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例如高速弯道时
作者:浙江体彩网    发布日期:2020-03-25 05:37


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  直接换挡变速器(Direct Shift Gearbox)也称为S-Tronic变速器或者双离合变速器(Double-clutch Gearbox),它特殊的地方在于它比别的变速器换挡更快,传递的扭矩更大而且效率更高。

  DSG(Direct Shift Gearbox)中文表面意思为“直接换挡变速器”,DSG有别于一般的半自动变速箱系统,它是基于手动变速箱而不是自动变速箱,因此,它也是AMT(机械式自动变速器)的一员。DSG变速器是世界上最先进的、具有革命性的变速器系统,大众汽车在2002年于德国沃尔夫斯堡首次向世界展示了这一技术创新。DSG可以手动换挡也可以自动换挡,它比传统的自动变速器易于控制也能传递更多功率但又比手动变速器反应更快。 DSG是从连续手动档变速器SMT(Sequential Manual Transmission)发展而来的,从本质上来说SMT是一款全自动电控离合的手动变速器。

  马元京, 李菊南, 周宜莉. 一种手动操纵杆侧置直接换挡的变速器:, CN2893329[P]. 2007.

  DSG变速器是世界上最先进的、具有革命性的变速器系统,在于德国沃尔夫斯堡首次向世界展示了这一技术创新。DSG可以手动换档也可以自动换档,它比传统的自动变速器易于控制也能传递更多功率但又比手动变速器反应更快。 DSG是从连续手动档变速器SMT(Sequential Manual Transmission)发展而来的,从本质上来说SMT是一款全自动电控离合的手动变速器。

  SMT拥有手动档的操控,自动档的便捷。虽然SMT也在少数轿车上出现,但它主要应用于赛车以及法拉利(Ferrari)Enzo超级跑车上。配备SMT的车辆都没有离合器踏板,离合器是自动离合的。大多数SMT都是可以自动和手动换档,手动换档由换档杆或位于方向盘上的换档拨片实现。SMT的优点在于它采用固力联接而非传统自动、手自一体变速器所采用的液力联结(液力变矩).当作为手动变速器时,SMT使发动机和传动系直接相连,从而保证动力百分之百的传递到车轮上。SMT以其更快的响应来保证在驾驶员松开油门踏板的瞬间发动机转速不会像自动变速器那样马上掉下来,从而实现更精确的动力控制。

  SMT还可以进行降档转速匹配。当驾驶员降档时SMT自动摘掉离合进入空档,随后松开离合。其间SMT会根据当前的车速计算低档时的发动机转速,将发动机调整到相应的转速。然后离合再次摘掉换入低档后离合器咬合,降档换档成功。整个换档过程平滑顺和,没有猛推和突然加速的现象。但SMT也像其他手动变速器一样有个很大的缺点就是整个换档过程中动力会中断。

  DSG就是没有中断的SMT,也就是说它是基于手动而非自动的变速器,DSG或S-Tronic消除了SMT固有的滞后缺点。DSG实质上就是由两个离合器联结的两个3档变速器,当车辆发动时1号变速器处于一档而2号变速器处于二档,离合器咬合1号变速器接入一档起动车辆。当需要换档时DSG运用离合交换变速器,咬合2号变速器并松开1号变速器,这个过程中两个离合器的动作是同时进行的,没有动力中断的感觉。此时2号变速器工作而1号变速器则迅速进入三档,如果还有换档那么就1号变速器工作而2号变速器马上进入四档,两者交替换档。DSG用智能控制器来计算下一个可能要换入的档位从而将空闲的变速器拨到相应的档位,可根据驾驶员的驾驶习惯进行换档。其优势在于换档的速度:相比法拉利Enzo的SMT 150毫秒的加档时间DSG可以在大约8毫秒的时间内完成加档,这也意味着比手动换档更快。以奥迪A3的0到60英里的加速时间为例,6速手动档要6.9秒而6速DSG则是6.7秒。像SMT一样DSG可以进行双离合减档和跳跃减档,如从6档直接换到4档3档等。

  DSG采用传统的P-R-N-D-S档位设置,可以自动切入D档常规模式或者S档运动模式。在常规模式下,DSG会提前加档以减少发动机噪音提高燃油经济性。而在运动模式下变速器在低速档会停留较长时间以保证有足够的动力。而这特别适用于有涡轮增压装置的车辆如奥迪A3、大众高尔夫GTI以及大众速腾GLI,因为涡轮增压机都工作在较高的转速下。在运动模式下只要轻点油门就可以迅速减档。

  手动模式可以通过推动换档杆或位于方向盘上的换档拨片进入,一旦进入手动模式就可以用换档杆或换档拨片进行换档。如果在手动模式下用换档拨片操纵时,拨动加档拨片并停住,变速器会切入自动档状态,驾驶员可以瞬间减档,然后松开拨片又可以手动控制变速器了

  应用早在80年代初的保时捷Porsche 962C和1985年的奥迪Audi sport quattro S1 RC赛车上,并为他们赢取多项冠军立下汗马功劳。双重离合器的概念是非常先进,但作为新科技都存在着耐用性不佳的问题,耐用性的好坏同样决定了其成本的多寡,于 是,其经过十余年的发展后,才真正被普通轿车所用。

  20世纪90年代末期,大众公司和博格华纳联手合作研发和生产第一个适用于大批量生产和应用于主流普通街车的DualTronic(R)技术双离合变速器。2003年,经过大众汽车工程师们的多年努力研发,历经了无数次试验及数百万公里的路试,大众汽车率先成功推出了6档DSG双离合变速器,并成为了第一家将DSG双离合变速器装备于量产轿车的汽车制造商,从这一刻开始,大众的双离合变速器有了自己的名字——DSG

  结构如图1,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。

  活及自动变速箱的舒适外,它更能提供无间断的动力输出,这完全有别于两台自动控制的离合器。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。传统的手动变速箱使用一台离合器,当换挡时驾驶员须踩下离合器踏板,令不同挡的齿轮作出啮合动作,而动力就在换挡其间出现间断,令输出表现有所断续。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,一组齿轮被啮合,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,同时另一具离合器啮合已被预选的齿轮,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啮合动作,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啮合,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。

  顿挫或推拉,仅仅从转速表上可以反映出挡位在变动。并且油门踩到底时,DSG变速箱不进行换挡操作,一直到6000转才进行换挡,提供更高的驾驶安全性和乐趣。此外,DSG还有多种驾驶模式,比如运动模式,在电子程序的帮助下该模式的加挡明显迟缓而减挡则有了很大的改进,换挡时间也调得更短。有些车型,驾驶员还可以通过拨动换挡杆或利用方向盘上拨片随时切换自动模式或者手动模式,提供富有动感激情的驾驶方式。方向盘两边的换挡拨片能使驾驶员在不触动换挡杆的情况下随意进行加挡或减挡的操作,技术来源于F1赛车。在复杂的驾驶环境下,例如高速弯道时,手动换挡往往显得非常有必要,在DSG的帮助下,驾驶员在换挡的过程中还能体验到油门自动增加的特殊乐趣

  DSG变速器旨在满足消费者对驾驶运动感和车辆节油的双重要求,为那些酷爱手动变速器的驾驶者们提供了最佳选择。DSG带来低油耗的同时,车辆性能方面没有任何损失,同样具有出色的加速性和最高时速,并且与传统自动变速器一样可以实现顺畅换档,不影响牵引力。配备了DSG的发动机由于快速的齿轮转换能够马上产生牵引力和更大的灵活性,加速时间比手动变速器更加迅捷。以Golf GTI为例,带有DSG的车型0到100公里加速只需6.9秒,这个成绩比手动档的车型更快,达到最高时速235公里的同时也在同一水平。更加令人印象深刻的是,在性能提高的同时,配备DSG的车型百公里油耗只有8.0升,与手动档车型相当

  DSG变速器与传统自动变速器有着明显的区别,DSG从一开始就没有采用扭矩变换器。这款变速器不是在传统概念的自动变速器基础上生产出来的,设计DSG的工程师们走了一条具有革新性的全新技术之路,巧妙地把手动变速器的灵活性和传统自动变速器的方便性结合在一起。

  横置变速器设计的突出特点就是由液压控制的湿式双离合器系统。其中的离合器1负责控制奇数齿轮和倒档齿轮,离合器2负责控制偶数齿轮。实际上可以说这是由两个平行的变速器配合组成的一个变速器。精密的离合器动作带来的结果,就是换档时对牵引力几乎没有影响。因此能够产生无与伦比的动力转换,同时感觉顺畅并且非常舒适。

  DSG有一个由两组离合器片集合而成的双离合器装置,同时有一个由实心轴及其外部套筒组合而成的双传动轴机构,并由Mechatronic电子控制及液压装置同时控制两组离合器及齿轮组的动作。在某一档位时,离合器1结合,一组齿轮咬合输出动力,在接近换档时,下一组档段的齿轮已被预选,而与之相联的离合器2仍处于分离状态;在换入下一档位时,处于工作状态的离合器1分离,将使用中的齿轮脱离动力,同时离合器2咬合已被预选的齿轮,进入下一档。在整个换档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。

  举个简单的例子,当汽车在3档行使时,4档齿轮就处于预备状态,但是尚未启用。一旦达到转换点,其它档位的齿轮闭合,第3档齿轮的离合器打开,同时激活第4档。离合器的开关在此过程中同时进行,产生上述所说的平稳转换。这个转换过程只需要在极短的几毫秒中完成。热衷运动感受的驾驶员还会体验到触摸按钮就进行齿轮转换的感觉。在S档运动模式下,发动机和变速器配合可以带来更高的转速和更顺畅的自动换档,从而带来更高的转换动力

  DSG有别于一般的半自动变速箱系统,它是基于手动变速箱而不是自动变速箱,手动变速箱的结构较自动变速箱效率更高,所能承受的扭矩也更大(TT上的DSG可以承受350Nm),而DSG除了拥有手动变速箱的灵活及自动变速箱的舒适外,它更能提供无间断的动力输出。

  传统的手动变速箱使用一台离合器,换挡动作分为三个动作:离合器分离--变速拨叉拨动同步器换档(前档齿轮分离/新档齿轮胶合)离合器结合,这三个动作,是分先后进行的,驾驶员须踩下离合器脚踏,令不同挡的齿轮作出齿合动作,而动力就在换挡其间出现间断,令输出表现有所断续。

  传统的自动变速箱没有控制与发动机输出轴通断的离合器,而是靠液力变矩器配合行星齿轮组进行换档。它与手动变速器除了在自动控制上的差异,机械方面最大的差异就是行星齿轮组的齿轮处于常胶合状态,通过给某些齿轮的离合-制动,产生不同的传动比。

  DSG 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,他没有液力变矩器也没有行星齿轮组。从齿轮部分乍一看很像一台手动变速器,因为它有同步器,但不同的是他用“双”离合器控制与发动机动力的通断,这两台由电子控制及液压推动的自动控制的离合器,变速反应极快,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,而另一条则是外面空心的传动轴;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。从布局上看,这套变速器长度很短(相当于传统6速变速器的一半长度),所以可以用于前置前驱的车型上。

  至于控制系统方面,电子及液压的控制系统位于变速箱顶部,连接12组DSG的独立感应器,加上车辆行车状态的资讯,从而推动各活门及其他组件的运作,而两具离合器的液压压力由专门的电控活门应因不同行车状况而调节。电子控制系统亦负责计算出将被预选的合适挡段及管理其他控制杆,亦会由6组压力调节阀及5 组开关阀监控油压冷却系统。

  要操控DSG,驾驶者可以利用排挡杆或驾驶盘上的换挡片进行序列式的手动换挡,换挡过程离合器的操作完全交由DSG电脑控制。不论在行驶中使用手动模式,还是D或S的自动换挡模式,只要轻拍驾驶盘上的换挡片,DSG立即切换至手动模式及进行换挡程序,没有传统自动变速器急加速时的滞后感。但由于没有液力变矩器的缓冲,换档加速不如传统变速器柔和,因此适用于注重加速和操控的跑车,而不适用于注重舒适性的豪华房车

  DSG有两种形式,即俗称的“湿式”和“干式”。 “湿式”双离合器,其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,分别连接1、3、5档以及倒档和2、4、6档齿轮。“湿式”是指双离合器安装于一个充满液压油的封闭油腔里。这种“湿式”结构具有更好的调节能力和优异的热容性,因此能够传递比较大的扭矩。6档DSG可匹配最大扭矩350牛米的发动机。在中国市场,帕萨特2.0TSI,迈腾2.0TSI两款款国产车型以及大众汽车CC、R36、EOS、Scirocco、迈腾3.2FSI等大众汽车进口车型都装备了6档DSG。

  “干式”双离合器,其双离合器由3个尺寸相近的离合器片同轴相叠安装组成。位于两侧的2个离合器片分别联接1、3、5、7档和2、4、6档以及倒档齿轮,中间盘在其间移动,分别与2个离合器片“结合”或“分离”,通过切换来进行换挡。因为它的“双离合器”不是像6档DSG那样安装于封闭油腔里,所以,被称为“干式”双离合器。“干式”双离合器结构简单,但是“干式”离合器自身结构的固有特性使它能够承受的最大扭矩比“湿式”离合器要低。7档DSG可匹配最大扭矩250牛米的“较小”的发动机。由于生产成本更低,生产者认为,“干式”是较“湿式”更为“先进”。

  简单概括二者的长处就是:“干式”双离合器结构简单,因而更经济。相对结构稍复杂的“湿式”而言,故障率较高。而“湿式”则显得动力更为强劲。虽然最基本的“双离合”原理是一样的,但实现的方式却相差甚远

  首先,与传统的自动变速箱相比,由于没有液力扭矩,又没有MT的半联动,对于小排量的发动机与DSG的组合,有时会出现低速扭矩不足的现象,表现为起步时轻微的抖动。其次,由于DSG是电脑控制的智能变速箱,它的升降档需要通过电脑向发动机发送信号,并且要等发动机回复后确认后才能完成升降档。多一个环节就多一个可能故障点,由于智能电子设备的使用增加了故障的机率。总的来说瑕不掩瑜,在倡导低碳的时代,DSG代表着未来变速器的发展方向

  有消费者反应转速无法上升,低速换挡时有顿挫感或者异响。在刚刚起步时能明显的感觉到变速器1挡与2挡接合时有明显的不流畅感,平路起步以及坡路起步时现象相同。

  尤为引起关注的是出现卡死现象,这让消费者对行驶安全产生担忧。将发动机转速保持3000转以上才能实现奇数挡:1、3、5换挡,而偶数2、4、6挡无法接合,甚至导致车辆卡死。

  首先是车辆运行和启动时发生熄火。有的消费者反映:头一次,经销商称是油品质量差,导致车子积炭。然而换了高质量的油问题依旧。第二次,4S店宣称可以免费检测,但是处理故障还得收钱。清洗发动机的积炭和提高发动机的怠速,这是自动档车熄火故障的处理办法。但是,问题依然没有解决。

  更严重的是行驶过程中会出现无法升档的情况,令消费者不知所措。低速行驶时,发动机转速忽然升高,车速保持不变。停车后仪表盘左侧转速表上的发动机系统故障指示黄灯亮起。熄火后,稍后启动行车,DSG变速器保持在1挡,无法正常升挡,并且无法实现倒挡

  杭卫星. 双离合器直接换挡自动变速器结构与组成(三)[J]. 汽车维修技师, 2007(4):20-21.

  阿伦. 奔驰轿车SEQ直接换挡变速器[J]. 汽车与驾驶维修:维修版, 2009(1):40-42.

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