双离合自变速箱液压系统设计与仿真[完整].doc

干式双离合自变速箱液压系统设计与仿真胡迪 摘要:双离合自动变速器综合了液力自动变速器和机械变速器的优点，实现了换档动力不中断，缩短了换档时间，提升了换档品质，舒适性和操作性提高了很多，同时，提高了燃油经济性因此，双离合器自动变速器成为了近年来热点，市场份额逐渐上升传统的双离合器自动变速器液压系统采用的是发动机驱动的液压泵作为动力源为液压系统提供动力，而本文选择电动泵作为液压系统的动力源为系统减少了扭矩的消耗，节省了能量本文介绍了双离合器式自动变速器的工作原理以及液压系统国内外的发展情况本文比较了电动泵液压控制系统与传统液压控制系统的区别对电动泵控制的双离合器自动变速器结构以及工作原理进行了分析分析液压系统油路及各液压阀工作状态，是开发双离合自动变速箱控制系统的关键所在在分析双离合自动变速箱控制原理基础上，利用液压仿真软件AMESim对其 液压控制系统中的压力控制阀进行了建模仿真，阐述了系统中控制参数对液压系统的影响，为双离合自动变速箱控制系统和控制软件的开发奠定了基础关键词：双离合器，自动变速器，液压系统，电动泵，仿真Designing And Simulation Of Dry Dual Clutch Transmission Hydraulic System ABSTRACT: Dual clutch transmission combines the advantages of automatic transmission and mechanical transmission, has realized the shift power dont interrupt, shortens the time of shift and improve the quality of the shift, and raised a lot of comfort and operability, at the same time, improve the fuel economy. Therefore, the double clutch transmission has become a hot spot in recent years and the market share has gradually increased. The traditional dual clutch automatic transmission hydraulic system is engine driven oil pump as power source for hydraulic system, and this article choose electric pump as the power source of the hydraulic system for the system to reduce the consumption of the torque, save the energy. Analyzing the hydraulic circuit and the solenoid status is the key point in developing the control system of dual clutch transmission. The hydraulic circuit of dual transmission hydraulic system is introduced; also the working principle of the hydraulic system is deduced. AMESim is used to model and simulate the hydraulic system; the impact of a series of important controlling parameters on the system is analyzed, which establishes a foundation for the dual clutch transmission Electro-hydraulic control system design and control software development.Key words: Dual clutch; Transmission; Hydraulic system; Electric oil pump; Simulation1 绪论双离合自动变速箱(简称DCT)是一种新型的变速器，其最大的特点是具有两个离合器，换档过程中两个离合器配合使用，可以实现动力换档，从而提高了整车的动力性，同时车辆的经济性和舒适性也有所提高。

DCT的轴系结构简图如下图1，其工作原理为，发动机的动力经两离合器所联输入轴分别输入，当离合器K1分离、离合器K2结合时，动力经离合器K1传到内输入轴，经同步器及啮合的挡位传递至下输出轴，再从差速器输出动力；当离合器K1结合、离合器K2分离时动力经外输入轴传到齿轮组,再经同步器传到上输出轴，再从差速器输出动力在车辆处于停车状态时,同步器均处于空档位置,不传递动力图1 DCT轴系结构简图当车辆1档起步时,换挡机构将1挡同步器接合, 然后离合器K1被控制接合,车辆开始起步运行此时离合器K2处于分离状态,不传递动力,当车辆加速,达到2挡的换挡点时,自动换挡机构可以将挡位提前换入2挡达到2挡换挡点后,开始进入换挡程序,电控系统控制离合器K1开始分离,同时离合器K2开始接合,两个离合器进行交替切换,直到离合器K1完全分离,离合器K2完全接合,这时动力改由离合器K2和2挡传递运行,整个换挡过程结束，如下图2例子所示这与目前液力机械式自动变速器的换挡过程相似换档过程中,T2部分的存在扭矩重叠,需要很精确的离合器控制，以控制好换档时间和冲击度图2 DCT换档过程图 DCT动力传递及换档过程的实现是通过电控单元发出控制信号，控制液压制行元件动作实现的，分析设计液压系统油路及液压阀工作状态是开发DCT控制系统的关键所在。

本文对DCT液压系统控制原理进行了详尽的分析，并利用AMESim对DCT液压系统主要压力控制阀进行了建模，分析了液压控制参数对系统的影响发动机作为液压泵动力驱动时，在车辆换高档时发动机转速下降，有可能造成不能给系统提供足够的流量和压力，造成离合器打滑，磨损加剧；其次，只要在发动机工作的情况下，液压泵一直处于工作状态，这样不仅造成液压泵磨损加快，还浪费了油液所以，本文采用电动泵作为动力源为系统提供压力和流量，并采用蓄能器，从而保证系统流量的快速供给，使换档快速完成，同时也能够节约油液而在换档过程中，通过控制电液比例阀的电流信号，来控制离合器执行器的压力，使得换档前接合的合器和换档后接合的离合器能够与发动机转速能够保持一致1.2 DCT 液压系统国内外研究现状国外研究现状：在离合器液压系统研究方面,Junge, C.等论述了压力控制的电液系统，对控制离合器-制动器组合的线性驱动器进行了分析控制牛铭奎利提出基于压力控制离合器的方法，通过直接控制液压缸直接控制离合器传递扭矩的大小，改善了离合器的控制性能Wonhee Kim提出一种通过输出反馈非线性电液系统的位置跟踪，可以测量电液系统的完整状态。

对于电动泵的研究，Yeonho Kim，Hideo Tomomatsu开发了一种电动油泵作为系统油泵的辅助油泵Eiji Miyachi开发了一种高效的电动油泵，将控制器集成到泵上与电机相连直接安装到传动系统，有效的减少了占用面积Baek-Hyun Cho 等对自动变速器中采用 PWM 控制的液压系统进行了建模分析，对不同占空比下的电磁阀特性进行了仿真与实验研究国内研究现状：张裕强对DCT 液压系统的油路进行了分析，对换档切换过程中的离合器压力变化进行了研究，并建立了离合器活塞的动力学模型，通过仿真绘制出了压力循环特性图屠海峰建立了 AMESim 仿真模型，对DCT 的换档过程就行了仿真，通过研究影响离合器油压的终始压力、滞后时间以及正压力变化率对换档重叠的影响周剑详细叙述了 DCT 液压系统组成结构以及工作原理，对控制离合器的压力进行了仿真分析，并且对液压阀的结构和工作原理进行了介绍赵高阳研究了 DCT 的结构、电液控制系统、离合器电液控制系统以及电液控制阀的特性，并且对电液阀的特性进行了仿真和试验，有助于 DCT 液压系统的设计及控制策略的研究 目前量产的DCT液压系统中，大众干式双离合变速器采用主调压阀加开关电磁阀单独控制换档；湿式则采用PMW控制先导阀进而控制滑阀实现主压力控制，换档机构采用多路阀实现，离合器采用先导阀控制。

本文设计的液压系统均采用直动式控制阀，所以需进行深入研究及仿真以实现对离合器的精准控制1.3 本文主要研究内容本文设计了电机驱动液压泵的液压系统，替代了传统由发动机轴驱动的液压泵双离合自动变速器液压控制系统主要由：离合器压力控制部分、换档执行机构压力控制部分构成传统的 DCT 液压系统采用与发动机固连的定量泵，泵的排量与发动机的转速成正比，通过泵排出的油液控制传动系统本课题的研究对象为基于电动泵液压系统的双离合器自动变速器，主要研究内容如下：述了自动变速器的特点与工作原理，对电动泵及DCT液压系统国内外研究现状进行了总结2.分析了电动泵液压控制系统工作原理及其系统结构，对电动泵液压控制系统各部分元件进行了介绍3.针对 DCT 的换挡液压系统，应用 AMESim 仿真软件的 HCD库，对比例压力控制阀、换挡力调节阀、换挡多路阀等主要组成部分建立其元件级仿真模型，对其他组成部分建立系统级仿真模型，最后建立换挡液压系统的完整仿真模型根据实际工况，对单个阀以及整个系统进行仿真分析4.采用常规PID控制器对系统进行校正，以追求相对较好的动态和稳态性能，并利用AMESim软件对离合器压力控制系统进行了仿真。

2 DCT液压控制系统分析2.1 DCT液压控制系统 DCT电液控制单元集成在一起，其中液压控制系统由上下阀体两部分组成，上下阀体之间隔着配油板，通过配油板上的孔联通上下阀体之间的油道这种设计使得液压系统的结构紧凑，集成化程度高，大大减小了变速器的体积两离合器的液压分离轴承由液压油管连接到阀体DCT液控单元主要由电机，定量泵，蓄能器，机油滤清器，安全阀，比例压力阀，多路调制阀，压力传感器等组成图3为DCT各个液压元件之间的连接关系图图3 液压系统原理图此液压系统同时由离合器的液压分离轴承，驱动拨叉的双向液压油缸，监测油缸位置的位置传感器，监测多路阀阀芯位置的位置传感器，组成整个液压执行机构还包含电机的驱动电路，TCU硬件，监测双输入轴转速的转速传感器等其整个系统工作原理如图4所示图4 液压电控系统原理图2.2液压控制系统单元组成2.2.1电磁阀单元本单元由以下部件构成：4个比例压力电磁阀(PPV)，其中1个用来控制离合器K1，1个用来控制选档阀阀芯，另2个用来控制液压油缸压力1个比例流量电磁阀(PQV)，用于奇数齿离合器控制执行器(K1)1个压力控制传感器，用于偶数齿离合器控制执行器(K2)。

选档位置由比例压力电磁阀PPV-S管理，用以控制选档位置齿轮啮合由两个比例压力电磁阀PPV1和PPV2管理控制2.2.2离合器液压分离机构K1离合器为奇数档离合器液压分离轴承；K2离合器为奇数档离合器液压分离轴承2.2.3 液压泵本文采用外啮合齿轮泵作为液压系统动力源它结构简单，制造方便，成本较低，价格也较为低廉，重量较轻，自吸能力好，对油液抗污染能力强，工作较为可靠。