DQ200提升换挡品质策略研究

刘平 朱先明

摘要：根据DQ200干式双离合变速器的特殊换挡模式，为了降低离合器在换挡过程中打滑率，减小车辆低速起步时抖动颤振和换挡冲击，改善DQ200干式双离合变速器换挡品质。首先，获取DQ200换挡过程中离合器自适应曲线;其次，引入电磁离合器得到电磁离合器介入后离合器的自适应曲线;最后，对电磁离合器介入前后离合器自适应曲线进行对比验证。研究结果对改善DQ200换挡品质有十分重要的指导意义。

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.

關键词：DQ200;干式双离合;电磁离合器;换挡品质

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

中图分类号：U463.99                                   文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）23-0207-02

0  引言

DQ200是由大众公司与博格华纳公司共同研发的7速干式双离合变速器，是目前汽车市场中非常先进的自动变速器之一，有着结构简单，换挡速度快，传递效率高（大于90%）等优点，广泛配备在朗逸、高尔夫，速腾等扭矩不大于250N·M的车型上;换挡品质是衡量汽车舒适性的重要指标，同时也是影响汽车行驶安全的关键要素;DQ200干式双离合系统在低速起步时出现抖动颤振和换挡冲击是目前亟待解决的问题之一。电磁离合器是一种利用电磁力产生压紧力或排斥力的电磁装置。

本文以电磁离合器装置为载体，以期实现DQ200换挡品质的改善，提高汽车舒适性和行驶的安全性。

1  研究的意义

1.1 引入电磁离合器改善换挡品质的研究有助于突破DQ200离合器寿命的技术瓶颈

DQ200具备7个前进挡和1个倒车档，是一款7速干式双离合变速器，有着换挡速度快，传递效率高等优点;随着档位数的增加，换挡平顺性提高，但同时离合器工作的次数也相应增加，工作时产生的热量也进一步增加，从而加剧压盘、摩擦片表面出现烧蚀点、硬化点，离合器片过度磨损，造成离合器压盘和摩擦片接合后发生抖动，造成换挡冲击，从而加剧双离合的磨损。

在干式双离合变速器领域，换挡品质是衡量变速器是否需要维修或更换的重要指标。目前，提高干式双离合变速器的换挡品质主要是通过降低发动机扭矩和更换材质较软的离合器摩擦片来实现。降低发动机扭矩对汽车的动力性有着重大的影响，尤其是在车辆超车过程中，不利于车辆的安全行驶。更换材质较软的摩擦片一定程度上可以提高换挡平顺性，但是摩擦片的寿命会大大降低，维护成本大大提高，不利于干式双离合器的可持续性发展。因此，引入电磁离合器可大大降低离合器的磨损，提高离合器的寿命，在保证换挡平顺的同时突破离合器寿命短的技术瓶颈。

1.2 引入电磁离合器改善换挡品质的研究有利于保障搭载DQ200的汽车行驶安全

双离合作为DQ200的重要组成部分，在DQ200的工作过程中起到至关重要的作用。因DQ200干式双离合变速器问题导致的事故中，主要是双离合部分出现故障。由于双离合的过度磨损、烧蚀及硬化点等问题，在汽车行驶过程中不断产生不规律的换挡顿挫和冲击，尤其是在高速行驶时，更容易引发交通事故。因此，引入电磁离合器进行辅助，可大大提升换挡品质，从而保障行车安全。

2  国内外研究现状

国内外关于由双离合器导致换挡冲击故障的解决方案主要是控制扭矩和更换离合器摩擦片两种。

控制扭矩的解决方案是通过限制发动机在变速器换挡过程中的扭矩输出，或者是当检测到离合器打滑率比较高时，降低发动机的扭矩，从而降低双离合器在结合和分离过程中的磨损;同时降低离合器因摩擦产生的热量，进而减少离合器的烧蚀点、硬化点及磨损，达到较小换挡冲击和提高离合器寿命的目的。此方案在一定程度上能提升换挡的品质和提高离合器的寿命，但同时会带来动力性降低的负面影响，尤其是在高速超车过程中，此方案甚至会导致交通事故的发生，因此该方案并不非常适合应用到实际生产当中。

更换离合器片的解决方案是通过更换材质偏软、摩擦系数相对较低的离合器摩擦片达到在换挡杆过程中因离合器片烧蚀、硬化带来的换挡冲击和换挡不平顺的问题，从而提升换挡品质。该方案在一定程度上能有效降低换挡的冲击和不平顺问题;但是由于离合器摩擦片材质变软，摩擦系数降低，导致离合器片在换挡过程的接合和分离过程中更容易磨损，摩擦片的寿命大大降低;原来可以使用几年或运行十来万公里的摩擦片，在更换材质较软的摩擦片后，最低只能使用1-2个月的时间，由此带来的维护周期短，维护成本高的问题不能得到有效解决，成为制约干式双离合变速器发展的重要原因;此外，摩擦片的摩擦系数降低，从某种方面来看，也会导致离合器发热量增加，也会带来很大的负面影响。

综上所述，目前市场上针对双离合器故障的解决方案都有很大的弊端，治标不治本，不能彻底、有效的解决问题。本研究将对换挡过程中双离合器的工作过程进行深入探索，引入电磁离合器辅助双离合器进行工作;结合汽车转速信号、变速器输入转速信号和神经网络技术，以期实现DQ200换挡品质的改善，提高汽车舒适性和行驶的安全性。

3  研究目标

①实现电磁离合器的有效控制，满足离合器使用寿命的要求。本目标的实现需要引入电磁离合器对传统的双离合器工作过程进行改进，并对改进后的双离合器工作过程进行验证，在保证有效控制的同时提升离合器的使用寿命，满足实际生产应用的需要。②实现电磁离合器的精准控制，满足搭载DQ200的汽车安全行驶的需要。本目标可以分解为几个子目标：发动机转速传感器、双离合变速器输入转速传感器的数据采集、发动机控制单元和变速器控制单元的控制策略、电磁离合器控制系统的嵌入以及电磁离合器的精准控制。

4  研究内容

本研究以电磁离合器为基础，首先选择发动机转速参数、双离合变速器输入转速等参数，对双离合的工作状态进行检测;然后嵌入电磁离合器控制系统，对双离合器的接合和分离过程进行干预，然后使用试验数据（离合器打滑率）进行训练和验证，最终实现双离合器工作过程的有效、快速和精准控制。

具体来说，本研究内容分为4部分：①发动机转速传感器和变速器输入转速传感器的数据采集。②嵌入电磁离合器控制系统，实现电磁离合器的控制。③设计电磁离合器控制试验，并计算实现控制后的离合器打滑率。④使用试验数据训练神经网络，实现电磁离合器的精准控制。

5  仿真分析结果以及数据

如图1所示，图中所示离合器自适应曲线为离合器的控制要求，红色线为MIN线，蓝色线为MAX线，离合器自适应曲线在两者之间的区域为最佳，否则不符合要求。

优化前的DQ200干式双离合变速器换挡过程中离合器的自适应曲线如图2所示。由图可知，优化前的DQ200在换挡过程中，离合器自适应曲线超出最佳范围，因此，在起步和换挡过程中容易出现抖动和冲击。

引入电磁离合器辅助干式双离合完成换挡过程中离合器的分离和结合，可在换挡过程中快速完成离合器的分离和结合，并减少摩擦片结合带來的冲击和模式，从而改善DQ200换挡品质。优化后的离合器自适应曲线如图3所示。由图可知，优化后的离合器自适应曲线基本处于最佳范围内，符合控制要求。

6  优化前后对比

如图4所示，粉色线为优化后离合器自适应曲线，黑色线为优化前离合器自适应曲线。通过对比，粉色线基本处于离合器控制要求区域内，符合控制要求;黑色线则完全处于最佳区域之外，还有较大的优化空间。因此，引入电磁离合器确实可以改善DQ200的换挡品质。

7  结论

①在DQ200换挡过程中，对离合器的正确干预确实可以改善换挡品质;②引入电磁离合器对DQ200换挡品质的提升有显著效果。

参考文献：

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