选择性输出双离合自动变速器液压控制系统设计

王光飞 ，陈朝阳 ，张代胜 ，汪韶杰

（1.合肥工业大学 机械与汽车工程学院，合肥230009；2.合肥工业大学 汽车工程技术研究院，合肥230009）

双离合器自动变速器（DCT）是一种新的自动变速器技术，其特点是有两个离合器，换挡时两个离合器配合使用实现动力换挡。双离合器自动变速器（DCT）同时具备了手动变速器和自动变速器的优点，传动效率高，不仅保证了车辆的动力性和经济性，而且改善了车辆的行驶舒适性。

变速器的动力传递和换挡过程的实现是通过TCU电控单元发出信号，通过各种执行器调节油液压力、流量和方向来控制两个离合器和换挡拨叉执行器的动作来实现的。分析设计变速器液压控制系统的油路分布和液压阀的选择具有重要意义。本文对一种新型的变速器的液压系统进行研究设计来满足换挡和动力传递需要。

1 DCT结构及其工作原理

1.1 DCT结构

选择性输出双离合自动变速器采用并联行星轮系结构，其传动装置由一个带有同步器装置的输入轴，两根平行布置的中间轴，布置在输出轴上的两个平行布置的离合器、多个同步器装置、多个换挡拨叉，一个倒挡轴以及1个差速器组成。使用选择性输出的方式将变速器奇、偶数挡输出齿轮分别布置在两根中间轴上，通过两个离合器的切换以及切换成不同的同步器状态，经由不同输出轴实现扭矩变换和输出。三维结构如图1所示。

1.2 DCT工作原理

传统的DCT通过两个离合器的交替切换来完成换挡过程，而该变速器则通过控制离合器和同步器的工作状态即可实现换挡。工作原理如图2所示。

汽车发动机启动时，在空挡情况下，所有同步器中位，两离合器均分离；在挡时，换挡执行机构拨叉使得同步器T1左位，同步器T2右位，离合器L1结合，此时在行星轮系中，太阳轮输入，齿圈固定，行星架输出；判断升至二挡时，拨叉使得同步器T3右位，完成预挂挡，离合器L1逐渐分离，而离合器L2逐渐结合，直至换挡成功。判断升至三挡时，拨叉使得同步器T2左位，完成预挂挡，离合器L2逐渐分离，而离合器L1逐渐结合，直至换挡成功，此时行星轮系为直接挡输出。判断升至四挡时，拨叉使得同步器T3左位，完成预挂挡，离合器L1逐渐分离，而离合器L2逐渐结合，直至换挡成功。而在倒挡时，同步器T1右位，同步器T3左位，离合器L2结合，离合器L1分离。

2 控制系统设计

2.1 液压控制系统组成和控制原理分析

DCT液压控制系统主要由三部分组成：离合器压力控制部分、同步器压力控制部分和润滑冷却控制部分。DCT液压系统采用的是与发动机固联的定量泵，泵的排量与发动机的转速成正比。通过泵排出的油液首先通过主油路压力调节阀调节主油路油压，在主油压的基础上安全阀对系统压力进行二次调节。调节后的油液通往换挡阀控制拨叉的运动以实现不同挡位之间的切换.该油液同时通往离合器压力控制阀提供动力传递所需的压力。图3为液压系统各个液压元件连接示意图。

2.2 液压系统模型

2.2.1 主油路调压

主油路油压是通过主油路调压阀调节后的油泵输出油压，离合器结合油压和换挡拨叉油缸中的油压都是在主油路油压的基础上根据不同工况来调节的，主油压的控制很重要，发动机负荷大时，为了让离合器结合可靠，需要加大主油路油压；在换挡过程中，同步器结合时，需要适当减小主油压以减少换挡冲击。发动机负荷小时，也需要适当减小主油路油压，以减少燃油消耗。

压力油从油泵的出油口出来同时流向主油压滑阀的供油口、左端的第一控制口和主油压比例阀的供油口；流向主油压比例阀的油液由供油口进，出油口出，第一路反馈到主油压比例阀的控制口，第二路流向主油压滑阀右端的第二控制口；在主油压滑阀左端的第一控制口和右端的第二控制口两端压差作用下，调节主油压滑阀的出油口开口大小，从而调节从主油压滑阀的供油口流向出油口油液的流量和压力。

2.2.2 离合器压力调节

换挡过程中需要控制离合器的结合和分离，主油路油压经过离合器压力控制阀和离合器安全阀进入离合器油缸。离合器压力控制阀根据发动机工况和TCU信号调节进入离合器的油压。离合器压力控制阀工作口处并联一个蓄能器.可以起到压力变化时吸收液压脉动冲击，稳定离合器结合油压的作用。

关于离合器的安全保护：当离合器处于工作状态，此时由于换挡的需要，必须使离合器脱开，但是离合器压力控制阀发生卡滞，离合器压力控制阀的供油口与出油口一直连通；断开离合器安全阀供电，使离合器安全阀的供油口与出油口不相通，离合器液压缸中的压力油通过离合器安全阀的出油口泄流回油箱，离合器脱开。

2.2.3 同步器压力控制

主油路油压经过同步器压力控制阀和同步器位置控制阀进入同步器油缸，同步器压力控制阀根据TCU信号控制进入同步器油缸的油压，同步器位置控制阀控制进入左右同步器油缸的油液通断，使同步器能实现左中右三个工作位置。中位时两端泄压回油。

2.2.4 润滑冷却油路

压力油第一路流向主油压滑阀5的供油口5P，第二路与主压力滑阀的第一控制口5A1连接，用于调节右路的压力，压力油经主压力滑阀5的出油口5B流出，流向节流阀32的供油口32P，经节流阀调压后从节流阀出油口32B流出，流经冷却器33与润滑油路过滤器34，分成3条润滑之路35、36、37，流向3根传动轴形成飞溅润滑。

2.2.5 换挡元件传感器和压力传感器

换挡元件传感器是用来识别准确的拨叉位置，当拨叉准确的挂入左端或右端工作位置时传感器会感应信号反馈到TCU。离合器压力传感器用来监测离合器油压并实时把压力信号反馈至TCU，当压力变化影响正常工作情况时，TCU会给出信号至压力控制阀和安全阀确保离合器的正常工作。

3 液压试验台的建立

为了验证所建模型的准确性，根据上述模型图建立了液压试验台。试验台如图4所示。

通过液压试验台的试验，可以实现变速器的自动换挡，验证了上述选择性输出双离合自动变速器结构原理和液压控制系统的可行性，为进一步的研究奠定了基础。

4 结束语

液压控制系统是自动变速器的重要组成部分，本文对一种新型结构的双离合自动变速器的液压系统进行设计研究并建立液压试验台，验证机械传动部分和液压模型的可行性。

目前，国内对双离合自动变速器液压控制系统的研究还比较少，本文的研究可以为后期的液压系统阀板集成化提供基础。

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