xué)及控制系統(tǒng)分析 Manish Kulkarni, Taehyun Shim, Yi Zhang 密歇根州迪爾伯恩大學(xué)，機(jī)械工程系， 美國(guó) 迪爾伯恩 48128 摘要 ： 雙離合變速器（ DCT）的換擋 是通過(guò) 由一個(gè) 離合器向另一個(gè)離合器在沒(méi)有摩擦干擾的情況下傳遞力矩來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而力矩的傳遞是 由于控制 了 離合器的滑移 。 而整車的動(dòng)態(tài)模型和邏輯控制是 采用 Matlab/Simulink 作為模擬平臺(tái) 。汽車 的起動(dòng)和換擋過(guò)程都在試驗(yàn)中被模擬，由此來(lái)評(píng)估變 速箱的換擋品質(zhì)和證實(shí)換擋控制的有效性。 手動(dòng)變速器的燃油消耗效率占總體效率的 %，它是各種變速器中燃油消耗效率最高的。 現(xiàn)在對(duì)于自動(dòng)變速器里的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)存在著兩種在技術(shù)上可行的設(shè)計(jì)。另外一種設(shè)計(jì)是在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間使用了一種雙離合器系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)克服了一個(gè)離合器這種設(shè)計(jì)的的缺點(diǎn)。 在汽車制造業(yè)中 ，使用分析建模的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力總成系統(tǒng)的預(yù)測(cè)和分析是一種常見(jiàn)的方法。 這個(gè)集成系統(tǒng)模型是在一般情況下開(kāi)發(fā)的代碼環(huán)境下或者在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)環(huán)境下工作的。其中，換擋的控制過(guò)程是用離合器的壓力分布作為控制信號(hào)的。 作為一個(gè)數(shù)據(jù)案例，這個(gè) 模型被應(yīng)用于一輛裝有雙離合器自動(dòng)變速器的汽車上來(lái)模擬在 開(kāi)放性工作情況下的狀態(tài) 。在實(shí)心軸上安裝有二檔、四檔、六檔和倒檔的齒輪，而空心軸上裝有一檔、三檔和五檔的齒輪。另一個(gè)離合器就保持分離狀態(tài)，其上齒輪空轉(zhuǎn)。將發(fā)動(dòng)機(jī)看做一個(gè)慣量，并且允許油門開(kāi)度作為輸入來(lái)在曲軸上 產(chǎn)生一個(gè)平均轉(zhuǎn)矩。離合器和同步器建模為將液壓作為控制信號(hào)的操縱摩擦元件。 *齒輪間不存在側(cè)隙。 *忽略溫度因素對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的影響?，F(xiàn)在將發(fā)動(dòng)機(jī)假設(shè)為一個(gè)平均力矩的發(fā)射器，其中并不包括能量 的傳送。 離合器 DCT 中的離合器 除了可以切斷發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置之間的動(dòng)力連接以外，還是改變齒輪嚙合的重要元件 。 T 表示在某一行車速度離合器完全嚙合時(shí)作用在離合器上的扭矩。在換擋過(guò)程中，齒輪嚙合和同步器工作并不是同時(shí)發(fā)生的。 4 系統(tǒng)建模 雙離合器自動(dòng)變速器 的動(dòng)力學(xué)模型圖示見(jiàn)圖 2。當(dāng)汽車在某一個(gè)檔位中行駛，并且變速箱可以提供發(fā)動(dòng)機(jī)與車輪之間的機(jī)械連接時(shí)，這個(gè)模型遵從于其中一組運(yùn)動(dòng)公式。 檔位確定時(shí)的工作性能 發(fā)動(dòng)機(jī)和輸入軸 dARLfdRRTWWVC???? ?? s i nR 2A 其中， Tm表示發(fā)動(dòng)機(jī) 總體 收到的扭矩， Ti/p表示輸入軸上受到的扭矩， Km和K1分別表示發(fā)動(dòng)機(jī)和輸入軸的硬度系數(shù)。θ o和θ w分別表示輸出軸和車輪的角位移， Ii/p表示輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， TCL1和 TCL2表示雙離合器 受 到的扭矩， Tim表示傳遞一、二、三、四檔速度的中間軸 1 以及傳遞五、六、倒檔速度的中間軸 2 上受到的扭矩 ，具體可以參照?qǐng)D 1 中所示。 it表示相應(yīng)的檔位傳動(dòng)比。 換擋過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)公式 在換擋過(guò)程中，離合器就不會(huì)再 處于結(jié)合狀態(tài)。然而，在發(fā)動(dòng)機(jī)和車輪之間平?jīng)]有機(jī)械連接 ，整個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性是由一組方程來(lái)決定的，具體見(jiàn)以下內(nèi)容。 iodd和 ieven分別 表示在換擋過(guò)程中，當(dāng)前檔位和下一檔位的齒輪齒數(shù)比。比如，在一檔換成二檔時(shí)， Ieq 可以通過(guò)以下式子進(jìn)行計(jì)算： 5 換擋控制邏輯 以上得到的動(dòng)力學(xué)公式都是 Simulink 平臺(tái)中仿真建模的組成部分。 圖 3 描繪了用于構(gòu)建 DCT 模型控制邏輯的決策塊部分 。在每個(gè)假設(shè)的 圖 3 決策邏輯塊 圖 22212 iIiIII sheq ??? （ 33） 圖 4 換擋規(guī)律圖 時(shí)間里，六種檔位變換的閾移速度根據(jù)當(dāng)時(shí)的油門開(kāi)度進(jìn)行了計(jì)算，這六種檔位變換為 12， 21， 23， 32 一直到 56 和 65。 換擋過(guò)程中的連續(xù)動(dòng)力學(xué)在 Stateflow/Simulink 平臺(tái)上進(jìn)行建模分析。如果將離合器控制不動(dòng)，則離合器兩邊的結(jié)構(gòu)都會(huì)以相同的角速度旋轉(zhuǎn)，此時(shí) 得相對(duì)角速度為 0。 離合器的接合時(shí)間比例也是其如何角速度下降為 0 速度的一個(gè)函數(shù) 。 在一檔的工作過(guò)程中，離合器 1 是完全接合的，離合器 2 是分離的 ， 2 檔齒輪已經(jīng)通過(guò)同步器 24 嚙合。 然而在換擋過(guò)程中，兩個(gè)離合器都在滑移同時(shí)都是部分接合的。 因此，在換擋過(guò)程中減少的扭矩值取決于兩個(gè)離合器的接合時(shí)機(jī)以及接合特性。 表 1 相關(guān)汽車數(shù)據(jù) 參數(shù)名稱 數(shù)值 發(fā)動(dòng)機(jī) 排量 V6 整車質(zhì)量 3000kg 輪胎半徑 輪胎有效滾動(dòng)半徑 差動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 . 2m 最終傳動(dòng)比 最終傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 kg. 2m 變速箱檔位齒數(shù)比 一檔 ，二檔 ，三檔 ，四檔 ，五檔 ，六檔 ，倒檔 奇數(shù)檔位的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 kg. 2m 偶數(shù)檔位的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 kg. 2m 發(fā)動(dòng)機(jī)安裝阻尼系數(shù) 13