汽车变速器大合集之五——DCT双离合变速器篇

前几期介绍了手动变速器、自动变速器、CVT变速器,今天来说说双离合变速器。提到双离合,相信大家现在都不会太陌生。毕竟现在很多品牌,诸如大众、通用、现代、传祺、长城等,它们旗下的车型都匹配了双离合变速箱。

 双离合变速箱简称DCT,英文全称为Dual Clutch Transmission,因为其有两组离合器,所以有人称“双离合变速器”。  DSG(Direct Shift Gearbox)中文表面意思为“直接换挡变速器”,DSG只是大众对自己买断的双离合技术专有称谓而已。

 它基于手动变速器而又不是手动变速器,除了拥有手动变速器的灵活性及自动变速器的舒适性外,还能提供无间断的动力输出。

技术来源

 双离合变速箱起源来自赛车运动,它最早的实际应用是在80年代初的保时捷Porsche 962C和1985年的奥迪Audi sport quattro S1 RC赛车上,但是因为耐久性等问题经过了十余年的改进后,才真正被普通量产车所应用。时至今日DSG这项技术已经有20余年的历史,在技术方面已经非常成熟了。

双离合变速器的优点

1

换挡快。双离合变速器的换挡时间非常短,比手动变速箱的速度还要快,只有0.2秒不到。

2

省油。双离合变速器因为消除了扭矩的中断,也就是让发动机的动力一直在利用,而且始终在最佳的工作所以能够大量节省燃油。相比传统行星齿轮式自动变速箱更利于提升燃油经济性,油耗大约能够降低15%。

3

舒适性。因为换挡速度快,所以DCT的每次换挡都非常平顺,顿挫感已经小到了人体很难察觉的地步。

4

在换挡过程中,几乎没有扭矩损失。

5

当高挡齿轮已处于预备状态时,升挡速度极快,达到惊人的8毫秒。

6

无论油门或者运转模式处于何种状况,换挡时间至少能达到600毫秒(从奇数挡降到奇数挡,或者从偶数挡降偶数挡时,耗时约为900毫秒,例如从第5挡降到3挡)。


双离合变速器的缺点

1

成本问题。双离合变速器的结构复杂,制造工艺要求的也比较高,所以成本也是比较高的。所以我们看到配备双离合变速器的都是一些中高档的车型。

2

扭矩问题。虽然在可以承受的扭矩上,双离合变速箱已经绝对能满足一般的车辆的要求,但是对于激烈的使用还是不够。因为如果是干式的离合,则会产生太多的热量,而湿式的离合,摩擦力又会不够。

3

由于电控系统和液压系统的存在,双离合器变速箱的效率仍然不及传统手动变速箱,特别是用于传递大扭矩的湿式双离合器变速箱更是如此。

4

当需要切换的挡位并未处于预备状态时,换挡时间相对较长,在某些情况下甚至超过1秒。

5

双离合器变速箱相比传统手动变速箱更重。

6

早期的双离合器变速箱可靠性欠佳。


双离合变速器种类

湿式双离合

湿式双离合是指双离合器为一大一小2组同轴安装在一起的多片式离合器,它们都被安装在一个充满液压油的密闭油腔里,因此湿式离合器结构有着更好的调节能力和优异的热熔性,它能够传递比较大的扭矩。

干式双离合

它其实是在6速DQ250湿式双离合的技术基础上开发而来的,简化了相关的液力系统。 它的工作原理为,双离合器由3个尺寸相近的离合片同轴相叠安装组成,位于两侧的2个离合器片分别连接1、3、5、7挡和2、4、6、倒挡,中间盘在其间移动,分别与2个离合器片“结合”或者“分离”通过切换来进行换挡。因为这套“双离合器”不像DQ250那样变速箱是安装于密闭的油腔里,动盘上的干式摩擦片相互结合固然可以带来最直接的传递效率,但是它也更容易发热,所以它热熔性不如湿式离合器,因此所承受扭矩也就相对较小。7速DQ200的最大承受扭矩为250牛.米,一般与小排量的发动机配合使用。


工作原理

如图,离合器1负责1档、3档、5档和倒档,离合器2负责2档、4档和6档;挂上奇数档时,离合器1结合,输入轴1工作,离合器2分离,输入轴2不工作,即在DSG变速器的工作过程中总是有2个档位是结合的,一个正在工作,另一个则为下一步做好准备;手动模式下可以进行跳跃降档:如果起始档位和最终档位属于同一个离合器控制的,则会通过另一离合器控制的档位转换一下,如果起始档位和最终档位不属于同一个离合器控制的,则可以直接跳跃降至所定档位。

    DSG则可以想象为将两台手动变速箱的功能合二为一,并建立在单一的系统内。DSG内含两台自动控制的离合器,由电子控制及液压推动,能同时控制两组离合器的运作。当变速箱运作时,一组齿轮被齿合,而接近换挡之时,下一组挡段的齿轮已被预选,但离合器仍处于分离状态;当换挡时一具离合器将使用中的齿轮分离,同时另一具离合器齿合已被预选的齿轮,在整个换挡期间能确保最少有一组齿轮在输出动力,令动力没有出现间断的状况。

   要配合以上运作,DSG的传动轴被分为两条,一条是放于内里实心的传动轴,而另一条则是在外面套着的空心传动轴;内里实心的传动轴连接了1、3、5及后挡,而外面空心的传动轴则连接2、4及6挡,两具离合器各自负责一条传动轴的齿合动作,引擎动力便会由其中一条传动轴作出无间断的传送,考虑到零件使用寿命,设计人员选择了油槽膜片式离合器,离合器动作由液压系统来控制。

   由于使用2套离合器并且在换挡之前下一档位已被预选齿合,因此DSG的换挡速度非常的快,只需不到0.2秒的时间,下一档已经进去了,比最好技术的专业车手的手动变速还快,因此使用同一辆车使用DSG比使用MT的加速成绩来得要快。


双离合变速器结构

DSG基本由几个大项组成:两个基本3轴的6前速机械波箱、一个内含两套多瓣式离合片的电子液压离合器机构、一套波箱ECU。不同于普通的双轴波箱,或者单输入轴系统,DSG波箱除了具有双离合器外,更具备同轴的双输入轴系统,而且将6个前进档分别置于两边各自的从动轴上。 


Q

为什么双离合变速箱有传动效率高、换挡速度快的优势呢?

A


传动效率高:学过机械的都知道,在所有传动方式当中,齿轮传动的传动效率是最高的,可以达到95%以上。双离合变速箱在动力传递过程中均为齿轮传动,而AT自动变速箱则由液力变矩器代替了离合器。液力变矩器依靠液压来传递动力,动力损失相对较大。可以简单的这样认为:双离合变速器的传递效率可达95%,而AT自动变速箱的传递效率则在80%左右,这也是匹配双离合变速箱车型更省油的原因。

换挡速度快:因为双离合器的两个离合器连续交替工作,当一个在工作时另一个处于预工作状态,每次换挡仅需要0.5秒左右,这就大大提高了换挡速度。同时因为提高了换挡速度,因此车辆动力中断时间非常短暂,驾乘人员也很难感觉到档位的变化,所以也提高了车辆换挡的平顺性。


Q

为什么干式双离合变速箱可靠性较差?

A


干式离合器利用离合器片之间的摩檫力来传递扭矩,而离合器片互相挤压摩擦会产生大量的热,如果离合器散热效果不好,温度过高会烧焦离合器摩擦片,导致离合器片的摩擦力下降甚至消失,从而打滑,发动机的动力就无法经过变速箱传递至驱动轴,这样就会导致车辆动力减弱甚至中断。这就是经常听说的双离合器过热失效。

干式双离合器的这一弱点使其不能承受和传递较大扭矩。在拥堵的路段,离合器始终处于半联动状态,离合器摩擦片在持续工作,因此这样的路况也更容易导致双离合器过热失效,这也就是2013年央视曝光的大众DSG的问题,也是大众逐步淘汰干式双离合器的原因所在。


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