双离合器式自动变速器换挡品质研究

作者：党海英

来源：《时代汽车》 2017年第19期

党海英

荆州职业技术学院汽车工程学院 湖北省荆州市 434020

摘要：随着汽车工业和汽车研发技术的迅速发展，无论是厂家生产，还是消费者购买，都需要对车辆的一些配置、性能进行评价。长期以来，我国车辆变速器在换挡品质方面的研究还十分欠缺，还没有形成科学、完整的评价体系。本文从三个方面探究双离合器式自动变速器的应用价值，以促进双离合器式自动变速器换挡品质研究，改善车辆变速器的换挡品质。

关键词：双离合器式自动变速器；换挡品质；评价指标；评价系统

作者简介

党海英．（1972-），女，湖北钟祥人，荆州职业技术学院讲师。主要研究方向，高职教育，汽车检测与维修技术，汽车新技术研究。

1 引言

车辆的传动系统是整个车辆系统的重要组成，它影响着车辆的动力性、燃油经济性以及乘坐舒适性。而在车辆的传动系统中，变速器是核心部件，变速器换挡品质的好坏直接影响车辆的性能以及燃油经济性。市场调查显示，目前，车辆变速器多以手动为主，是我国变速器的主要类型。在车辆的实际使用过程中，传统的手动变速器存在燃油耗费大、动力性差等弊端。随着汽车工业和汽车研发技术的迅速发展，为了改善车辆变速器换挡品质，双离合器式自动变速器应运而生。

但是，传统的车辆变速器评价系统多采用驾驶人员的主观判断，错误的将驾驶人员的舒适度当做品质评价的主要指标。目前，车辆变速器在换挡品质方面的研究还十分欠缺，在车辆变速器换挡评价上还没有形成科学、完整的评价体系，无法确定统一的评价标准。本文从三个方面试图探究双离合器式自动变速器的应用价值，以促进双离合器式自动变速器换挡品质研究，改善车辆变速器的换挡品质。第一方面，分析传统手动变速器与双离合器式白动变速器的差距，了解双离合器式自动变速器的优点。第二方面，从满足车辆实际使用要求出发，探究变速器换挡品质的评价指标。第三方面，了解双离合器式自动变速器换挡品质评价系统的具体内容。

2 双离合器式自动变速器概述

长期以来，我国车辆变速器采用的大都是手动的。在传统变速器换挡品质评价体系中，评价以驾驶员的主观感受为主，评价指标为驾驶人员的舒适性、常用换挡时间、加速度和冲击度等。这种传统手动变速器早已在实际车辆行驶中被证明不具有科学性和严谨性。传统变速器换挡品质如果仅靠驾驶人员的主观判断，则会因为测评人员在驾驶习惯、身体因素甚至心情的个体因素的影响下出现大的误差。近些年来，一些学者提出可以尝试将变速器换挡品质评价体系进行细致分级，减小驾驶人员主观评价指标的权重。例如，可以尝试将驾驶人员的主观评价划分为若干个等级，建立对应关系。这种对应关系可以在大量测试结果的支持下形成主、客观评价指标之间的非线性关系。基于这种思想，双离合器式自动变速器被研发应用。

所谓双离合器式自动变速器( Dual clutch transmission，DCT)，是指驾驶中，当达到换挡临界点时，与当前挡位联接的接合离合器开始分离，同时原先处于分离状态的离合器开始接合，以实现换挡过程。相较于传统的手动变速器而言，双离合器式自动变速器系统不仅可以影响车辆的动力性、燃油经济性、舒适性，还对车辆的传动系耐久性有决定性作用。从某种程度上说，双离合器式自动变速器更像是一个多转动惯量系统。其不同的换挡速度会带来不同的冲击力。换句话说，其可以通过检验换挡过程中离合器主从动盘存在转速差和不同程度的换挡冲击来综合评价车辆的多个性能。双离合器式自动变速器是在传统手动变速器的基础上，对换挡品质指标的科学细化，能够检验车辆换挡过程中各性能的优劣。双离合器式自动变速器换挡评价体系建立的原理是径向基函数（Radial basis function，RBF）神经网络方法，并通过建模与仿真手段将换挡评价过程和结果更细致、具象的反映出来。例如，双离合器式自动变速器系统采用界面化编程方式，将驾驶人员的行车换挡过程仿真出来。

总的来说，双离合器式自动变速器能够充分考虑不同参数对车辆换挡性能的影响，能够在大量仿真测试数据的基础上分析换挡品质评价系统的优化趋势。最为关键的是，双离合器式自动变速器高度自动化，消除了传统手动变速器所带来的驾驶人员主观因素，同时增强了换挡品质评价的客观性。另外，随着科技的进步和汽车研发能力的提升，现在生产的双离合器式自动变速器不仅有传动效率高、换挡舒适性好等优点，其生产成本也逐渐减低，真正实现低耗高能。其三，双离合器式自动变速器的结构原理、工作过程、主油路压力和离合器压力控制调节原理等都建立在新型技术下。例如数字仿真、硬件在环仿真技术等。因此，双离合器式自动变速器具备诸多高科技含量，是一次实践创新，又是换挡品质综合评价系统的又一改良。

3 换挡品质评价指标

传统手动变速器换挡品质评价以驾驶人员的主观判断为主，其换挡评价指标不管是在内容上还是权重上都不科学。近些年来，双离合器式自动变速器的应用使得换挡评价指标区分得更为细致、科学。在换挡评价体系中，车辆换挡品质基本指标是结合换挡时间和冲击度。这两个指标是基于人体生理学建立的。随着对换挡冲击度的深入研究，车辆的换挡品质的评价范围逐渐扩展到了动力性、燃油经济性、传动系耐久性等多方面。

3.1 动力性评价指标

车辆动力性是指其能达到的加速度，车辆动力性指标包括车辆加速时间以及加速度。车辆动力性指标评价换挡品质可以从两方面出发，即测试驾驶人员换挡的时间和换挡过程的加速度大小。换挡过程中，车辆换挡过程持续时间、瞬态过程越短，则表明车辆的动力性较好。车辆换挡过程中加速度以均方根值表示。换挡过程中检测到的加速度均方根值越大时，则表明车辆动力性较好。

3.2 燃油经济性评价指标

车辆在换挡过程中，负载的变化、发动机运行状态发生变化都会使其燃油量发生变化。燃油指标是评价其性价比的主要因素。车辆换挡过程中的燃油经济性可以通过观察燃油消耗率以及这一过程中的燃油消耗量来判断。当换挡过程中的，燃油量较大时，表明车辆的燃油经济性较差。

3.3 传动系耐久性评价指标

针对于双离合器式自动变速器车辆，其在行车中换挡会导致双离合器分离和接合，换挡过程会对传动系统带来较大的冲击力和动荷载。车辆长期使用后，传动系统的寿命会降低。因此，对于双离合器式自动变速器车辆需要通过传动系耐久性评价指标来判断离合器寿命。根据换挡

过程的仿真实验，传动系耐久性评价指标可以分为能量密度和功率密度两部分。当换挡过程中能量密度和功率密度越大，离合器的磨损就会越严重，车辆传动系统的累积损伤程度也越高。

3.4 舒适性评价指标

从传统的手动变速器可以看出，舒适性都是影响车辆换挡质量的重要因素。传统的手动变速器认为舒适性与人体的主观感受直接相关，但其对于换挡品质研究过于集中在这一方而。因而忽略了加速度和冲击度等其他指标的影响。事实上，舒适性评价指标还与车辆行驶中其他变量因素紧密相关。例如，加速度换挡过程中所带给驾驶人员的舒适感不佳。总的来说，评价车辆换挡过程中的舒适性需要从冲击度、加速度、振动剂量值、发动机输出转速变化等方而进行综合分析。双离合器式自动变速器换挡品质指标大部分采用加权方式进行打分，但舒适性评价指标却是个例外。传统的手动变速器就是简单的将主观打分的方式作为舒适性指标评价方法，才使得其在不确定因素的影响下变得毫无参考意义。正确做法是将主观评价与客观评价联系起来，建立映射关系。

4 换挡品质评价系统

双离合器式自动变速器下，要利用现有科学技术，对换挡品质品质系统进行科学建模。建模主要思路是利用相关软件对车辆换挡品质评价系统的界面进行简化编程，设计精美的人机界面。另外还可以利用DCT仿真模型、RBF神经网络等技术对车辆换挡评价系统进行优化，减少跨软件、跨平台的不兼容问题。基于双离合器式自动变速器车辆的换挡品质评价系统可以分为几大具体模块，即初始界面、动力性评价界面、舒适性评价界面等。用户在行车过程中可以对评价系统的各界面任意调用。本文简略介绍下初始界面、动力性评价界面、舒适性评价界面的设计。如图1所示，是车辆换挡品质评价系统初始界面，采用了文档式的菜单栏版面设计方便用户使用。图2为舒适性评价界面，图3为动力性评价界面。动力性评价界面又分为四大模块，分别实现输入功能，模拟实车仪表盘功能，仿真过程中部分变量的变化情况，动力性的各指标值。

5 结语

综上所述，双离合器式自动变速器对于车辆换挡品质评价的研究具有重大意义。其评价系统的设计充分考虑了反应换挡品质的各方面性能。此外，双离合器式自动变速器基于RBF神经网络方法，将舒适性问题转化为客观评价，大大拓展了换挡品质的概念和定义。

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