目录
摘要 ............................................................... 1
Abstract ............................................................ 2
0 文献综述 ......................................................... 3
0.1双离合器变速器 .............................................. 4
0.2双离合变速器国内外研究现状 .................................. 4
0.2.1 双离合变速器国外研究现状 .............................. 4
0.2.2双离合变速器国内研究现状 ............................... 5
1 引言 ............................................................. 7
1.1传统变速器与双离合变速器的特点 .............................. 8
1.2双离合器变速器的关键技术要求 ............................... 13
2双离合器自动变速器（DSG/DCT）的结构 . ............................. 14
2.1双离合变速器的结构 ......................................... 14
2.2双离合器变速器工作原理 ..................................... 16
3 双离合器变速器的离合器 .......................................... 20
3.1双离合器变速器的干式离合器 ................................. 20
3.2双离合器变速器的湿式离合器 ................................. 21
4双离合变速器的换挡控制策略 ....................................... 22
4.1起步控制 ................................................... 22
4.2顺序换挡控制策略 ........................................... 22
4.3跳档控制 ................................................... 23
5. 双离合变速器电子控制系统 ........................................ 24
5.1传感器系统 ................................................. 26
5.2信号处理系统 ............................................... 27
6．液压控制系统 ................................................... 28
6.1 DCT 液压控制单元组成 ...................................... 28
6.2 DCT 液压控制系统分析 ...................................... 29
6.3 DCT 主油路油压调节 ........................................ 30
6.4离合器压力调节 ............................................. 30
7. 换挡品质评价 .................................................... 31
7.1动力性评价指标 ............................................. 31
7.2经济性评价指标 ............................................. 31
7.3传动耐久性指标 ............................................. 32
8. 双离合变速器的发展 .............................................. 33
8.1双离合变速器的发展和改进方向 ............................... 33
8.2双离合变速器的技术缺点 ..................................... 34
9 结论 ............................................................ 35
参考文献 .......................................................... 35
致谢 .............................................................. 37
双离合器变速器的应用与发展
庞煜
西南大学工程技术学院，重庆 400716
摘要：与汽车动力技术发展具有同等重要地位的是机械传动技术，技术关键的重点在于
变速器。本文详细归类了当前变速器特点，分析了市场主流类型变速器的结构和工作原
理，归纳出了变速器技术发展的趋势；概括描述了双离合器变速器的发展、应用汽车类
型和控制技术原理，比传统变速器有非常明显的优势。在此基础上，得出了DSG 变速器
将以其传动效率高、结构紧凑及节油性能好，逐步取代传动的手动变速器和自动变速器
成为变速器领域佼佼者，发展前景和潜力不可估量。
关键词：双离合器；变速器；应用；发展前景；
The development and application of Dual-clutch Transmission
Pang Yu
College of Engineering and Technology, Southwest University, ChongQing 400716, China
Abstract: Besides propeller technology, drive system technique is the other crucial
technology whose core technology lays on transmission. In this dissertation, present
transmissions are categorized systematically, and the features of common transmissions, along
with their working principles, are analyzed as well. Moreover, the automotive technology's
trend of development is pointed out clearly in the essay. Based on the general situation of
Double Clutch Transmission (DCT)'s development, its control principle, the application of
key technical details and demonstrable advantages when compared with traditional
counterparts, the dissertation comes to the conclusion that DSG transmissions, which have a
promising future and potentiality, will play a leading role in the transmission realm. Its high
efficiency in transmission, compact design, fuel economy will gradually enable DSG
transmissions to substitute for manual transmissions and automatic ones.
Key Words ：Dual Clutch Transmission (DCT);Structural analysis and Gear —shifting
characteristic ;Advantage Of Technique;Development Trend;
0文献综述
汽车变速器，最主要的作用是调整发动机转速和车轮转速的变速变矩。发动机飞轮转速较高，只有在特定的转速条件下才会出现最大扭矩和最大功率。为了发挥发动机的最佳性能，就必须有一套变速装置，通过一系列齿轮的啮合，使得发动机和车轮之间产生不同的变速比，从而使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器是传动技术中其中重要的改善一环，变速器研究重要性可见一斑。
变速器的具体作用为：①改变汽车的传动比。增大驱动车轮转矩和转速的范围，能够让车辆在各种工况和各种环境下较好行驶。同时能够尽量使得发动机的工况处于动力性强、燃油消耗率较低的情况下；②在不改变发动机飞轮的转动方向情况下，实现倒车；③提供空挡。切断发动机飞轮和动力传递机构之间的动力传递，保证汽车能够平稳起步、怠速。
汽车变速器主要有两种类型：手动变速器和自动变速器，传统变速器主要有3种型式:电控机械自动变速器(AMT ) 、无级自动变速器(CVT ) 和液力机械自动变速器(AT ) [1] 。根据目前变速器的发展趋势，车辆变速器的主流技术逐渐由半自动手控过渡至全自动换挡，计算机电子技术的加入让变速器技术改革如虎添翼，车辆自动变速技术得到质的飞跃。因此，一款能够具有以上所有变速器优点的变速器将是市场的最佳选择，正在蓬勃发展的双离合器变速器，将成为市场的宠儿。
双离合器式自动变速器(DCT ) 不仅具有自动变速器换挡顺滑快捷、起步品质优良的特征，还具有手动变速器(MT) 布置占有较小空间、传动效率高、质量小、制造成本低等许多优点，而且实现了不切断动力完成变速变矩，在保证了车辆能够连续加速，同时不必受转矩切断引起的车速不连贯甚至减速现象，车辆舒适性极大改善。
DSG/DCT双离合变速器较一般的手动变速器拥有更高品质的换挡操作同时能带给驾驶者在竞技场上奔驰的感受，使驾驶更灵敏。其产品制造对MT 具有非常好的适应性，对于其加工工艺能较好地顺延，具有良好的发展潜力，能够有机会成为现有的变速器生产线上的高性能换代产品。
目前，DCT 虽主要用于轿车，但是其离合器的变化可使得输出转矩有大范围的变动，亦可以应用于大、中型车辆及工程机械、自走式农业机械等其他非道路车辆，具
有很好的多功能车辆适应性[2]。对于国内尚处于模仿阶段的生产技术，研究开发DCT 关键技术原理，完善产品功能，保证量产化，能够极大程度地提高我国自动变速器的自主创新能力。
0.1双离合器变速器
DSG/DCT变速器技术具有非常大的创新性，其先进的关键技术博得了全球变速器市场的瞩目。DSG/DCT设计者们走了一条具有创新性的全新技术之路，区别于传统手动变速器，将自动变速器的方便快捷性和手动变速器的自主灵活性成功组合[3]。DCT 的英文全称是Double Clutch Transmission，中文意思是双离合变速器，大众公司较早的应用开发，故也将其称为DSG （Direct-shift Gearbox）。除此之外还有一些称呼，比如三菱的SST ，福特沃尔沃的Power shift，宝马的DKG ，保时捷的PDK ，奥迪的S-Tonics 等等。其中最具有代表性的是液压操控系统和电气智能系统的完美组合。
双离合器系统由两个独立的离合器组成，将变速箱中的基数挡齿轮、倒档齿轮的操控传递与Ⅰ离合器连接，偶数挡齿轮由剩下的一个离合器连接控制。离合器和齿轮之间的动力传递先通过套筒，其次传递给与套筒组合的实心轴，这个系统成为双传动轴机构。齿轮之间的啮合调整与挂入特定的档位主要依靠机械电子系统的计算和液压控制系统的操作。挂入任意档位时都有一组离合器同相应的传动轴和啮合齿轮机构配合输出动力。在即将换挡之前，下一挡位的齿轮已被预选而与之相连的离合器则仍处于未结合状态。当变速器挂入预选档位之后，原挂入档位所在离合器逐渐分离，切断该传动轴动力输出。同时另一离合器迅速结合，动力经传动轴传递至啮合齿轮，输出动力。
在整个换挡期间能确保至少有一组齿轮在输出动力，转换过程也仅用极短的几毫秒内即可完成。如此精密的离合器动作带来的效果就是在换挡时对牵引力几乎没有影响驾驶的顺畅舒适[4]。
0.2双离合变速器国内外研究现状
0.2.1双离合变速器国外研究现状
1940年，Darmstadt 大学教授RudolphFranke 申请了DCT 专利，之后保时捷也发明了专用于赛车的双离合变速器(PDK ) ，此时的双离合技术并没有被大规模应用。20世纪末期，博格华纳和大众公司通过技术合作共同研究出了第一款可大批量制造并有较广应用适应性的双离合器变速器。2002年，DCT(DSG)应用在奥迪TT V6和德国大众高尔夫R 32上，并在2003年相继推广到高尔夫等其他车型上。2004年，德国大众途
安车型首次将DCT 与TDI 柴油发动机匹配。2006年，大众车辆的所有车型中累计有70万使用DCT 技术。
2007年，雷诺、法拉利等公司纷纷推出应用了DCT 相关技术的变速器的赛车，同时，Ricardo 公司开发出了DCT 样机，并装备在Bugatti —Vernon 跑车上；LUK 公司与Get rag、Ford 公司合作共同开发装载干式离合器的DCT 称为平行轴式变速器(PSG ) [5]。在国外，ZF 、LUK 、博格华纳、Get rag、Ricardo 、Ford 、VW 、Dallier —Chrysler 、NISSAN 、BMW 等公司都在大力开发DCT ，并已取得成功。近年的技术发展主要表现在对性能的优化和系统结构的改进上。BMW 曾针对中、高级轿车开发了全新的7挡DCT 以进一步提高效率和运动性能。目前，双离合器技术主要搭载330N/m左右的中等载重车辆上，现在正在转型面向扭矩150N/m左右的小型车发展。
国外初代DSG 主要结构的特点：1) 设计使用异轴平行布置的两个湿式离合器；2)6个前进挡和1个倒挡；3) 变速器传动轴分别与两个离合器相连接，每个传动轴仅布置
3、5、R 挡）或偶数当（2、奇数挡（1、4、6挡）；4) 为了使得结构布置更加紧凑，离合
器传递动力主要通过同心的一个实心轴和一个套在实心轴外的空心轴。区分双离合器变速器的特点主要通过其不同的驱动形式，对于变速器的初代产品，主要有两种不同类型：一类是大众高尔夫GTI 等前置前驱汽车采用的三轴式DSG ，主要特点是比（FF ）
较短，占用空间小，正好适合前置的小空间布置，但是其中的代价就是牺牲了结构的简洁性；另一类是奥迪Road jet前置后驱（FR ）主要使用的是两个传动轴。
国外目前在DCT 应用方面比较有着重点，重点针对的是中高档车型，主要应用在跑车类和商务车类，应用车型主要有奥迪TT 跑车、新奥迪A 3、布加迪威龙EB l64跑车、高尔夫GTI 、迈腾、速腾等汽车上。其他厂家如保时捷、宝马、沃尔沃、福特、三菱、尼桑等汽车公司也不甘示弱，纷纷开发研制双离台自动变速器，并用于自己的汽车产品上。
0.2.2双离合变速器国内研究现状
相比较而言，我们国内近年的研究主要集中在控制策略仿真、系统建模和样机制作方面。国外生产厂商对DCT 技术进行了严密的封锁，我国受限于技术交流不畅，依照目前的研究进度而看，模仿、参照仍然是我国变速器行业的主流，尽管在国产变速器中有自主配套生产的少量AMT 产品，但是对于变速器庞大的类型家族而言，多样化的变速器生产技术仍然是由国外生产厂商独占，国外大公司严格掌控。在科学技术
是第一生产力的今天，只有掌握了变速器国产化技术，才能有强大的市场竞争力，由国家发改委出面协调组织，国内12家自主品牌变速器生产厂发起成立了中发联投资有限公司，并于2008年11月25日在北京举行中发联投资有限公司与博格华纳(中国) 投资有限公司离合器(DCT ) 项目合资签约仪式。尽管如此，我国的研究技术也仅能保证在原有基础上有所进步，尚有很多问题无法解决，目前仍无法形成制造规模，也无法与国产DCT 产品量产配套。国家的“863”重大专项曾专门为轿车DSG 研究设置课题。
按照国家产学研一体化的方针政策，国内高校和专业研究机构与杭州前进齿轮箱集团有限公司、重庆青山工业有限责任公司、浙江吉利控股集团有限公司[6]，在我国大量专业制造的汽车零部件厂商的配合下，组成了研发团队，在原有基础上有了一定的研究进步，取得了一些阶段性成果。但依照当下开发进度来说，还需要一段漫长的时间才能实现产品化。
目前我们国内多为合资厂商使开发配套的双离合器变速器，一汽大众汽车公司生产的迈腾和速腾汽车也相继搭载了双离合器自动变速器，日系车型和国产品牌如BYD 也在逐步推广使用。
1 引言
经济的发展带来人们对驱动系统低碳、稳定、舒适、高效的更高质量的要求。在当今动力技术发展较为完备的情况下，仅改善动力技术将很难取得进展。国外的研究与匹配中着手动力技术，同时配合传动技术，实现传动、动力中央集成操控，为此完善人们的更高要求。传动技术方面，电子信息技术和控制技术的有了非常大的发展，消费需求的多样性、各类变速器自身固有的适用范围和优缺点必然要求向驾驶轻松、传递高效、操作快捷、结构合理、节能低碳、工作高品质的方向前进，由此发展为自动变速器的控制多线程化、电子智能化及液力变矩器低速区域的低速化等，同时新技术走向市场，双离合变速器在少量高档轿车上已经有了应用。综上，变速器技术将朝着兼顾高品质、强劲动力、低碳经济三个方向发展。
图0.1 变速器技术开发方向
Fig.0.1 The development about the technology of Gearbox
1.1汽车变速器的特点
目前市场主要使用的机械式手动变速器（Manual Transmission, MT ）、无级自动变速器（Continuously Variable Transmission, CVT ）、液力机械式自动变速器（Automatic Transmission , AT ）以及近几年开发的电控机械式自动变速器(Automated Manual Transmission , AMT ) ，其特点都很鲜明。液力机械式自动变速器（AT ）具有较好的操控平顺性，技术开发比较完善、容易操作，但单机的成本难以控制、传动结构中导轮、涡轮、泵轮组合不简单，燃油消耗率较高、传动介质发热等耗散功率过多。无级自动变速器（CVT ）具有良好的换挡平顺性、控制灵敏和较高的传动效率，但仍无法控制单机消费，应用范围目前只匹配在小转矩车辆。电控机械式自动变速器（AMT ）是在手动变速器上加载中央智能计算操控系统从而实现自动变速控制，具有传动无用功低、成本低廉、结构简单等特点，能够让手动变速器汽车具有自动换挡的可能，但在换挡时，无法保证动力传递连贯性，在动力中断后，重新结合时无法避免较大的系统转动惯量，并且动力切断过程也造成发动机空转无动力输出，影响了汽车的乘坐动力性和舒适性，目前只能在重型车辆小转矩车辆上加载。针对以上特点，目前开发出的双离合器自动变速器（DCT /DSG ）不仅保证了车辆的换挡品质和较低的燃油消耗率，并且使得车辆工况能够在较理想条件下运行。
图1.1.1 不同变速器的市场占有率
Fig1.1.1 Market share of various transmissions
（1）机械式手动变速器（MT ）
MT 的工作原理是通过变速器换挡拨叉拨动不同齿轮组间的啮合套导致不同齿轮啮合，每一档都有固定传动比的组合，因此每一档位变矩比是固定的，属于有级变速器。MT 变速器应用的历史最为悠久，发展已经较为完善，MT 凭借较为低廉的成本和优秀的硬传动效率，在主流汽车市场上占据着相当大的份额。但自动变速器技术不断完
善，同时人们对汽车操纵品质的要求，MT 变速器在变速器市场的应用份额逐渐出现下调趋势，但在相当长的一段时间内自动变速器仍无法取代MT 的市场霸主地位。
优点：成本较低，制作工艺要求较低，对于汽车操作爱好者较有操纵感。
缺点：挡位数不能满足节省要求，操作费力，换挡品质低。
（2）液力机械式自动变速器（AT ）
液力机械式自动变速器（AT ）是目前汽车上应用最为宽泛的自动变速器，结构主要由3大部分组成：行星齿轮、液力变矩器、电子液压控制系统。其变矩原理主要是通过油液驱动和行星齿轮配合方式实现变速。通常在液力变矩器的涡轮后面连接几组行星齿轮来解决液力变矩器变矩区间较小的问题，同时液压操纵系统根据发动机工况的变化智能操控行星齿轮啮合得到不同组合，提高了有效地传递动力性，并且也实现了自动变速变矩。行星齿轮的传动比是一定的。
图1.1.2 AT动力传递和基本控制系统
Fig1.1.2 The power transmission system and basic control system of AT
优点：Ⅰ、传递功率适用范围广，对于各类车型有较好的适应性。Ⅱ、换挡品质较高，无冲击和震动，所以乘坐较为舒适。通过液力传动转矩变化曲线梯度较小，换挡时动力不会出现切断的情况，比较轻松完成自动控制。
缺点：Ⅰ、油液的传动效率较低，能量不能充分利用，油液在涡轮和泵轮
之间摩擦和冲击，造成热能和动能的进一步损失，加大了耗油量。因此，AT 的档位越多才能保证行驶和换挡的平顺，同时增强AT 的加速性和节油能力，但其代价是结构更加复杂吗。因此4挡和5挡正在逐渐淘汰，而8挡AT 开始使用。Ⅱ、AT 制造成本非常高，结构复杂，维修保养都非常困难Ⅲ尽管AT 依靠油液传递，变矩范围较小，但仍然可以感受到换挡冲击Ⅳ对速度反应不如MT 灵敏。
（3）机械式无级自动变速器（CVT ）
CVT 是一款比较有代表性的无极变速器，目前应用的无级变速器大多指机械式变速器，主要分为盘式CVT 和带式CVT 。盘式CVT 主要组成部分为：输入轴、输出轴、主动盘改变传动滚轮、从动盘和传动滚轮[7]。其原理为改变中心轴的位置方向，通过转换传动滚轮的中心轴，从而改变滚轮与主从动盘的接触点，进而造成传动半径发生变化（传动比变化），最终完成无级变速。但接触点在传动时应力较大，润滑时不易形成油膜，可靠性和寿命都不是很理想，不实际中并不常用。
金属带式CVT 主要组成部分为：主动轮组、从动轮组、液压泵、金属带等。其结构可以分为主动结构系统和从动结构系统，分别固定主动轮和从动轮，形成的V 型槽，通过刚性较好的金属片构成的金属带啮合。当主、被动轮可动部分向传动轴的轴心移动时，驱动轮与从动轮传动带的形成的基础面的圆的中心距发生了改变，从而使得其中的转矩比发生了变化。通过液压控制系统对可动轮进行不间断，实现无级变速。
优点：Ⅰ、可以算作是真正意义上的无级变速器，具有良好的操控平顺性。传动比变化范围较大，换挡平顺、连续。可以保证发动机的工况始终在最佳转矩转速曲线附近，提高了燃料的燃烧完全度并降低了燃油消耗率，废弃排放量中的CO 、NO X 有了明显的下降[8]。Ⅱ、燃油经济性和加速性能好，可以调整到发动机最大的后备功率，动力性强劲。Ⅲ、CVT 没有MT 众多的齿轮副，也没有AT 复杂的行星齿轮组，结构简单，零部件少，从而体积精巧，质量较轻。
缺点：Ⅰ、转矩范围小，应用不够广泛，V 型带与齿轮之间的摩擦无法传递较大功率扭矩，仅使用于3L 以下车辆。Ⅱ、传动带保养不易，使用寿命不长。
（4）电控机械式自动变速器（AMT ）
AMT 是在手动变速器基础上，继承了电脑智能计算系统，替代由手动操作完成档位的离合器分离、变速器选档、换挡的自动有级变速器。AMT 的主要结构有：齿轮式机械变速器、自动离合器、电子控制系统三大部分。AMT 智能运算系统（ECU ）
的输入信号主要包括：车辆行驶状态（v 车速、v 发动机转速、K 节气门开度）等、驾驶员操纵状态（J 加速踏板位置Z 制动踏板位置、D 挡位位置、X 转向盘位置）等、道路路面状况（P 坡道、W 弯道、D 颠簸路面）等三大类。ECU 根据车载数据库中的的换挡策略、离合器控制策略、发动机节气门最佳进气角度控制策略作为输出信号对变速器实行有效操控。
优点：Ⅰ、起步摩擦损失小，燃油经济性较好，传动效率高达95%以上。Ⅱ、结构简单，制造成本仅为AT 的25%，具有非常成熟的市场成本优势。Ⅲ、车型适用范围广，成本低廉，对于换挡频繁的公交客车等商用车是最佳选择。
缺点：ⅠAMT 无法避免换挡时动力中断，换挡平顺性有一些比较低，无法达到非常舒适的乘坐。Ⅱ实现自动控制时控制参数过多，自动换挡控制困难。换挡时离合器踏板需要与换挡机构协调配合方能达到最佳换挡，故控制困难。
（5）双离合变速器（DSG/DCT）
DSG 双离合变速器结构和设计理念不同于传统变速器，是一种比较有特点的设计方式，其结构主要为：双离合器、空心轴以及内部的心轴、两个平行的分变速器、控制器和油泵组成。传递扭矩的方式脱离了液压式传递，采用一种特殊的方式通过双质量飞轮信号处理后进入变速器中与双离合器壳体固结的输入端，通过这样一种比较独特却又不脱粒传统的传递方法进行传递。输出轴1和输出轴2的动力齿轮都通过在输出轴上进行空转而不输出动力，所以可以同一时间共同完成控制偶数挡的离合器借助电子智能控制系统结合发动机输出端，而控制技术挡的输入轴的离合器与输出端断开，从而平顺完成动力切换。在此过程中不会出现动力切断，并且预挂档亦可以同步实现。
有点：Ⅰ换挡时间快捷，所以不会出现动力突然中断的情况，并且也将动力损失下降到了最低；换挡具有非常好的平顺性，实现了动力的不间断传递和变速的不间断链接。Ⅱ维护成本较低，变速器工作稳定，故障少，质量可靠。Ⅲ燃油经济性非常，传动效率非常高，加速度非常大。Ⅳ传递功率广泛，适用车型多。
缺点：核心的技术模块受制于国外大公司，核心技术中的电子控制模块系统非常复杂，技术攻关难度大，生产成本就高。
（6）变速器性能特点
目前变速器市场中，手动变速器着眼于加工工艺和操纵机构的提升，结构几乎没有变化。AT 仍然延续早期的行星齿轮组合液力变矩传递，档位由过去的4、5挡逐渐
向高档如7挡增加。CVT 最大的优势莫过于在传动比改变上的完美，它可以更有效的让发动机在健康转速工作，大幅度提升经济性，并且拥有近乎理想的平顺性。CVT 的优势在于其真正实现了无级变速，传动比大范围的可变性可以让发动机更有效地工作在最佳曲线上，提升了平顺性和燃油经济性。变速器的特点各有不同，因此，通过以下几个重要参数来对各类变速器进行性能评定，以此来得出关于那种离合器对于目前更适合的结论。
目前变速器的重要评价特点是指下列几点：Ⅰ、变速器的动力传动效率 变速器作为汽车动力传动系统中的重要部分，传动系统效率越高越好，这必须基于硬传动为基础的变速技术才能做到。Ⅱ、变速器的换挡速度 变速器的换挡速度最好趋近于零，因为这对于动力输出和经济性都是最完美的。Ⅲ、变速器的换挡平顺性 变速器的换挡平顺性是指在汽车换挡时冲击小，过度平稳。变速器的换挡平顺，在目前追求操纵感和舒适性的车辆，都将换挡平顺性作为汽车变速器考察的重要指标。Ⅳ、变速器的成本 变速器的成本是指生产变速器所耗费的全部费用，这样的费用是要全都算进去的。变速器的成本在保证质量的前提下是越低越好。Ⅴ、变速器的可靠性 变速器的可靠性，是指在换挡的情况下，能够保证不乱档，可靠挂正确的档，同时挂档之后不乱档。 Ⅵ变速器的适应性 变速器的适应性，指的是变速器能够匹配一定范围内发动机动力的输出并进行调节。
综合以上内容，绘制成以下图表，可以证明DSG 双离合变速器的优越性。
图 1.1.2 各类变速器优缺点
Fig1.1.2 Comparison of (different)transmissions' features
1.2双离合器变速器的关键技术要求
双离合器变速器正因为要满足以上的特殊要求，因此在设计的同时对于离合器内部的换挡、操纵、电控机构都有独特的要求，因此，双离合器要具有其独特技术要求方能体现其高性能。
关键技术要求一：双离合器变速器的结构核心之一在于其特殊的离合器机构的组成。离合器工作条件恶劣，受布置空间和分离精确的要求，为达到尺寸精度，在设计
时在操纵执行机构中要禁受磨损、高转速、高热量等状况。离合器的结构设计、分离机构控制原理、空间布置必须匠心独运，方能行云流水。
关键技术要求二：为保证双离合器在换挡过程中动力不间断，换挡无冲击，就必须在奇数和偶数挡动力传递重叠阶段有精确的计算和迅捷的控制，从而保证变速器结构的寿命。因此，精密的换挡策略来防止在换挡重叠时的干涉和较大动载荷。电子控制模块来控制切换时间，保证滑摩平顺、无共振、冲击小。所以，只有使用特殊的电子控制，才能保证双离合器变速器换挡无忧，达到行云流水的状态，极大的提高操纵性能。
关键技术要求三：双离合器变速器换挡操纵的可靠性关键在于灵敏的液压控制系统，作为变速器三大主要部件之一，汽车的行驶曲线和安全性都基于液压系统设计。液压系统的阀体连接、油腔连接、接口排序等都必须能准确反映电子控制模块对于避免换挡重合、动力间断、油压突变的要求。由于油道的复杂性，在繁琐的加工又必须保证阀腔之间的正确连接，因此，液压控制系统在制造加工和不知设计安装方面都有非常高的要求。
关键技术要求四：双离合器变速器的评价，传统的仅考虑换挡过程对性能的影响已经无法满足变速器的全面性指标，双离合器变速器是一个创造性的有机整体。在考虑对于离合器冲击的同时，也要考虑到离合器的耐久性，保证该机构在有效地情况下能够正常输出动力。考虑到指标的平均值，也要考虑性能的关联评价。考虑冲击的同时，也要考虑平顺性和动力的间断性，因此，必须使用比较特殊的评价系统，才能对双离合器变速器有系统的评价。
2 双离合器自动变速器（DSG/DCT）的结构
2.1双离合变速器的结构
双离合变速器的结构大致分为三种：双离合器单轴输出，组合双离合器单轴输出，组合双离合器两轴输出。其核心原理不变，即将两套变速器和离合器结合，当其中一组处于正在对汽车传动系统输出动力时候另一组空转并预选下一个档位，中央控制系统根据发动机工况切换两套变速系统一个工作，另一个负责休息不输出动力，从而实现了换挡。双离合器变速器主要结构有：双离合器、动力输入装置、传动轴、从动轴和动力输出装置。
图2.1.1 双离合器变速器基本结构
Fig2.1.1 The basic mechanism of DCT
（1）动力输入装置
离合器结合时，发动机的动力经过飞轮传递至双离合器外壳，从而带动离合器主动部分与发动机共同旋转，并将动力传递至已结合离合器的从动部分，离合器从动片通过花键带动从动轴一起运动。
（2）双离合器
双离合器变速器的核心部件之一为双离合器，按照类型可以划分为两大类：干式双离合器和多片湿式双离合器。干式双离合器主要靠摩擦片的摩擦工作，因此控制技术关键在于解决散热问题和磨损补偿问题。湿式双离合器主要靠液压控制系统实现换挡起步操作，因此控制技术关键在于非常高的液压系统精度。双离合器中的两个离合器分别控制奇数挡和偶数挡的动力输出，保证两个离合器在任何情况下都能够有足够的动力输出。
图2.2.2 多片式离合器结构
Fig2.2.2 The mechanism of multiple-disk clutch
（3）传动轴
根据离合器动力传递路线，动力由花键传递至传动轴，传动轴有两种：奇数挡传动轴（实心轴）和偶数档传动轴（空心轴），二者布置方式可平行布置或同心布置与两个离合器轴线上。脉冲传感器主要是监控奇数挡的主动齿轮，同时加入转速传感器测量固件，同理，偶数档也有相应的结构。
（4）从动轴
从动轴安装在传动轴之后，其中从动齿轮混合分布，奇数档齿轮和偶数档齿轮可同时布置在同一根轴上。离合器中各档的从动齿轮和同步器悬空旋转在从动轴上，同步器啮合挂档齿轮从而传递动力（或预挂档），未啮合齿轮在在从动轴上进行旋转却不输出动力。
（5）动力输出端
动力输出齿轮固连在从动轴上，同时与差速器齿轮啮合，经过双离合器变速器变矩后的动力输送给动力输出齿轮，先经过双离合器主减速器减速增距，再经过车辆主减速器上进一步减速增距，最终通过差速器分流后，由车辆半轴向车轮输出动力。
2.2双离合器变速器工作原理
两轴式双离合器变速器将技术档（1、3、5档）与偶数档（2、4、6
档）分开布置，
并与组合双离合器连接。1、3、5档连接在离合器C 1上，2、4、6档连接在离合器C 2上。
在车辆停止时，两个离合器是未闭合的，处于离合器没有结合的状态，此时无动力输出。车辆处于起步状态，ECU 计算后通过控制液压传动机构，操控换挡机构挂1档，离合器C 1由分离逐渐结合，车辆起步。此时，离合器C 2未结合，无动力输出。车辆
加速，ECU 全程监控，在即将达到换挡速度时，预挂2档，随着速度提高，离合器C1随着电控系统的控制渐渐分离，离合器C2在液压控制系统的指挥下渐渐结合，两个离合器交替切换，当C1完全分离后，离合器C2完全结合，此时换入2挡。
图2.2.2.1 双离合器变速器基本布置
Fig2.2.2.1 The structural principal of DCT
第一阶段：以偶数当4挡传递动力为例，此时离合器C 2结合，4档正常传递动力中。双离合变速器电控系统TCU 根据车辆安装的传感器读取和分析信号，获得车辆目前运行状态，根据数据进行预换挡判断，此时车辆若速度升高则预准备即将选择档位5档，若车辆速度降低，则采取减档3档策略。
图2.2.2.2 离合器2结合，4挡传递扭矩
Fig2.2.2.2 No.2 clutch engagement； transmission torque of the forth gear
第二阶段：4档正常输出动力，由TCU 计算后，选择高速挂5档策略，此时预挂5档，仍由4档输出动力；离合器C1处于没有结合的情况，此时无法向输出轴提供转矩输入。若使用低速策略，则TCU 控制液压系统预换入奇数档3档，仍由4档输出动力。
图2.2.2.3 离合器2结合，4挡传递扭矩，预挂5挡
Fig2.2.2.3 No.2 clutch engagement； transmission torque of the forth gear
pre-engage the fifth gear
第三阶段：此时，预挂好的五档和已经挂好的四档的两组离合器共同连接，此时
主要由4挡传递转矩。
C2离合器逐渐分离，传递转矩渐小，C1离合器逐渐结合，传递转矩逐渐增大，为保证传递转矩的稳定性，此时需要由TCU 精确计算，保证配合时机。
图2.2.2.4 离合器1、2结合，4、5挡同时传递转矩
Fig2.2.2.4 No.1 and No.2 transmission engage while transmission torque of the forth and fifth gears
work simultaneously
第四阶段：离合器C2彻底分离，但仍挂4挡，4挡不传递转矩。离合器C1完全结合，此时转速为5挡转速，动力传递为5当。
图1.2.2.5 离合器1结合，离合器2分离，5挡传递转矩，未摘4挡
Fig1.2.2.5 Engagement of No.1 transmission; release of No.2 Transmission; transmission torque of the
fifth gear
第五阶段：此时4挡离合器C2彻底分离，4挡齿轮未啮合。5挡处于正常传递动力阶段。此时，由TCU 根据车辆的不同运行工况进行判定，选择合理的档位，过程如上所述。
图1.2.2.5 离合器1结合，5挡传递转矩
Fig1.2.2.5 No.1 transmission engagement; transmission torque of the fifth gear
汽车的换挡控制策略主要根据外界工况条件、驾驶员操作预判、道路状况等综合考虑，主要通过传感器分析节气门开度大小和变化速率、输入轴和输出轴转速差来保证换挡品质的高低，从而达到换挡平顺不间断。
3 双离合器变速器的离合器
DCT 离合器工作环境非常严峻，两个离合器都要经历摩擦和分离，结合过程中会出现非常大的摩擦力做功，产生很大的废热，必须及时降温，才能保证离合器不至于因为局部高温而产生烧损粘合，有效提高离合器的寿命和性能。因此，在选择离合器的用料、抗磨损、摩擦系数、表面润滑道结构都需要高技术来解决。同时，离合器在降温要求中，必须有冷却润滑系统，保持离合器具有良好的工作稳定能力，同时能够抵抗剪切和压缩，冷却液的粘温曲线应当较为平滑。
3.1双离合器变速器的干式离合器
干式离合器的结构中，从动部分质量轻，转动惯量较小、布置简单、容易调整、分离彻底，因此，能够有效防止过载，同时传动效率高、成本低，不需要多增加附件。干式离合器通过发动机和离合器互相结合部位的飞轮并且配合其中的压紧装置吸收热量，不容易受到摩擦产生的高热量的影响，但散热介质为空气，因此在摩擦时间很不长时具有较好的特性。
3.2双离合器变速器的湿式离合器
湿式离合器结构简单，压盘接合彻底，压力分布无应力集中现象，因此能够传递大扭矩同时摩擦损失小。湿式离合器采用液体介质强迫油液进行对内机构的冷却，能够达到非常优秀的降温效果，在半离合状态时能够及时散热，摩擦盘表面不易产生热损伤，寿命较一般离合器达到5倍以上，因而被广泛应用。但是，使用液体介质作为冷却液，在摩擦的过程中，增加了滑磨阻力，同时大量的散热降低了传动效率。在安装的过程中，也要充分考虑到冷却系统的布置和安装环境，同时对硬件的配合要求很高。但总体来说湿式离合器间隙适应性好，调整方便，换挡品质优良。
从以上材料可以看出两种离合器的优点突出，缺点较一般离合器很普遍，所以在安装和匹配的过程中，要充分考虑到汽车的工况和行车环境的状况，将两种离合器取长补短，最大程度减小缺点对行车的影响，从而达到双赢。
图2.2.1 干、湿离合器的结构特点
Fig2.2.1 Structural feature of Dry and wet Clutch
图2.2.2 干、湿离合器的优缺点
Fig2.2.2 The quality of dry and wet clutch
4 双离合变速器的换挡控制策略
DSG 换挡时，会出现两个离合器一起结合传递动力的情况，称为转矩重叠，这种的情况是允许的并且可以控制的。为了最大程度减小转矩重叠过程中的离合器磨损、温度过高、转矩干涉的现象，必须在控制策顺序方面进行精确的控制，才能最大程度减小从动部分的动载荷，避免在换挡过程中对于各个系统的冲击效果。
在控制过程中，主要依靠TCU 进行数据的采集和计算，包括由安装在输入轴和输出轴的转速转矩传感器形成的数字信号；离合器和同步器传感器发出的模拟信号，所有信号经过ECU 汇总，形成闭环回路控制，从而确定车辆行驶状态，同时向电子和液压操纵系统发出具体的指示信号，控制离合器的开闭和档位的切换。因此，控制方法的具体性的优劣直接导致换挡品质性的高低。
4.1起步控制
起步阶段可以根据车辆具体需要的起步动力输出的要求采用不同转矩进行起步：Ⅰ、起步时仅挂入1挡，由一档输出动力。Ⅱ、为了快速而平稳地起步，可以使用两个挡离合器同时结合，共同输出动力进行起步。由TCU 指挥电子和液压控制执行机构，同时挂如1挡、2挡，在满足起步工况要求的同时，TCU 将逐渐将其中的一个离合器分离，由另外一个离合器结合输出动力。
4.2顺序换挡控制策略
在挂入高档位时，其中选择某一离合器处于结合阶段，则剩下的未选择的离合器
处于半离合状态，TCU 将根据转矩结合的要求进行离合器压力控制，将动载荷降到最低，从而保证平顺性。换挡中主要通过液压执行机构，由TCU 判定压力的大小，并进行高低压的调节，来控制升档。
所以，在进行顺序换挡的过程中，主要就是靠TCU 和电控液力执行机构的精密配合，保证离合器能够在正确和较短的时间内完成切换，两个离合器在切换控制时采用的是“叠加控制”，也叫“重叠控制”，通过传递动力的重合，保证动力始终处于输出非终端状态，避免了飞轮因无动力输出而出现打滑，并且在共同输出转矩的同时，通过TCU 计算出需要的转矩来满足工况，在车载自动储存的数据库中能够参照最佳转矩曲线，保证换挡的各种性能比如平滑顺利通过性和换挡非低效果品质性。TCU 在计算重叠切换时，也将保证重叠式转矩最小，将对离合器的上海降到最低。因此，在此种策略下进行调控，就需要各执行机构具备很高的控制精度及准确性。
图3.2.1 TCU顺序换挡控制策略
Fig3.2.1 Ordinal shifting control method of TCU
4.3跳档控制
车辆行驶过程中遇到急减速等特殊情况，将需要跳挡，从而保证车辆的行驶要求，DSG 进行跳挡控制策略时，主要是通过逆向计算，由最终速度来决定最终档位，由最终的档位归属的离合器来保证跳挡控制的正确性。若起始和终止由相同离合器控制，则另一个离合器只作为过度档位；若其实和最终档位由不同离合器控制，则直接跳至另一离合器。
5. 双离合变速器电子控制系统
双离合变速器的电子控制系统主要由三大部分组成：电子控制核心（TCU ）、高精密传感器系统、操纵执行机构。在电子控制系统中，最核心的部分是安装在变速器箱体上的电子控制核心TCU （Transmission Control Unit），负责计算和输出所有传感器发来的信号，出于空间结构布置要求，TCU 被浸润在冷却机油中。TCU 中央控制处理单元，汇集各个模块的电子数字信号，将各传感器信号收拢，通过CAN 总线，联系发动机、ABS 和各类电子仪表，分析车辆工况，将信号比照设计的最佳工况切换挡数据库，调取最优控制策略，向电子控制及液压控制系统发送电子控制信号，操纵机构接受信号进行准确操控，从而完成最佳换挡品质切挡。
DSG 的电子中央控制模块，高度集成，在安装和维护方面都有显而易见的又是，同时，电子控制单元直接总成于控制模块之上，操纵迅捷。在接口技术方面，采用中央插头链接，以最少的导线和接口数量进行传输，有效地提高了可靠性，使变速器更加轻便。
图5.1 双离合变速器中央控制集成模块
Fig5.1 DCT's integrated module controlled by central system
图5.2 双离合变速器传感器汇总
Fig5.2 DCT's sensor collection
5.1传感器系统
传感器是双离合变速器中重要的模块，主要负责监测车辆运行工况，收集状态信号，同时向TCU 发送各类控制参数，传感器系统主要有：转速传感器模块、压力传感器模块、温度传感器模块、温度传感器模块、位置传感器模块等。其中，压力传感器模块主要监测在各个工作点和各个工作管路的油液压力状态；温度传感器模块主要负责油温和操纵机构的位置的各个工作要素。
传感器模块中比较有代表性的模块是转速传感器模块，非常具有显著的特性主要分为三大部分：变速器输入信号转速监测部分、离合器输入信号转速监测部分V1、变速器输出信号转速监测部分V2。这三大部分集成在电子控制核心总成上，并且采用交错的方式安装。在工作的过程中，扫描同一个目标，由于安装的原因，会产生两个信号，两个信号表示的内容相反，其中信号1为“1”时，信号0为“0”，同样可推得另一种情况。
中央控制模块通过次信号来计算行驶速度和方向。
如图（5.1.1）所示，情况处于0在前方首先输出，信号1输出中央智能控制单元，车辆向前行驶；
图5.1.1 信号相同时
Fig5.1.1 When signals appear the same
如图3（5.1.2）所示，车辆进行调头。
图5.1.2 信号相反时
Fig5.1.2 When signals shows the opposite signs
5.2信号处理系统
系统的输入信号主要有3种类型：模拟量、脉冲量和数字量信号处理的主要流程为比较简单的流程。模拟信号主要包含节气门的变化情况、在工作状态下的油的温度情况、最工作状态下的各个管路的压力情况TCU 主要负责处理其中的数字转化的信号比如经过模拟的AD 转化信号。脉冲信号的内容主要是指变速器输出轴的输出转速，同时也包括经发动机飞轮传递至变速器的输入转速，经过单片机的整形处理，由继承的计数器记录了转速脉冲的个数，从而在较短的时间内完成了转速信号的采集。对于类似于光电隔离电路的布置部分，则相当于采用了开关信号如经过I/O接口，通过检测和计算，达到对数字信号的收集工作。
信号处理模块是TCU 处理信号模块中的一部分，对于输入信号的不同类型而言，信号处理模块的功能是将其进行调制和解调。系统的输入信号主要有3种类型：模拟信号、脉冲信号、数字信号。其中，模拟信号主要是监测节气门开度、变速箱油温、变速箱油压等传感器发送而来，此类信号比较简单，可以由传感器进行初步处理。对于脉冲信号而言，主要是监测输入、输出轴转速，经过整形之后，由计数器计算采集收集的脉冲个数。数字信号则是开关模式信号，经过光电隔离管直接传递至I/O接口，
达到完成统计各种数字信号的设定的任务。
图5.2.1 传感器工作示意
Fig5.2.1 Working signs chart of sensors
6．液压控制系统
6.1 DCT液压控制单元组成
电子系统和液压控制系统组成了电液控制系统，液压系统中，最具有代表性和实用性的区分方式是由阀体来区分不同种类的液压系统主要还是普通液压系统，与传统的油管阀体不同，液压控制单元主要由配油机构组成，配油机构中的孔和阀体之间联通，从而使得液压控制系统结构紧凑，布置体积小，能够有效地让变速器的总成达到
一定程度的轻量化。液压控制系统主要包括：液控定量泵、滤清器阀、主压滑阀、安全滑阀、安全阀、档位开关阀、多路控制阀等。双离合变速器液压循环系统中使用的是高纯度的液压油，保证了控制系统的传动精密性，同时也保证了传动系统的密封性和使用寿命，使得操控机构可以适应高压工作环境。
6.2 DCT液压控制系统分析
DSG 液压控制单元主要包括三部分：离合器液压控制集合、同步器液压控制集合、润滑液压冷却控制集合。DSG 液压系统固连于发动机，发动机调节定量泵供给液压油，经安全阀二次调节，在TCU 辅助控制下完成电控液压换挡。
DSG 电控液力总成主要依靠高速开关阀进行先导压力调节，先导压力调节可以调控安全阀油压实现精确控制。油液的脉冲频率主要依靠开关阀的开启时间来决定，出口压力根据脉冲频率进行调整。
图6.2.1 液压操纵机构结构示意
Fig6.2.1 Structural representation of hydraulic control mechanism
6.3 DCT主油路油压调节
主油路油压调节同离合器油压调节，安全阀油压调节有密切的关系，二者主要通过相互的协调配合达到调控的作用。一般使用二位二通告诉开关阀，主油路油压滑阀改变油泵阀芯孔间隙调节压力，由电控系统控制球阀，油液回流。油压管路调解时，主要靠先导油压进行闭环控制，当占空比较大时，先导油压降低，主油路压力减小；主油道压力为零时为最大占空比，即可以理解为这个时候的主油道是不起任何作用的。一般在主压阀失效时，占空比变为零，从而保证油压维持车辆运行。在这样的情况下，因油压过大将直接导致换挡冲击，此时安全阀启动，在主油道压力过高时，通过调节离合器压力，保证换挡完成。当某支油路出现油液无法通行或油液压力过高时，安全阀将切断该路供油，保护支路系统。
液压系统阀体的设计，主要区别在于几位几通，安全阀的设计较为简单，主要是设计成常开型，采用二位二通的方案，是高速开关阀，有电磁铁通电时带动阀体开关，将球阀的泄油管路关闭。离合器的换挡油路此时充满了液压油。先导油压压力与弹簧力工作油压压力分另作桶在滑阀的两端，通过调节阀芯位置控制进入离合器阀及换挡油路的压力。当电磁铁为通电的时候，此时液压控制器的滑阀位于开始的原始位置，先导油压无法提高，甚至降低为零，这样就保证了液压油无法近路离合器的换挡回路。可以比较容易地理解为，当先导油压较高的时候，也就说明了所占有管路的油液较少，腔内压力较低，当离合器换挡时，油液充满了油腔，压力很高。
安全阀一般选用常开型二位二通高速开关阀，由电控单元控制球阀位置，从而改变油液压力，调节离合器和换挡控制开关。同主油路控制原理一直，仍使用先导控制设计作为反馈回路。在安全阀未启动时，球阀位置未变，离合器控制管路中无液压油通过，在主油路系统出现压力过高导致先导油压升高时，安全阀启动从而使得离合器液控管路油压升高。
6.4 离合器压力调节
在变速器换挡、起步过程中，离合器主要依靠电控液压单元中的比例阀来调节油压，比例阀所在油路为反馈调节，由调节过程中的油液压力反馈，通过占空比调节电流。其中有两个步骤：第一步主要是完成预充油过程，保证管路的基础压力，但此时压力并不足以使离合器完全接合；第二步，受占空比不同的影响，比例阀输出的压力作用在滑阀阀体的一侧，推动其中的阀芯的运动，阻尼阀设计流量小于阻尼孔流量，从而保证阀芯在阻尼阀力、阻尼油道中的油压力、工作油压力的合力下达到平衡状态。
为保证压力传递的平稳，在压力控制阀处并联一个液压管路作为储能装置，在保证压力不变的情况下吸收液压冲击。此时，离合器压力达到工作压力，能够保证推动液压操纵机构的运动，从而离合器完成彻底接合。
7. 换挡品质评价
双离合变速器的换挡系统是不同于传统的手动变速器和自动变速器的，因此，对于双离合器变速器而言，应当有一套独立的品质评价系统。在换挡过程中，离合器的传递扭矩取决于压盘液压油压和离合器的接触面的相互的粗糙度即可以理解为其中的摩擦系数数两个不断变化的因素。在换挡控制策略中，TCU 又经过记忆数据库中的最佳换挡时机，采用模糊控制算法优化脉宽调制信号，限制输出转矩，保证变速器平稳过度，并启动溢流阀等安全阀保证管路油压，保证换挡的平顺性，因此，基于以上因素，要采取更加严格、更加全面的评价指标，才能真正让双离合器变速器得意物尽其用。
7.1动力性评价指标
动力性评价指标主要是通过计算车辆的水平路面和一定的摩擦系数的道路上的最大加速度、最短加速时间来判定动力性的好坏。双离合器变速器的换挡过程中该值越小，其理论动力性越好，表明换挡迅捷，在此采用加速度的1/2次方的方差来作为判定标准。
t s =t 1-t 0 （7-1-1）
a rms = (7-1-2) 其中a (t ) =dv (t ) (7-1-3) dt
式中，t s ----换挡时间， t 0, t 1---- 换挡开始和终了时刻， a rms ----加速度方根均值，a (t ) ----瞬时加速度，v (t ) ----瞬时车速
7.2经济性评价指标
双离合器变速器的显著特点中就是能够提高车辆的燃油经济性，以达到对于燃料的高性能的节省同时保证了燃料的充分燃烧。传统变速器换挡过程中无法缓解转矩转
速差过大，发动机动载荷造成的冲击无法消除，发动机转速转矩曲线偏离理想特性曲线，燃油经济性下降的缺点。双离合变速器因为其换挡特点不同，所以只需通过起控制策略中使用的节气门开度传感器发出的信号监测，分析其中的燃油消耗量和节气门在吸气时候的开度变化比，来决定燃油性的高低，统计出经济性的高低性。 b =f (α, ωe ) (7-2-1) G a =⎰bdt (7-2-2) t 1
其中b ----燃油消耗率，α----油门开度，ωe ----发动机转速， t 2
G a ----换挡过程燃油消耗量
7.3传动耐久性指标
在DSG 的离合器技术中，为了保证动力传递的不中断，所以大多采用“换挡重叠”，不同转矩互相干涉，必然导致离合器的磨损和过热，同时会造成动载荷冲击。因此，在判定DCT 品质时，必须考虑到离合器整体结构和主要功能部件的耐久性和动力传递特性。采用评价能量密度和功率密度，来确定离合器的磨损量和寿命值。仍采用数据的1/2次方来确定磨损的累计程度。
⎰L (t ) =
l (t ) =t 1t 0T c 1(ωe -ωc 1) dt S c 1⎰+t 1t 0T c 2(ωe -ωc 2) dt S c 2 (7-3-1) T c 1(ωe -ωc 1) T c 2(ωe -ωc 2) +
(7-3-2) S c 1S c 2
j rms =j (t ) =da (t ) (7-3-3) dt
式中，L (t ) ---- 能量密度，T c 1, T c 2---- 离合器1和离合器2转矩，ωc 1, ωc 2----
离合器1和离合器2转速，S c 1, S c 2----离合器1和离合器2面积，l (t ) ----功率密度，j (rms ) ----冲击度均方根值，j (t ) ----瞬时冲击度
从而依照以上判断标准，可以得出DSG 在换挡品质方面的优越性。
图5.3.1 变速器换挡品质评价图
Fig5.3.1 The evaluation of transmission shift quality
8. 双离合变速器的发展
8.1双离合变速器的发展和改进方向
目前，DSG/DCT双离合变速器朝着拥有更多的档位数量，结构和空间更加精巧，拥有较小的质量，更加灵敏，电控自动集成化，智能化的换挡策略等方向发展。
（1）拥有更优秀耐用的齿轮结构。双离合变速器以大众DSG 为例采用了7速型的齿轮，理论上讲齿轮速比越多，则提供了强劲的动力、拥有比较好的成本控制，并且噪声将得到很大程度地降低，提高了传动效率，故齿轮变速机构呈变速级别多、结构更加精巧、齿轮型号更加精细、轴承承载能力大占用空间小，变速器传动所发出的分贝量更低，摩擦系数阻力达到一个更低的水平等方向发展。
（2）DSG 的变速器随着总成的完善，接口技术的提高，正在逐渐走向小型化。发动机前置车辆的逐年增多，DSG 的小型化将更加适合质量逐渐减小后备功率增大、更少的中间动力传递环节，传递缓解的要求，这样提高了燃油经济性，同时转向驱动桥的总成更加空间小，整体化优势明显。
（3）传统变速器中独立设置的吸滤器、油冷循环外挂、高压油管等附件已经逐步被集成化模块取代。变速器润滑油可以专注于齿轮和轴承的润滑和降温，有助于减少油量的消耗，减轻变速器的重量。在控制策略方面采用模糊逻辑控制，有效地减小了冲击，并且对于复杂路况和工况情况下有了非常快捷的处理办法，保证了其效率性。
（4）TCU 智能化在未来的开发进程中将成为主流。DSG 在换挡控制和品质方面可以满足不同驾驶员对于车辆架势的需求，同时，能够进行复杂控制和调节的TCU 中央处理系统以最搞笑的精度保证车辆对环境的适应能力。车辆参数的变化，对照更具有实际意义的转速与转矩曲线，也在电脑的控制策略中得到有效的保障。
目前全球所讲求的“低碳”经济给了DSG 非常大的发展空间，DSG 甚至被当作汽车工业高阶段发展的重要标志，成为了变速器技术的一枝独秀。CSM Worldwide的预测表明：截至到2015年，乘用车市场对最大扭矩为“160 N/m”下变化区间的变速器的装配要求量有可能达到多大340万台以上，在变速器市场中将留有70%以上的销售空间为DCT 预留空间。市场巨大的潜力，国外变速器制造商和我国本土制造商在对技术的研究和销售方面将投入最大的精力。如果我国能够趁热打铁，把握好这次商机，主要依靠我国自主的技术和科研人员对我国变速器技术的积累开发、辅助引进国外的一些先进技术并及时到国外参观学习，开发出有我国自主知识产权的双离合变速器，我国的自动变速差距将和世界汽车强国进一步缩小。
8.2双离合变速器的技术缺点
双离合变速器在实际的应用过程中，有许多困难需要克服，优点显著，并且仍然有一些技术缺点有待改进。从实际操作故障原因分析，DSG 变速器故障特征较为明显，主要出现在大扭矩车辆上，如奥迪TT 、高尔夫、迈腾、大众2.0及1.8T 上，大多故障表现为起步、换挡、停车过程有非常明显的顿挫感，发动机转速较高换挡失灵，故障灯闪烁仅个别档位能够行使，档位存在异响。电控液压单元和液压控制单元具有比较明显的问题。从我国目前应用的双离合器技术来讲，主要存在一下几个问题：
（1）主要技术被国外大公司垄断，研发费用高，制造要求精密，无法量产，已经装配的车辆价位较高，成本比较难以控制。已经装配的车辆则需要定期进行清理和更换，维护保养耗费较高。
（2）自动控制中大量使用电控单元和液压总成，是以牺牲传动效率为代价的，同时，变速器的重量比较中，能够传递的转矩比较低，面对复杂路况时，仍然无法做到准确判断从而导致换挡时间增加。
（3）离合器技术发展并不完善，所有经过行驶路况和比较复杂路段通过性性比较差的情况下，特别是上下班高峰期的时候，离合器总是处于半离合状态，离合器过热、磨损严重的问题始终无法解决，因此而导致的停机和换挡失误非常令人担忧，同时关键部位加工的可靠和装配的精密仍然无法保证离合器的耐久性。
虽然DSG 有许多需要改善和提高的地方，但是随着技术的发展，这些问题终将得到解决。
9 结论
本文的探讨内容可以探讨为：双离合变速器将成为我过汽车变速器产业未来的开发、研究、攻关、发展的方向。通过双离合器变速器的技术原理解析，结合目前我国现状得出：我国的变速器产业起步比较低，从制造方面讲，双离合变速器对手动变速器生产线有非常好的继承性，同时，随着国外技术大范围在我国范围内的展开，我国的汽车专用匹配零件和专用设备开发和生产也能得到非常好的进步。
通过双离合器变速器自身技术特性而言：从DSG 自身的特点而言，相对于同类自动变速器较高的传递效率、紧凑的布置结构、相对较低的价格，将使得双离合变速器有非常广阔的市场。而从应用方面来讲，双离合变速器可以广泛地应用到小型乘用车、公交车、中型货车、大型工程机械车辆上，一方面避免了车辆操纵者频繁换挡产生的疲劳，另一方面可以大幅度改善燃油经济性。
机会来临的时候总是稍纵即逝，而DSG 强大的技术和我国广泛的汽车市场，正是我们展翅高飞的前提，趁着目前双离合器市场的新兴，双离合变速器的重视和研发，将会是我国汽车传动技术产业的又一次质的飞跃，因此，双离合变速器将是我国未来变速器市场的研究方向，将引领我国变速器登堂入室，前进到一个新的领域和境界。
参考文献
[1] 陈家瑞，马天飞 . 汽车构造（下册）[M ].北京 ：人民交通出版社，2006.87-112页.
[2] 牛铭奎，葛安林，金伦等. 双离合器式自动变速器简介[J ].汽车工艺与材料2002,(12):36-38.
[3] 牛铭奎，高炳钊等．双离合器式自动变速器系统[J ]．汽车技术，2006,(6)：l-3.
[4] 吴光强，杨伟斌，秦大同．双离合器式自动变速器控制系统的关键技术[J ]．机械工程学报，2007，30(2):13-21.
[5] 金辉，葛安林，陈慧岩．汽车自动变速技术的新发展[J ]．汽车技术，2007,(02)：1-4.
[6] 杨昭．双离合器自动变速器动力学建模及仿真研究[D ]．长春：吉林大学，2007 .
[7] 巧郑民．自动变速箱换挡品质分析模型[J ]．筑路机械与施工机械化，2001，(2)：79.
[8] 文婷．博格华纳Dual Tronic双离合自动湿式离合器和控制系统[J ]．汽车与配件，
2005,(14):20.
[9] 夏建满，栾晓东．自动变速器的应用现状与发展趋势[J ]．沈阳大学学报，2005，(4):45.
[10] 徐石安，江发潮．汽车离合器[M ]．北京：清华大学出版社，2005.
[11] 刘振军，秦大同，叶明等．车辆双离合器自动变速传动技术研究进展分析[J ]．农业机械学报，2005，(11)：161-164.
[12] 荆崇波，苑士华，郭晓林．双离合器自动变速器及其应用前景分析[J ]．机械传动，2005，
(3)：56-58.
[13] 黄建明，曹长修，苏玉刚．汽车起步过程的离合器控制[J ]．重庆大学学报(自然科学版) ，2005，28(3)：91-94.
[14] 姚晓涛，秦大同，刘振军．双离合器自动变速器起步控制仿真分析[J ]．重庆大学学报(自然科学版) ，2007，30(1)：13-17.
[15] 孙恒，陈作模，葛文杰 . 机械原理[M ].北京 ：高等教育出版社，2006年.151-173.
[16] 冯婴，罗永革，郝琪．汽车湿式离合器的模糊控制研究[J ]．汽车技术，2001，(12):22.
[17] 舒华，姚国平. 汽车新技术[M ].北京 ：国防工业出版社，2005年.1-24.
[18] Manish Kulkarni, Taehyun Shim, Yi Zhang Shift dynamics and control of dual-clutch
transmissions[J ]．MechanismandMachineTheory,2007,12(6):168—182．
[19] Berger E J，Sadeghi F，Krousgrill C M．Analytic and Numerical Modeling of Engagement of Rough ，Permeable ，Grooved Wet Clutches，ASMEJ[J ] .CONTROL ENGINEERING
PRACTICE , 1997，119：143—148
[20] Amendola C，Alves Gear shift strategies analysis of the automatic transmission in comparison with the double clutch transmission[J ]．SAE Paper，2006(1)：287
致谢
本次毕业论文得以顺利完成，受益于校园高品质的学习环境和各位老师，同学的支持帮助，在此，我向大家表达心底最真诚的谢意。
首先，我要感谢学校给我们提供高品质的学习环境和丰富高端的硬件条件设施。无论是共青团花园，还是自习室，图书馆，总是充满着主动学习学生的身影，正是处于这样的环境下，我也受到大家感染用了不少时间在学习上。学校图书馆藏书量大，数据库里内容更是丰富，这让我查阅相关资料十分便利。实验室里设备齐全，并且十分开放，这给我本次设计提供了不少帮助。
其次，我要感谢学院各位老师给我的帮助。这里特别要提到的是钱晓胜老师，作为我毕业论文的指导老师，钱老师每周都要和我们小组同学开会，单独对每一个同学的论文进行指导，并时时督促我们抓紧时间做论文。每当我们论文出现问题时，都能够非常及时地获得钱老师对我们所出现问题的具体分析和解答。院上其他老师也非常关心我们的论文，每当遇到各位老师，老师们总要问及论文的进展，这使得我们从不敢懈怠。
最后，我还要感谢班上同学给我的帮助。在这次做论文的过程中，我遇到了不少的困难，每当我个人难以解决时，都可以及时从其他同学身上获得帮助，这使得我的论文进行得比较顺利。
目录
摘要 ............................................................... 1
Abstract ............................................................ 2
0 文献综述 ......................................................... 3
0.1双离合器变速器 .............................................. 4
0.2双离合变速器国内外研究现状 .................................. 4
0.2.1 双离合变速器国外研究现状 .............................. 4
0.2.2双离合变速器国内研究现状 ............................... 5
1 引言 ............................................................. 7
1.1传统变速器与双离合变速器的特点 .............................. 8
1.2双离合器变速器的关键技术要求 ............................... 13
2双离合器自动变速器（DSG/DCT）的结构 . ............................. 14
2.1双离合变速器的结构 ......................................... 14
2.2双离合器变速器工作原理 ..................................... 16
3 双离合器变速器的离合器 .......................................... 20
3.1双离合器变速器的干式离合器 ................................. 20
3.2双离合器变速器的湿式离合器 ................................. 21
4双离合变速器的换挡控制策略 ....................................... 22
4.1起步控制 ................................................... 22
4.2顺序换挡控制策略 ........................................... 22
4.3跳档控制 ................................................... 23
5. 双离合变速器电子控制系统 ........................................ 24
5.1传感器系统 ................................................. 26
5.2信号处理系统 ............................................... 27
6．液压控制系统 ................................................... 28
6.1 DCT 液压控制单元组成 ...................................... 28
6.2 DCT 液压控制系统分析 ...................................... 29
6.3 DCT 主油路油压调节 ........................................ 30
6.4离合器压力调节 ............................................. 30
7. 换挡品质评价 .................................................... 31
7.1动力性评价指标 ............................................. 31
7.2经济性评价指标 ............................................. 31
7.3传动耐久性指标 ............................................. 32
8. 双离合变速器的发展 .............................................. 33
8.1双离合变速器的发展和改进方向 ............................... 33
8.2双离合变速器的技术缺点 ..................................... 34
9 结论 ............................................................ 35
参考文献 .......................................................... 35
致谢 .............................................................. 37
双离合器变速器的应用与发展
庞煜
西南大学工程技术学院，重庆 400716
摘要：与汽车动力技术发展具有同等重要地位的是机械传动技术，技术关键的重点在于
变速器。本文详细归类了当前变速器特点，分析了市场主流类型变速器的结构和工作原
理，归纳出了变速器技术发展的趋势；概括描述了双离合器变速器的发展、应用汽车类
型和控制技术原理，比传统变速器有非常明显的优势。在此基础上，得出了DSG 变速器
将以其传动效率高、结构紧凑及节油性能好，逐步取代传动的手动变速器和自动变速器
成为变速器领域佼佼者，发展前景和潜力不可估量。
关键词：双离合器；变速器；应用；发展前景；
The development and application of Dual-clutch Transmission
Pang Yu
College of Engineering and Technology, Southwest University, ChongQing 400716, China
Abstract: Besides propeller technology, drive system technique is the other crucial
technology whose core technology lays on transmission. In this dissertation, present
transmissions are categorized systematically, and the features of common transmissions, along
with their working principles, are analyzed as well. Moreover, the automotive technology's
trend of development is pointed out clearly in the essay. Based on the general situation of
Double Clutch Transmission (DCT)'s development, its control principle, the application of
key technical details and demonstrable advantages when compared with traditional
counterparts, the dissertation comes to the conclusion that DSG transmissions, which have a
promising future and potentiality, will play a leading role in the transmission realm. Its high
efficiency in transmission, compact design, fuel economy will gradually enable DSG
transmissions to substitute for manual transmissions and automatic ones.
Key Words ：Dual Clutch Transmission (DCT);Structural analysis and Gear —shifting
characteristic ;Advantage Of Technique;Development Trend;
0文献综述
汽车变速器，最主要的作用是调整发动机转速和车轮转速的变速变矩。发动机飞轮转速较高，只有在特定的转速条件下才会出现最大扭矩和最大功率。为了发挥发动机的最佳性能，就必须有一套变速装置，通过一系列齿轮的啮合，使得发动机和车轮之间产生不同的变速比，从而使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器是传动技术中其中重要的改善一环，变速器研究重要性可见一斑。
变速器的具体作用为：①改变汽车的传动比。增大驱动车轮转矩和转速的范围，能够让车辆在各种工况和各种环境下较好行驶。同时能够尽量使得发动机的工况处于动力性强、燃油消耗率较低的情况下；②在不改变发动机飞轮的转动方向情况下，实现倒车；③提供空挡。切断发动机飞轮和动力传递机构之间的动力传递，保证汽车能够平稳起步、怠速。
汽车变速器主要有两种类型：手动变速器和自动变速器，传统变速器主要有3种型式:电控机械自动变速器(AMT ) 、无级自动变速器(CVT ) 和液力机械自动变速器(AT ) [1] 。根据目前变速器的发展趋势，车辆变速器的主流技术逐渐由半自动手控过渡至全自动换挡，计算机电子技术的加入让变速器技术改革如虎添翼，车辆自动变速技术得到质的飞跃。因此，一款能够具有以上所有变速器优点的变速器将是市场的最佳选择，正在蓬勃发展的双离合器变速器，将成为市场的宠儿。
双离合器式自动变速器(DCT ) 不仅具有自动变速器换挡顺滑快捷、起步品质优良的特征，还具有手动变速器(MT) 布置占有较小空间、传动效率高、质量小、制造成本低等许多优点，而且实现了不切断动力完成变速变矩，在保证了车辆能够连续加速，同时不必受转矩切断引起的车速不连贯甚至减速现象，车辆舒适性极大改善。
DSG/DCT双离合变速器较一般的手动变速器拥有更高品质的换挡操作同时能带给驾驶者在竞技场上奔驰的感受，使驾驶更灵敏。其产品制造对MT 具有非常好的适应性，对于其加工工艺能较好地顺延，具有良好的发展潜力，能够有机会成为现有的变速器生产线上的高性能换代产品。
目前，DCT 虽主要用于轿车，但是其离合器的变化可使得输出转矩有大范围的变动，亦可以应用于大、中型车辆及工程机械、自走式农业机械等其他非道路车辆，具
有很好的多功能车辆适应性[2]。对于国内尚处于模仿阶段的生产技术，研究开发DCT 关键技术原理，完善产品功能，保证量产化，能够极大程度地提高我国自动变速器的自主创新能力。
0.1双离合器变速器
DSG/DCT变速器技术具有非常大的创新性，其先进的关键技术博得了全球变速器市场的瞩目。DSG/DCT设计者们走了一条具有创新性的全新技术之路，区别于传统手动变速器，将自动变速器的方便快捷性和手动变速器的自主灵活性成功组合[3]。DCT 的英文全称是Double Clutch Transmission，中文意思是双离合变速器，大众公司较早的应用开发，故也将其称为DSG （Direct-shift Gearbox）。除此之外还有一些称呼，比如三菱的SST ，福特沃尔沃的Power shift，宝马的DKG ，保时捷的PDK ，奥迪的S-Tonics 等等。其中最具有代表性的是液压操控系统和电气智能系统的完美组合。
双离合器系统由两个独立的离合器组成，将变速箱中的基数挡齿轮、倒档齿轮的操控传递与Ⅰ离合器连接，偶数挡齿轮由剩下的一个离合器连接控制。离合器和齿轮之间的动力传递先通过套筒，其次传递给与套筒组合的实心轴，这个系统成为双传动轴机构。齿轮之间的啮合调整与挂入特定的档位主要依靠机械电子系统的计算和液压控制系统的操作。挂入任意档位时都有一组离合器同相应的传动轴和啮合齿轮机构配合输出动力。在即将换挡之前，下一挡位的齿轮已被预选而与之相连的离合器则仍处于未结合状态。当变速器挂入预选档位之后，原挂入档位所在离合器逐渐分离，切断该传动轴动力输出。同时另一离合器迅速结合，动力经传动轴传递至啮合齿轮，输出动力。
在整个换挡期间能确保至少有一组齿轮在输出动力，转换过程也仅用极短的几毫秒内即可完成。如此精密的离合器动作带来的效果就是在换挡时对牵引力几乎没有影响驾驶的顺畅舒适[4]。
0.2双离合变速器国内外研究现状
0.2.1双离合变速器国外研究现状
1940年，Darmstadt 大学教授RudolphFranke 申请了DCT 专利，之后保时捷也发明了专用于赛车的双离合变速器(PDK ) ，此时的双离合技术并没有被大规模应用。20世纪末期，博格华纳和大众公司通过技术合作共同研究出了第一款可大批量制造并有较广应用适应性的双离合器变速器。2002年，DCT(DSG)应用在奥迪TT V6和德国大众高尔夫R 32上，并在2003年相继推广到高尔夫等其他车型上。2004年，德国大众途
安车型首次将DCT 与TDI 柴油发动机匹配。2006年，大众车辆的所有车型中累计有70万使用DCT 技术。
2007年，雷诺、法拉利等公司纷纷推出应用了DCT 相关技术的变速器的赛车，同时，Ricardo 公司开发出了DCT 样机，并装备在Bugatti —Vernon 跑车上；LUK 公司与Get rag、Ford 公司合作共同开发装载干式离合器的DCT 称为平行轴式变速器(PSG ) [5]。在国外，ZF 、LUK 、博格华纳、Get rag、Ricardo 、Ford 、VW 、Dallier —Chrysler 、NISSAN 、BMW 等公司都在大力开发DCT ，并已取得成功。近年的技术发展主要表现在对性能的优化和系统结构的改进上。BMW 曾针对中、高级轿车开发了全新的7挡DCT 以进一步提高效率和运动性能。目前，双离合器技术主要搭载330N/m左右的中等载重车辆上，现在正在转型面向扭矩150N/m左右的小型车发展。
国外初代DSG 主要结构的特点：1) 设计使用异轴平行布置的两个湿式离合器；2)6个前进挡和1个倒挡；3) 变速器传动轴分别与两个离合器相连接，每个传动轴仅布置
3、5、R 挡）或偶数当（2、奇数挡（1、4、6挡）；4) 为了使得结构布置更加紧凑，离合
器传递动力主要通过同心的一个实心轴和一个套在实心轴外的空心轴。区分双离合器变速器的特点主要通过其不同的驱动形式，对于变速器的初代产品，主要有两种不同类型：一类是大众高尔夫GTI 等前置前驱汽车采用的三轴式DSG ，主要特点是比（FF ）
较短，占用空间小，正好适合前置的小空间布置，但是其中的代价就是牺牲了结构的简洁性；另一类是奥迪Road jet前置后驱（FR ）主要使用的是两个传动轴。
国外目前在DCT 应用方面比较有着重点，重点针对的是中高档车型，主要应用在跑车类和商务车类，应用车型主要有奥迪TT 跑车、新奥迪A 3、布加迪威龙EB l64跑车、高尔夫GTI 、迈腾、速腾等汽车上。其他厂家如保时捷、宝马、沃尔沃、福特、三菱、尼桑等汽车公司也不甘示弱，纷纷开发研制双离台自动变速器，并用于自己的汽车产品上。
0.2.2双离合变速器国内研究现状
相比较而言，我们国内近年的研究主要集中在控制策略仿真、系统建模和样机制作方面。国外生产厂商对DCT 技术进行了严密的封锁，我国受限于技术交流不畅，依照目前的研究进度而看，模仿、参照仍然是我国变速器行业的主流，尽管在国产变速器中有自主配套生产的少量AMT 产品，但是对于变速器庞大的类型家族而言，多样化的变速器生产技术仍然是由国外生产厂商独占，国外大公司严格掌控。在科学技术
是第一生产力的今天，只有掌握了变速器国产化技术，才能有强大的市场竞争力，由国家发改委出面协调组织，国内12家自主品牌变速器生产厂发起成立了中发联投资有限公司，并于2008年11月25日在北京举行中发联投资有限公司与博格华纳(中国) 投资有限公司离合器(DCT ) 项目合资签约仪式。尽管如此，我国的研究技术也仅能保证在原有基础上有所进步，尚有很多问题无法解决，目前仍无法形成制造规模，也无法与国产DCT 产品量产配套。国家的“863”重大专项曾专门为轿车DSG 研究设置课题。
按照国家产学研一体化的方针政策，国内高校和专业研究机构与杭州前进齿轮箱集团有限公司、重庆青山工业有限责任公司、浙江吉利控股集团有限公司[6]，在我国大量专业制造的汽车零部件厂商的配合下，组成了研发团队，在原有基础上有了一定的研究进步，取得了一些阶段性成果。但依照当下开发进度来说，还需要一段漫长的时间才能实现产品化。
目前我们国内多为合资厂商使开发配套的双离合器变速器，一汽大众汽车公司生产的迈腾和速腾汽车也相继搭载了双离合器自动变速器，日系车型和国产品牌如BYD 也在逐步推广使用。
1 引言
经济的发展带来人们对驱动系统低碳、稳定、舒适、高效的更高质量的要求。在当今动力技术发展较为完备的情况下，仅改善动力技术将很难取得进展。国外的研究与匹配中着手动力技术，同时配合传动技术，实现传动、动力中央集成操控，为此完善人们的更高要求。传动技术方面，电子信息技术和控制技术的有了非常大的发展，消费需求的多样性、各类变速器自身固有的适用范围和优缺点必然要求向驾驶轻松、传递高效、操作快捷、结构合理、节能低碳、工作高品质的方向前进，由此发展为自动变速器的控制多线程化、电子智能化及液力变矩器低速区域的低速化等，同时新技术走向市场，双离合变速器在少量高档轿车上已经有了应用。综上，变速器技术将朝着兼顾高品质、强劲动力、低碳经济三个方向发展。
图0.1 变速器技术开发方向
Fig.0.1 The development about the technology of Gearbox
1.1汽车变速器的特点
目前市场主要使用的机械式手动变速器（Manual Transmission, MT ）、无级自动变速器（Continuously Variable Transmission, CVT ）、液力机械式自动变速器（Automatic Transmission , AT ）以及近几年开发的电控机械式自动变速器(Automated Manual Transmission , AMT ) ，其特点都很鲜明。液力机械式自动变速器（AT ）具有较好的操控平顺性，技术开发比较完善、容易操作，但单机的成本难以控制、传动结构中导轮、涡轮、泵轮组合不简单，燃油消耗率较高、传动介质发热等耗散功率过多。无级自动变速器（CVT ）具有良好的换挡平顺性、控制灵敏和较高的传动效率，但仍无法控制单机消费，应用范围目前只匹配在小转矩车辆。电控机械式自动变速器（AMT ）是在手动变速器上加载中央智能计算操控系统从而实现自动变速控制，具有传动无用功低、成本低廉、结构简单等特点，能够让手动变速器汽车具有自动换挡的可能，但在换挡时，无法保证动力传递连贯性，在动力中断后，重新结合时无法避免较大的系统转动惯量，并且动力切断过程也造成发动机空转无动力输出，影响了汽车的乘坐动力性和舒适性，目前只能在重型车辆小转矩车辆上加载。针对以上特点，目前开发出的双离合器自动变速器（DCT /DSG ）不仅保证了车辆的换挡品质和较低的燃油消耗率，并且使得车辆工况能够在较理想条件下运行。
图1.1.1 不同变速器的市场占有率
Fig1.1.1 Market share of various transmissions
（1）机械式手动变速器（MT ）
MT 的工作原理是通过变速器换挡拨叉拨动不同齿轮组间的啮合套导致不同齿轮啮合，每一档都有固定传动比的组合，因此每一档位变矩比是固定的，属于有级变速器。MT 变速器应用的历史最为悠久，发展已经较为完善，MT 凭借较为低廉的成本和优秀的硬传动效率，在主流汽车市场上占据着相当大的份额。但自动变速器技术不断完
善，同时人们对汽车操纵品质的要求，MT 变速器在变速器市场的应用份额逐渐出现下调趋势，但在相当长的一段时间内自动变速器仍无法取代MT 的市场霸主地位。
优点：成本较低，制作工艺要求较低，对于汽车操作爱好者较有操纵感。
缺点：挡位数不能满足节省要求，操作费力，换挡品质低。
（2）液力机械式自动变速器（AT ）
液力机械式自动变速器（AT ）是目前汽车上应用最为宽泛的自动变速器，结构主要由3大部分组成：行星齿轮、液力变矩器、电子液压控制系统。其变矩原理主要是通过油液驱动和行星齿轮配合方式实现变速。通常在液力变矩器的涡轮后面连接几组行星齿轮来解决液力变矩器变矩区间较小的问题，同时液压操纵系统根据发动机工况的变化智能操控行星齿轮啮合得到不同组合，提高了有效地传递动力性，并且也实现了自动变速变矩。行星齿轮的传动比是一定的。
图1.1.2 AT动力传递和基本控制系统
Fig1.1.2 The power transmission system and basic control system of AT
优点：Ⅰ、传递功率适用范围广，对于各类车型有较好的适应性。Ⅱ、换挡品质较高，无冲击和震动，所以乘坐较为舒适。通过液力传动转矩变化曲线梯度较小，换挡时动力不会出现切断的情况，比较轻松完成自动控制。
缺点：Ⅰ、油液的传动效率较低，能量不能充分利用，油液在涡轮和泵轮
之间摩擦和冲击，造成热能和动能的进一步损失，加大了耗油量。因此，AT 的档位越多才能保证行驶和换挡的平顺，同时增强AT 的加速性和节油能力，但其代价是结构更加复杂吗。因此4挡和5挡正在逐渐淘汰，而8挡AT 开始使用。Ⅱ、AT 制造成本非常高，结构复杂，维修保养都非常困难Ⅲ尽管AT 依靠油液传递，变矩范围较小，但仍然可以感受到换挡冲击Ⅳ对速度反应不如MT 灵敏。
（3）机械式无级自动变速器（CVT ）
CVT 是一款比较有代表性的无极变速器，目前应用的无级变速器大多指机械式变速器，主要分为盘式CVT 和带式CVT 。盘式CVT 主要组成部分为：输入轴、输出轴、主动盘改变传动滚轮、从动盘和传动滚轮[7]。其原理为改变中心轴的位置方向，通过转换传动滚轮的中心轴，从而改变滚轮与主从动盘的接触点，进而造成传动半径发生变化（传动比变化），最终完成无级变速。但接触点在传动时应力较大，润滑时不易形成油膜，可靠性和寿命都不是很理想，不实际中并不常用。
金属带式CVT 主要组成部分为：主动轮组、从动轮组、液压泵、金属带等。其结构可以分为主动结构系统和从动结构系统，分别固定主动轮和从动轮，形成的V 型槽，通过刚性较好的金属片构成的金属带啮合。当主、被动轮可动部分向传动轴的轴心移动时，驱动轮与从动轮传动带的形成的基础面的圆的中心距发生了改变，从而使得其中的转矩比发生了变化。通过液压控制系统对可动轮进行不间断，实现无级变速。
优点：Ⅰ、可以算作是真正意义上的无级变速器，具有良好的操控平顺性。传动比变化范围较大，换挡平顺、连续。可以保证发动机的工况始终在最佳转矩转速曲线附近，提高了燃料的燃烧完全度并降低了燃油消耗率，废弃排放量中的CO 、NO X 有了明显的下降[8]。Ⅱ、燃油经济性和加速性能好，可以调整到发动机最大的后备功率，动力性强劲。Ⅲ、CVT 没有MT 众多的齿轮副，也没有AT 复杂的行星齿轮组，结构简单，零部件少，从而体积精巧，质量较轻。
缺点：Ⅰ、转矩范围小，应用不够广泛，V 型带与齿轮之间的摩擦无法传递较大功率扭矩，仅使用于3L 以下车辆。Ⅱ、传动带保养不易，使用寿命不长。
（4）电控机械式自动变速器（AMT ）
AMT 是在手动变速器基础上，继承了电脑智能计算系统，替代由手动操作完成档位的离合器分离、变速器选档、换挡的自动有级变速器。AMT 的主要结构有：齿轮式机械变速器、自动离合器、电子控制系统三大部分。AMT 智能运算系统（ECU ）
的输入信号主要包括：车辆行驶状态（v 车速、v 发动机转速、K 节气门开度）等、驾驶员操纵状态（J 加速踏板位置Z 制动踏板位置、D 挡位位置、X 转向盘位置）等、道路路面状况（P 坡道、W 弯道、D 颠簸路面）等三大类。ECU 根据车载数据库中的的换挡策略、离合器控制策略、发动机节气门最佳进气角度控制策略作为输出信号对变速器实行有效操控。
优点：Ⅰ、起步摩擦损失小，燃油经济性较好，传动效率高达95%以上。Ⅱ、结构简单，制造成本仅为AT 的25%，具有非常成熟的市场成本优势。Ⅲ、车型适用范围广，成本低廉，对于换挡频繁的公交客车等商用车是最佳选择。
缺点：ⅠAMT 无法避免换挡时动力中断，换挡平顺性有一些比较低，无法达到非常舒适的乘坐。Ⅱ实现自动控制时控制参数过多，自动换挡控制困难。换挡时离合器踏板需要与换挡机构协调配合方能达到最佳换挡，故控制困难。
（5）双离合变速器（DSG/DCT）
DSG 双离合变速器结构和设计理念不同于传统变速器，是一种比较有特点的设计方式，其结构主要为：双离合器、空心轴以及内部的心轴、两个平行的分变速器、控制器和油泵组成。传递扭矩的方式脱离了液压式传递，采用一种特殊的方式通过双质量飞轮信号处理后进入变速器中与双离合器壳体固结的输入端，通过这样一种比较独特却又不脱粒传统的传递方法进行传递。输出轴1和输出轴2的动力齿轮都通过在输出轴上进行空转而不输出动力，所以可以同一时间共同完成控制偶数挡的离合器借助电子智能控制系统结合发动机输出端，而控制技术挡的输入轴的离合器与输出端断开，从而平顺完成动力切换。在此过程中不会出现动力切断，并且预挂档亦可以同步实现。
有点：Ⅰ换挡时间快捷，所以不会出现动力突然中断的情况，并且也将动力损失下降到了最低；换挡具有非常好的平顺性，实现了动力的不间断传递和变速的不间断链接。Ⅱ维护成本较低，变速器工作稳定，故障少，质量可靠。Ⅲ燃油经济性非常，传动效率非常高，加速度非常大。Ⅳ传递功率广泛，适用车型多。
缺点：核心的技术模块受制于国外大公司，核心技术中的电子控制模块系统非常复杂，技术攻关难度大，生产成本就高。
（6）变速器性能特点
目前变速器市场中，手动变速器着眼于加工工艺和操纵机构的提升，结构几乎没有变化。AT 仍然延续早期的行星齿轮组合液力变矩传递，档位由过去的4、5挡逐渐
向高档如7挡增加。CVT 最大的优势莫过于在传动比改变上的完美，它可以更有效的让发动机在健康转速工作，大幅度提升经济性，并且拥有近乎理想的平顺性。CVT 的优势在于其真正实现了无级变速，传动比大范围的可变性可以让发动机更有效地工作在最佳曲线上，提升了平顺性和燃油经济性。变速器的特点各有不同，因此，通过以下几个重要参数来对各类变速器进行性能评定，以此来得出关于那种离合器对于目前更适合的结论。
目前变速器的重要评价特点是指下列几点：Ⅰ、变速器的动力传动效率 变速器作为汽车动力传动系统中的重要部分，传动系统效率越高越好，这必须基于硬传动为基础的变速技术才能做到。Ⅱ、变速器的换挡速度 变速器的换挡速度最好趋近于零，因为这对于动力输出和经济性都是最完美的。Ⅲ、变速器的换挡平顺性 变速器的换挡平顺性是指在汽车换挡时冲击小，过度平稳。变速器的换挡平顺，在目前追求操纵感和舒适性的车辆，都将换挡平顺性作为汽车变速器考察的重要指标。Ⅳ、变速器的成本 变速器的成本是指生产变速器所耗费的全部费用，这样的费用是要全都算进去的。变速器的成本在保证质量的前提下是越低越好。Ⅴ、变速器的可靠性 变速器的可靠性，是指在换挡的情况下，能够保证不乱档，可靠挂正确的档，同时挂档之后不乱档。 Ⅵ变速器的适应性 变速器的适应性，指的是变速器能够匹配一定范围内发动机动力的输出并进行调节。
综合以上内容，绘制成以下图表，可以证明DSG 双离合变速器的优越性。
图 1.1.2 各类变速器优缺点
Fig1.1.2 Comparison of (different)transmissions' features
1.2双离合器变速器的关键技术要求
双离合器变速器正因为要满足以上的特殊要求，因此在设计的同时对于离合器内部的换挡、操纵、电控机构都有独特的要求，因此，双离合器要具有其独特技术要求方能体现其高性能。
关键技术要求一：双离合器变速器的结构核心之一在于其特殊的离合器机构的组成。离合器工作条件恶劣，受布置空间和分离精确的要求，为达到尺寸精度，在设计
时在操纵执行机构中要禁受磨损、高转速、高热量等状况。离合器的结构设计、分离机构控制原理、空间布置必须匠心独运，方能行云流水。
关键技术要求二：为保证双离合器在换挡过程中动力不间断，换挡无冲击，就必须在奇数和偶数挡动力传递重叠阶段有精确的计算和迅捷的控制，从而保证变速器结构的寿命。因此，精密的换挡策略来防止在换挡重叠时的干涉和较大动载荷。电子控制模块来控制切换时间，保证滑摩平顺、无共振、冲击小。所以，只有使用特殊的电子控制，才能保证双离合器变速器换挡无忧，达到行云流水的状态，极大的提高操纵性能。
关键技术要求三：双离合器变速器换挡操纵的可靠性关键在于灵敏的液压控制系统，作为变速器三大主要部件之一，汽车的行驶曲线和安全性都基于液压系统设计。液压系统的阀体连接、油腔连接、接口排序等都必须能准确反映电子控制模块对于避免换挡重合、动力间断、油压突变的要求。由于油道的复杂性，在繁琐的加工又必须保证阀腔之间的正确连接，因此，液压控制系统在制造加工和不知设计安装方面都有非常高的要求。
关键技术要求四：双离合器变速器的评价，传统的仅考虑换挡过程对性能的影响已经无法满足变速器的全面性指标，双离合器变速器是一个创造性的有机整体。在考虑对于离合器冲击的同时，也要考虑到离合器的耐久性，保证该机构在有效地情况下能够正常输出动力。考虑到指标的平均值，也要考虑性能的关联评价。考虑冲击的同时，也要考虑平顺性和动力的间断性，因此，必须使用比较特殊的评价系统，才能对双离合器变速器有系统的评价。
2 双离合器自动变速器（DSG/DCT）的结构
2.1双离合变速器的结构
双离合变速器的结构大致分为三种：双离合器单轴输出，组合双离合器单轴输出，组合双离合器两轴输出。其核心原理不变，即将两套变速器和离合器结合，当其中一组处于正在对汽车传动系统输出动力时候另一组空转并预选下一个档位，中央控制系统根据发动机工况切换两套变速系统一个工作，另一个负责休息不输出动力，从而实现了换挡。双离合器变速器主要结构有：双离合器、动力输入装置、传动轴、从动轴和动力输出装置。
图2.1.1 双离合器变速器基本结构
Fig2.1.1 The basic mechanism of DCT
（1）动力输入装置
离合器结合时，发动机的动力经过飞轮传递至双离合器外壳，从而带动离合器主动部分与发动机共同旋转，并将动力传递至已结合离合器的从动部分，离合器从动片通过花键带动从动轴一起运动。
（2）双离合器
双离合器变速器的核心部件之一为双离合器，按照类型可以划分为两大类：干式双离合器和多片湿式双离合器。干式双离合器主要靠摩擦片的摩擦工作，因此控制技术关键在于解决散热问题和磨损补偿问题。湿式双离合器主要靠液压控制系统实现换挡起步操作，因此控制技术关键在于非常高的液压系统精度。双离合器中的两个离合器分别控制奇数挡和偶数挡的动力输出，保证两个离合器在任何情况下都能够有足够的动力输出。
图2.2.2 多片式离合器结构
Fig2.2.2 The mechanism of multiple-disk clutch
（3）传动轴
根据离合器动力传递路线，动力由花键传递至传动轴，传动轴有两种：奇数挡传动轴（实心轴）和偶数档传动轴（空心轴），二者布置方式可平行布置或同心布置与两个离合器轴线上。脉冲传感器主要是监控奇数挡的主动齿轮，同时加入转速传感器测量固件，同理，偶数档也有相应的结构。
（4）从动轴
从动轴安装在传动轴之后，其中从动齿轮混合分布，奇数档齿轮和偶数档齿轮可同时布置在同一根轴上。离合器中各档的从动齿轮和同步器悬空旋转在从动轴上，同步器啮合挂档齿轮从而传递动力（或预挂档），未啮合齿轮在在从动轴上进行旋转却不输出动力。
（5）动力输出端
动力输出齿轮固连在从动轴上，同时与差速器齿轮啮合，经过双离合器变速器变矩后的动力输送给动力输出齿轮，先经过双离合器主减速器减速增距，再经过车辆主减速器上进一步减速增距，最终通过差速器分流后，由车辆半轴向车轮输出动力。
2.2双离合器变速器工作原理
两轴式双离合器变速器将技术档（1、3、5档）与偶数档（2、4、6
档）分开布置，
并与组合双离合器连接。1、3、5档连接在离合器C 1上，2、4、6档连接在离合器C 2上。
在车辆停止时，两个离合器是未闭合的，处于离合器没有结合的状态，此时无动力输出。车辆处于起步状态，ECU 计算后通过控制液压传动机构，操控换挡机构挂1档，离合器C 1由分离逐渐结合，车辆起步。此时，离合器C 2未结合，无动力输出。车辆
加速，ECU 全程监控，在即将达到换挡速度时，预挂2档，随着速度提高，离合器C1随着电控系统的控制渐渐分离，离合器C2在液压控制系统的指挥下渐渐结合，两个离合器交替切换，当C1完全分离后，离合器C2完全结合，此时换入2挡。
图2.2.2.1 双离合器变速器基本布置
Fig2.2.2.1 The structural principal of DCT
第一阶段：以偶数当4挡传递动力为例，此时离合器C 2结合，4档正常传递动力中。双离合变速器电控系统TCU 根据车辆安装的传感器读取和分析信号，获得车辆目前运行状态，根据数据进行预换挡判断，此时车辆若速度升高则预准备即将选择档位5档，若车辆速度降低，则采取减档3档策略。
图2.2.2.2 离合器2结合，4挡传递扭矩
Fig2.2.2.2 No.2 clutch engagement； transmission torque of the forth gear
第二阶段：4档正常输出动力，由TCU 计算后，选择高速挂5档策略，此时预挂5档，仍由4档输出动力；离合器C1处于没有结合的情况，此时无法向输出轴提供转矩输入。若使用低速策略，则TCU 控制液压系统预换入奇数档3档，仍由4档输出动力。
图2.2.2.3 离合器2结合，4挡传递扭矩，预挂5挡
Fig2.2.2.3 No.2 clutch engagement； transmission torque of the forth gear
pre-engage the fifth gear
第三阶段：此时，预挂好的五档和已经挂好的四档的两组离合器共同连接，此时
主要由4挡传递转矩。
C2离合器逐渐分离，传递转矩渐小，C1离合器逐渐结合，传递转矩逐渐增大，为保证传递转矩的稳定性，此时需要由TCU 精确计算，保证配合时机。
图2.2.2.4 离合器1、2结合，4、5挡同时传递转矩
Fig2.2.2.4 No.1 and No.2 transmission engage while transmission torque of the forth and fifth gears
work simultaneously
第四阶段：离合器C2彻底分离，但仍挂4挡，4挡不传递转矩。离合器C1完全结合，此时转速为5挡转速，动力传递为5当。
图1.2.2.5 离合器1结合，离合器2分离，5挡传递转矩，未摘4挡
Fig1.2.2.5 Engagement of No.1 transmission; release of No.2 Transmission; transmission torque of the
fifth gear
第五阶段：此时4挡离合器C2彻底分离，4挡齿轮未啮合。5挡处于正常传递动力阶段。此时，由TCU 根据车辆的不同运行工况进行判定，选择合理的档位，过程如上所述。
图1.2.2.5 离合器1结合，5挡传递转矩
Fig1.2.2.5 No.1 transmission engagement; transmission torque of the fifth gear
汽车的换挡控制策略主要根据外界工况条件、驾驶员操作预判、道路状况等综合考虑，主要通过传感器分析节气门开度大小和变化速率、输入轴和输出轴转速差来保证换挡品质的高低，从而达到换挡平顺不间断。
3 双离合器变速器的离合器
DCT 离合器工作环境非常严峻，两个离合器都要经历摩擦和分离，结合过程中会出现非常大的摩擦力做功，产生很大的废热，必须及时降温，才能保证离合器不至于因为局部高温而产生烧损粘合，有效提高离合器的寿命和性能。因此，在选择离合器的用料、抗磨损、摩擦系数、表面润滑道结构都需要高技术来解决。同时，离合器在降温要求中，必须有冷却润滑系统，保持离合器具有良好的工作稳定能力，同时能够抵抗剪切和压缩，冷却液的粘温曲线应当较为平滑。
3.1双离合器变速器的干式离合器
干式离合器的结构中，从动部分质量轻，转动惯量较小、布置简单、容易调整、分离彻底，因此，能够有效防止过载，同时传动效率高、成本低，不需要多增加附件。干式离合器通过发动机和离合器互相结合部位的飞轮并且配合其中的压紧装置吸收热量，不容易受到摩擦产生的高热量的影响，但散热介质为空气，因此在摩擦时间很不长时具有较好的特性。
3.2双离合器变速器的湿式离合器
湿式离合器结构简单，压盘接合彻底，压力分布无应力集中现象，因此能够传递大扭矩同时摩擦损失小。湿式离合器采用液体介质强迫油液进行对内机构的冷却，能够达到非常优秀的降温效果，在半离合状态时能够及时散热，摩擦盘表面不易产生热损伤，寿命较一般离合器达到5倍以上，因而被广泛应用。但是，使用液体介质作为冷却液，在摩擦的过程中，增加了滑磨阻力，同时大量的散热降低了传动效率。在安装的过程中，也要充分考虑到冷却系统的布置和安装环境，同时对硬件的配合要求很高。但总体来说湿式离合器间隙适应性好，调整方便，换挡品质优良。
从以上材料可以看出两种离合器的优点突出，缺点较一般离合器很普遍，所以在安装和匹配的过程中，要充分考虑到汽车的工况和行车环境的状况，将两种离合器取长补短，最大程度减小缺点对行车的影响，从而达到双赢。
图2.2.1 干、湿离合器的结构特点
Fig2.2.1 Structural feature of Dry and wet Clutch
图2.2.2 干、湿离合器的优缺点
Fig2.2.2 The quality of dry and wet clutch
4 双离合变速器的换挡控制策略
DSG 换挡时，会出现两个离合器一起结合传递动力的情况，称为转矩重叠，这种的情况是允许的并且可以控制的。为了最大程度减小转矩重叠过程中的离合器磨损、温度过高、转矩干涉的现象，必须在控制策顺序方面进行精确的控制，才能最大程度减小从动部分的动载荷，避免在换挡过程中对于各个系统的冲击效果。
在控制过程中，主要依靠TCU 进行数据的采集和计算，包括由安装在输入轴和输出轴的转速转矩传感器形成的数字信号；离合器和同步器传感器发出的模拟信号，所有信号经过ECU 汇总，形成闭环回路控制，从而确定车辆行驶状态，同时向电子和液压操纵系统发出具体的指示信号，控制离合器的开闭和档位的切换。因此，控制方法的具体性的优劣直接导致换挡品质性的高低。
4.1起步控制
起步阶段可以根据车辆具体需要的起步动力输出的要求采用不同转矩进行起步：Ⅰ、起步时仅挂入1挡，由一档输出动力。Ⅱ、为了快速而平稳地起步，可以使用两个挡离合器同时结合，共同输出动力进行起步。由TCU 指挥电子和液压控制执行机构，同时挂如1挡、2挡，在满足起步工况要求的同时，TCU 将逐渐将其中的一个离合器分离，由另外一个离合器结合输出动力。
4.2顺序换挡控制策略
在挂入高档位时，其中选择某一离合器处于结合阶段，则剩下的未选择的离合器
处于半离合状态，TCU 将根据转矩结合的要求进行离合器压力控制，将动载荷降到最低，从而保证平顺性。换挡中主要通过液压执行机构，由TCU 判定压力的大小，并进行高低压的调节，来控制升档。
所以，在进行顺序换挡的过程中，主要就是靠TCU 和电控液力执行机构的精密配合，保证离合器能够在正确和较短的时间内完成切换，两个离合器在切换控制时采用的是“叠加控制”，也叫“重叠控制”，通过传递动力的重合，保证动力始终处于输出非终端状态，避免了飞轮因无动力输出而出现打滑，并且在共同输出转矩的同时，通过TCU 计算出需要的转矩来满足工况，在车载自动储存的数据库中能够参照最佳转矩曲线，保证换挡的各种性能比如平滑顺利通过性和换挡非低效果品质性。TCU 在计算重叠切换时，也将保证重叠式转矩最小，将对离合器的上海降到最低。因此，在此种策略下进行调控，就需要各执行机构具备很高的控制精度及准确性。
图3.2.1 TCU顺序换挡控制策略
Fig3.2.1 Ordinal shifting control method of TCU
4.3跳档控制
车辆行驶过程中遇到急减速等特殊情况，将需要跳挡，从而保证车辆的行驶要求，DSG 进行跳挡控制策略时，主要是通过逆向计算，由最终速度来决定最终档位，由最终的档位归属的离合器来保证跳挡控制的正确性。若起始和终止由相同离合器控制，则另一个离合器只作为过度档位；若其实和最终档位由不同离合器控制，则直接跳至另一离合器。
5. 双离合变速器电子控制系统
双离合变速器的电子控制系统主要由三大部分组成：电子控制核心（TCU ）、高精密传感器系统、操纵执行机构。在电子控制系统中，最核心的部分是安装在变速器箱体上的电子控制核心TCU （Transmission Control Unit），负责计算和输出所有传感器发来的信号，出于空间结构布置要求，TCU 被浸润在冷却机油中。TCU 中央控制处理单元，汇集各个模块的电子数字信号，将各传感器信号收拢，通过CAN 总线，联系发动机、ABS 和各类电子仪表，分析车辆工况，将信号比照设计的最佳工况切换挡数据库，调取最优控制策略，向电子控制及液压控制系统发送电子控制信号，操纵机构接受信号进行准确操控，从而完成最佳换挡品质切挡。
DSG 的电子中央控制模块，高度集成，在安装和维护方面都有显而易见的又是，同时，电子控制单元直接总成于控制模块之上，操纵迅捷。在接口技术方面，采用中央插头链接，以最少的导线和接口数量进行传输，有效地提高了可靠性，使变速器更加轻便。
图5.1 双离合变速器中央控制集成模块
Fig5.1 DCT's integrated module controlled by central system
图5.2 双离合变速器传感器汇总
Fig5.2 DCT's sensor collection
5.1传感器系统
传感器是双离合变速器中重要的模块，主要负责监测车辆运行工况，收集状态信号，同时向TCU 发送各类控制参数，传感器系统主要有：转速传感器模块、压力传感器模块、温度传感器模块、温度传感器模块、位置传感器模块等。其中，压力传感器模块主要监测在各个工作点和各个工作管路的油液压力状态；温度传感器模块主要负责油温和操纵机构的位置的各个工作要素。
传感器模块中比较有代表性的模块是转速传感器模块，非常具有显著的特性主要分为三大部分：变速器输入信号转速监测部分、离合器输入信号转速监测部分V1、变速器输出信号转速监测部分V2。这三大部分集成在电子控制核心总成上，并且采用交错的方式安装。在工作的过程中，扫描同一个目标，由于安装的原因，会产生两个信号，两个信号表示的内容相反，其中信号1为“1”时，信号0为“0”，同样可推得另一种情况。
中央控制模块通过次信号来计算行驶速度和方向。
如图（5.1.1）所示，情况处于0在前方首先输出，信号1输出中央智能控制单元，车辆向前行驶；
图5.1.1 信号相同时
Fig5.1.1 When signals appear the same
如图3（5.1.2）所示，车辆进行调头。
图5.1.2 信号相反时
Fig5.1.2 When signals shows the opposite signs
5.2信号处理系统
系统的输入信号主要有3种类型：模拟量、脉冲量和数字量信号处理的主要流程为比较简单的流程。模拟信号主要包含节气门的变化情况、在工作状态下的油的温度情况、最工作状态下的各个管路的压力情况TCU 主要负责处理其中的数字转化的信号比如经过模拟的AD 转化信号。脉冲信号的内容主要是指变速器输出轴的输出转速，同时也包括经发动机飞轮传递至变速器的输入转速，经过单片机的整形处理，由继承的计数器记录了转速脉冲的个数，从而在较短的时间内完成了转速信号的采集。对于类似于光电隔离电路的布置部分，则相当于采用了开关信号如经过I/O接口，通过检测和计算，达到对数字信号的收集工作。
信号处理模块是TCU 处理信号模块中的一部分，对于输入信号的不同类型而言，信号处理模块的功能是将其进行调制和解调。系统的输入信号主要有3种类型：模拟信号、脉冲信号、数字信号。其中，模拟信号主要是监测节气门开度、变速箱油温、变速箱油压等传感器发送而来，此类信号比较简单，可以由传感器进行初步处理。对于脉冲信号而言，主要是监测输入、输出轴转速，经过整形之后，由计数器计算采集收集的脉冲个数。数字信号则是开关模式信号，经过光电隔离管直接传递至I/O接口，
达到完成统计各种数字信号的设定的任务。
图5.2.1 传感器工作示意
Fig5.2.1 Working signs chart of sensors
6．液压控制系统
6.1 DCT液压控制单元组成
电子系统和液压控制系统组成了电液控制系统，液压系统中，最具有代表性和实用性的区分方式是由阀体来区分不同种类的液压系统主要还是普通液压系统，与传统的油管阀体不同，液压控制单元主要由配油机构组成，配油机构中的孔和阀体之间联通，从而使得液压控制系统结构紧凑，布置体积小，能够有效地让变速器的总成达到
一定程度的轻量化。液压控制系统主要包括：液控定量泵、滤清器阀、主压滑阀、安全滑阀、安全阀、档位开关阀、多路控制阀等。双离合变速器液压循环系统中使用的是高纯度的液压油，保证了控制系统的传动精密性，同时也保证了传动系统的密封性和使用寿命，使得操控机构可以适应高压工作环境。
6.2 DCT液压控制系统分析
DSG 液压控制单元主要包括三部分：离合器液压控制集合、同步器液压控制集合、润滑液压冷却控制集合。DSG 液压系统固连于发动机，发动机调节定量泵供给液压油，经安全阀二次调节，在TCU 辅助控制下完成电控液压换挡。
DSG 电控液力总成主要依靠高速开关阀进行先导压力调节，先导压力调节可以调控安全阀油压实现精确控制。油液的脉冲频率主要依靠开关阀的开启时间来决定，出口压力根据脉冲频率进行调整。
图6.2.1 液压操纵机构结构示意
Fig6.2.1 Structural representation of hydraulic control mechanism
6.3 DCT主油路油压调节
主油路油压调节同离合器油压调节，安全阀油压调节有密切的关系，二者主要通过相互的协调配合达到调控的作用。一般使用二位二通告诉开关阀，主油路油压滑阀改变油泵阀芯孔间隙调节压力，由电控系统控制球阀，油液回流。油压管路调解时，主要靠先导油压进行闭环控制，当占空比较大时，先导油压降低，主油路压力减小；主油道压力为零时为最大占空比，即可以理解为这个时候的主油道是不起任何作用的。一般在主压阀失效时，占空比变为零，从而保证油压维持车辆运行。在这样的情况下，因油压过大将直接导致换挡冲击，此时安全阀启动，在主油道压力过高时，通过调节离合器压力，保证换挡完成。当某支油路出现油液无法通行或油液压力过高时，安全阀将切断该路供油，保护支路系统。
液压系统阀体的设计，主要区别在于几位几通，安全阀的设计较为简单，主要是设计成常开型，采用二位二通的方案，是高速开关阀，有电磁铁通电时带动阀体开关，将球阀的泄油管路关闭。离合器的换挡油路此时充满了液压油。先导油压压力与弹簧力工作油压压力分另作桶在滑阀的两端，通过调节阀芯位置控制进入离合器阀及换挡油路的压力。当电磁铁为通电的时候，此时液压控制器的滑阀位于开始的原始位置，先导油压无法提高，甚至降低为零，这样就保证了液压油无法近路离合器的换挡回路。可以比较容易地理解为，当先导油压较高的时候，也就说明了所占有管路的油液较少，腔内压力较低，当离合器换挡时，油液充满了油腔，压力很高。
安全阀一般选用常开型二位二通高速开关阀，由电控单元控制球阀位置，从而改变油液压力，调节离合器和换挡控制开关。同主油路控制原理一直，仍使用先导控制设计作为反馈回路。在安全阀未启动时，球阀位置未变，离合器控制管路中无液压油通过，在主油路系统出现压力过高导致先导油压升高时，安全阀启动从而使得离合器液控管路油压升高。
6.4 离合器压力调节
在变速器换挡、起步过程中，离合器主要依靠电控液压单元中的比例阀来调节油压，比例阀所在油路为反馈调节，由调节过程中的油液压力反馈，通过占空比调节电流。其中有两个步骤：第一步主要是完成预充油过程，保证管路的基础压力，但此时压力并不足以使离合器完全接合；第二步，受占空比不同的影响，比例阀输出的压力作用在滑阀阀体的一侧，推动其中的阀芯的运动，阻尼阀设计流量小于阻尼孔流量，从而保证阀芯在阻尼阀力、阻尼油道中的油压力、工作油压力的合力下达到平衡状态。
为保证压力传递的平稳，在压力控制阀处并联一个液压管路作为储能装置，在保证压力不变的情况下吸收液压冲击。此时，离合器压力达到工作压力，能够保证推动液压操纵机构的运动，从而离合器完成彻底接合。
7. 换挡品质评价
双离合变速器的换挡系统是不同于传统的手动变速器和自动变速器的，因此，对于双离合器变速器而言，应当有一套独立的品质评价系统。在换挡过程中，离合器的传递扭矩取决于压盘液压油压和离合器的接触面的相互的粗糙度即可以理解为其中的摩擦系数数两个不断变化的因素。在换挡控制策略中，TCU 又经过记忆数据库中的最佳换挡时机，采用模糊控制算法优化脉宽调制信号，限制输出转矩，保证变速器平稳过度，并启动溢流阀等安全阀保证管路油压，保证换挡的平顺性，因此，基于以上因素，要采取更加严格、更加全面的评价指标，才能真正让双离合器变速器得意物尽其用。
7.1动力性评价指标
动力性评价指标主要是通过计算车辆的水平路面和一定的摩擦系数的道路上的最大加速度、最短加速时间来判定动力性的好坏。双离合器变速器的换挡过程中该值越小，其理论动力性越好，表明换挡迅捷，在此采用加速度的1/2次方的方差来作为判定标准。
t s =t 1-t 0 （7-1-1）
a rms = (7-1-2) 其中a (t ) =dv (t ) (7-1-3) dt
式中，t s ----换挡时间， t 0, t 1---- 换挡开始和终了时刻， a rms ----加速度方根均值，a (t ) ----瞬时加速度，v (t ) ----瞬时车速
7.2经济性评价指标
双离合器变速器的显著特点中就是能够提高车辆的燃油经济性，以达到对于燃料的高性能的节省同时保证了燃料的充分燃烧。传统变速器换挡过程中无法缓解转矩转
速差过大，发动机动载荷造成的冲击无法消除，发动机转速转矩曲线偏离理想特性曲线，燃油经济性下降的缺点。双离合变速器因为其换挡特点不同，所以只需通过起控制策略中使用的节气门开度传感器发出的信号监测，分析其中的燃油消耗量和节气门在吸气时候的开度变化比，来决定燃油性的高低，统计出经济性的高低性。 b =f (α, ωe ) (7-2-1) G a =⎰bdt (7-2-2) t 1
其中b ----燃油消耗率，α----油门开度，ωe ----发动机转速， t 2
G a ----换挡过程燃油消耗量
7.3传动耐久性指标
在DSG 的离合器技术中，为了保证动力传递的不中断，所以大多采用“换挡重叠”，不同转矩互相干涉，必然导致离合器的磨损和过热，同时会造成动载荷冲击。因此，在判定DCT 品质时，必须考虑到离合器整体结构和主要功能部件的耐久性和动力传递特性。采用评价能量密度和功率密度，来确定离合器的磨损量和寿命值。仍采用数据的1/2次方来确定磨损的累计程度。
⎰L (t ) =
l (t ) =t 1t 0T c 1(ωe -ωc 1) dt S c 1⎰+t 1t 0T c 2(ωe -ωc 2) dt S c 2 (7-3-1) T c 1(ωe -ωc 1) T c 2(ωe -ωc 2) +
(7-3-2) S c 1S c 2
j rms =j (t ) =da (t ) (7-3-3) dt
式中，L (t ) ---- 能量密度，T c 1, T c 2---- 离合器1和离合器2转矩，ωc 1, ωc 2----
离合器1和离合器2转速，S c 1, S c 2----离合器1和离合器2面积，l (t ) ----功率密度，j (rms ) ----冲击度均方根值，j (t ) ----瞬时冲击度
从而依照以上判断标准，可以得出DSG 在换挡品质方面的优越性。
图5.3.1 变速器换挡品质评价图
Fig5.3.1 The evaluation of transmission shift quality
8. 双离合变速器的发展
8.1双离合变速器的发展和改进方向
目前，DSG/DCT双离合变速器朝着拥有更多的档位数量，结构和空间更加精巧，拥有较小的质量，更加灵敏，电控自动集成化，智能化的换挡策略等方向发展。
（1）拥有更优秀耐用的齿轮结构。双离合变速器以大众DSG 为例采用了7速型的齿轮，理论上讲齿轮速比越多，则提供了强劲的动力、拥有比较好的成本控制，并且噪声将得到很大程度地降低，提高了传动效率，故齿轮变速机构呈变速级别多、结构更加精巧、齿轮型号更加精细、轴承承载能力大占用空间小，变速器传动所发出的分贝量更低，摩擦系数阻力达到一个更低的水平等方向发展。
（2）DSG 的变速器随着总成的完善，接口技术的提高，正在逐渐走向小型化。发动机前置车辆的逐年增多，DSG 的小型化将更加适合质量逐渐减小后备功率增大、更少的中间动力传递环节，传递缓解的要求，这样提高了燃油经济性，同时转向驱动桥的总成更加空间小，整体化优势明显。
（3）传统变速器中独立设置的吸滤器、油冷循环外挂、高压油管等附件已经逐步被集成化模块取代。变速器润滑油可以专注于齿轮和轴承的润滑和降温，有助于减少油量的消耗，减轻变速器的重量。在控制策略方面采用模糊逻辑控制，有效地减小了冲击，并且对于复杂路况和工况情况下有了非常快捷的处理办法，保证了其效率性。
（4）TCU 智能化在未来的开发进程中将成为主流。DSG 在换挡控制和品质方面可以满足不同驾驶员对于车辆架势的需求，同时，能够进行复杂控制和调节的TCU 中央处理系统以最搞笑的精度保证车辆对环境的适应能力。车辆参数的变化，对照更具有实际意义的转速与转矩曲线，也在电脑的控制策略中得到有效的保障。
目前全球所讲求的“低碳”经济给了DSG 非常大的发展空间，DSG 甚至被当作汽车工业高阶段发展的重要标志，成为了变速器技术的一枝独秀。CSM Worldwide的预测表明：截至到2015年，乘用车市场对最大扭矩为“160 N/m”下变化区间的变速器的装配要求量有可能达到多大340万台以上，在变速器市场中将留有70%以上的销售空间为DCT 预留空间。市场巨大的潜力，国外变速器制造商和我国本土制造商在对技术的研究和销售方面将投入最大的精力。如果我国能够趁热打铁，把握好这次商机，主要依靠我国自主的技术和科研人员对我国变速器技术的积累开发、辅助引进国外的一些先进技术并及时到国外参观学习，开发出有我国自主知识产权的双离合变速器，我国的自动变速差距将和世界汽车强国进一步缩小。
8.2双离合变速器的技术缺点
双离合变速器在实际的应用过程中，有许多困难需要克服，优点显著，并且仍然有一些技术缺点有待改进。从实际操作故障原因分析，DSG 变速器故障特征较为明显，主要出现在大扭矩车辆上，如奥迪TT 、高尔夫、迈腾、大众2.0及1.8T 上，大多故障表现为起步、换挡、停车过程有非常明显的顿挫感，发动机转速较高换挡失灵，故障灯闪烁仅个别档位能够行使，档位存在异响。电控液压单元和液压控制单元具有比较明显的问题。从我国目前应用的双离合器技术来讲，主要存在一下几个问题：
（1）主要技术被国外大公司垄断，研发费用高，制造要求精密，无法量产，已经装配的车辆价位较高，成本比较难以控制。已经装配的车辆则需要定期进行清理和更换，维护保养耗费较高。
（2）自动控制中大量使用电控单元和液压总成，是以牺牲传动效率为代价的，同时，变速器的重量比较中，能够传递的转矩比较低，面对复杂路况时，仍然无法做到准确判断从而导致换挡时间增加。
（3）离合器技术发展并不完善，所有经过行驶路况和比较复杂路段通过性性比较差的情况下，特别是上下班高峰期的时候，离合器总是处于半离合状态，离合器过热、磨损严重的问题始终无法解决，因此而导致的停机和换挡失误非常令人担忧，同时关键部位加工的可靠和装配的精密仍然无法保证离合器的耐久性。
虽然DSG 有许多需要改善和提高的地方，但是随着技术的发展，这些问题终将得到解决。
9 结论
本文的探讨内容可以探讨为：双离合变速器将成为我过汽车变速器产业未来的开发、研究、攻关、发展的方向。通过双离合器变速器的技术原理解析，结合目前我国现状得出：我国的变速器产业起步比较低，从制造方面讲，双离合变速器对手动变速器生产线有非常好的继承性，同时，随着国外技术大范围在我国范围内的展开，我国的汽车专用匹配零件和专用设备开发和生产也能得到非常好的进步。
通过双离合器变速器自身技术特性而言：从DSG 自身的特点而言，相对于同类自动变速器较高的传递效率、紧凑的布置结构、相对较低的价格，将使得双离合变速器有非常广阔的市场。而从应用方面来讲，双离合变速器可以广泛地应用到小型乘用车、公交车、中型货车、大型工程机械车辆上，一方面避免了车辆操纵者频繁换挡产生的疲劳，另一方面可以大幅度改善燃油经济性。
机会来临的时候总是稍纵即逝，而DSG 强大的技术和我国广泛的汽车市场，正是我们展翅高飞的前提，趁着目前双离合器市场的新兴，双离合变速器的重视和研发，将会是我国汽车传动技术产业的又一次质的飞跃，因此，双离合变速器将是我国未来变速器市场的研究方向，将引领我国变速器登堂入室，前进到一个新的领域和境界。
参考文献
[1] 陈家瑞，马天飞 . 汽车构造（下册）[M ].北京 ：人民交通出版社，2006.87-112页.
[2] 牛铭奎，葛安林，金伦等. 双离合器式自动变速器简介[J ].汽车工艺与材料2002,(12):36-38.
[3] 牛铭奎，高炳钊等．双离合器式自动变速器系统[J ]．汽车技术，2006,(6)：l-3.
[4] 吴光强，杨伟斌，秦大同．双离合器式自动变速器控制系统的关键技术[J ]．机械工程学报，2007，30(2):13-21.
[5] 金辉，葛安林，陈慧岩．汽车自动变速技术的新发展[J ]．汽车技术，2007,(02)：1-4.
[6] 杨昭．双离合器自动变速器动力学建模及仿真研究[D ]．长春：吉林大学，2007 .
[7] 巧郑民．自动变速箱换挡品质分析模型[J ]．筑路机械与施工机械化，2001，(2)：79.
[8] 文婷．博格华纳Dual Tronic双离合自动湿式离合器和控制系统[J ]．汽车与配件，
2005,(14):20.
[9] 夏建满，栾晓东．自动变速器的应用现状与发展趋势[J ]．沈阳大学学报，2005，(4):45.
[10] 徐石安，江发潮．汽车离合器[M ]．北京：清华大学出版社，2005.
[11] 刘振军，秦大同，叶明等．车辆双离合器自动变速传动技术研究进展分析[J ]．农业机械学报，2005，(11)：161-164.
[12] 荆崇波，苑士华，郭晓林．双离合器自动变速器及其应用前景分析[J ]．机械传动，2005，
(3)：56-58.
[13] 黄建明，曹长修，苏玉刚．汽车起步过程的离合器控制[J ]．重庆大学学报(自然科学版) ，2005，28(3)：91-94.
[14] 姚晓涛，秦大同，刘振军．双离合器自动变速器起步控制仿真分析[J ]．重庆大学学报(自然科学版) ，2007，30(1)：13-17.
[15] 孙恒，陈作模，葛文杰 . 机械原理[M ].北京 ：高等教育出版社，2006年.151-173.
[16] 冯婴，罗永革，郝琪．汽车湿式离合器的模糊控制研究[J ]．汽车技术，2001，(12):22.
[17] 舒华，姚国平. 汽车新技术[M ].北京 ：国防工业出版社，2005年.1-24.
[18] Manish Kulkarni, Taehyun Shim, Yi Zhang Shift dynamics and control of dual-clutch
transmissions[J ]．MechanismandMachineTheory,2007,12(6):168—182．
[19] Berger E J，Sadeghi F，Krousgrill C M．Analytic and Numerical Modeling of Engagement of Rough ，Permeable ，Grooved Wet Clutches，ASMEJ[J ] .CONTROL ENGINEERING
PRACTICE , 1997，119：143—148
[20] Amendola C，Alves Gear shift strategies analysis of the automatic transmission in comparison with the double clutch transmission[J ]．SAE Paper，2006(1)：287
致谢
本次毕业论文得以顺利完成，受益于校园高品质的学习环境和各位老师，同学的支持帮助，在此，我向大家表达心底最真诚的谢意。
首先，我要感谢学校给我们提供高品质的学习环境和丰富高端的硬件条件设施。无论是共青团花园，还是自习室，图书馆，总是充满着主动学习学生的身影，正是处于这样的环境下，我也受到大家感染用了不少时间在学习上。学校图书馆藏书量大，数据库里内容更是丰富，这让我查阅相关资料十分便利。实验室里设备齐全，并且十分开放，这给我本次设计提供了不少帮助。
其次，我要感谢学院各位老师给我的帮助。这里特别要提到的是钱晓胜老师，作为我毕业论文的指导老师，钱老师每周都要和我们小组同学开会，单独对每一个同学的论文进行指导，并时时督促我们抓紧时间做论文。每当我们论文出现问题时，都能够非常及时地获得钱老师对我们所出现问题的具体分析和解答。院上其他老师也非常关心我们的论文，每当遇到各位老师，老师们总要问及论文的进展，这使得我们从不敢懈怠。
最后，我还要感谢班上同学给我的帮助。在这次做论文的过程中，我遇到了不少的困难，每当我个人难以解决时，都可以及时从其他同学身上获得帮助，这使得我的论文进行得比较顺利。