本文深度解析了大眾DCT-DQ381系統的結構、軸系、濕式雙離合器、雙泵系統、液壓系統、低粘度油品、TCU及控制系統及四驅模塊等技術。
第一部分
大眾DSG的歷史
2003年,大眾首款雙離合自動變速器DQ250在德國卡塞爾工廠下線,這也開啟了大眾DSG系列的篇章。
2007年,為適應小型車搭載需求,大眾推出首款小扭矩乾式雙離合變速器,DQ200採用乾式離合器、高壓蓄能器液壓驅動,將DCT效率進一步提升。
2009年,基於DQ250技術平台而開發的大扭矩產品DQ500投產,DQ500廣泛應用於前驅或四驅的緊湊型、中型車平台。
2014年,基於中國市場MQB車型平台開發的更高效的DQ380應運而生,DQ380在DQ500基礎平台上作進一步優化,兩者零部件通用化率高達70%。
同年,高度集成化、P2構型的混動變速器(Add-on)DQ400e搭載奧迪A3上市,DQ400e+EA211(1.4TG)形成大眾最新PHEV、HEV動力搭載系統。
2017年,受更加苛刻的油耗排放趨勢,大眾基於DQ380平台技術升級形成全新一代高效率DCT-DQ381,與DQ380相比,排放降低9g/km。
第二部分
DQ381概述
DQ381變速器具備7個前進檔位,最大承載扭矩420Nm,採用多片濕式雙離合器,在確保燃油經濟性的前提下,DQ381更是提升其動力性目標,同平台打造前驅、四驅版本。
DQ381以效率提升、快速響應目標,基於DQ380基體進行了一系列改進舉措:
l 平台化的傳動系統,通過傳動比調整形成最多15種組合;
l 採用更低摩擦軸承,減少摩擦損失;
l 採用低粘度油品,降低攪油損失;
l 更小齒輪模數,傳動噪音有效降低;
l 全新雙泵系統,低能耗同時提升響應速度;
l 低泄漏液壓系統,減小流量損失和響應時間,獲得更平穩的響應速度。
l 軟體版本升級,優化控制功能安全。
第三部分
軸系
DQ381採用DCT獨有嵌套輸入軸+雙中間軸布置型式,內輸入軸布置奇數檔位齒輪,外輸入軸布置偶數檔位齒輪。為更緊湊結構,並沒有獨立倒擋中間齒輪,通過R擋和2擋共齧實現倒擋應用,如下圖:
在滿足強度的情況下,DQ381對軸齒進行輕量化,通過應力噴丸、新合金材料等措施確保輕量化後的軸齒強度與DQ380保持一致。
在設計傳動比時,DQ381依舊遵循大眾平台化、模塊化理念,通過6.5-8.5傳動比調整可獲得三種一級中心距,加上五種主減傳動比,可得到15種產品譜系組合。這種平台化的設計開發,更加符合大眾MQB平台從小型、緊湊型再到中型車,涵蓋轎車、SUV不同功能定位的車型搭載需求。
優化軸承優化方面,中間軸軸承由圓柱滾子軸承、球軸承取代DQ380的圓錐滾子軸承,降低摩擦損失,實現效率提升。中間軸右端應用的圓柱滾子軸承,左端應用深溝球軸承,在定位止動裝置上,中間軸1採用鎖緊螺套,中間軸2採用止動環。差速器軸承由雙列角接觸球軸承代替圓錐滾子軸承。
密封件優化方面,密封件的改進進一步減少摩擦從而提高效率。在輸入軸右側接口處的增加O型密封圈,對油封與輸入軸配合進行優化;在中間軸左側深溝球軸承處,採用了低接觸密封件;在濕式雙離合器中,對密封件的配合間隙進行優化,同時在離合器蓋中採用了徑向軸密封。
第四部分
濕式雙離合器
DQ381採用濕式多片式雙離合器,對濕式離合器熱模型重新核算,並對核心部件摩擦片的摩擦材料進行進一步優化,在扭矩容量滿足的情況下,減少摩擦片數(DQ380離合器1有6片摩擦片,DQ381減少為5片)。同時在工藝方面,除了雷射焊接外,還採用電容放電焊接和鉚接等其他方法。
第五部分
雙泵系統
油泵作為液壓驅動系統的輸入源頭,如何降低能量損失和保證流量是需要重點關注的部件之一。大眾通過對能量轉換的測算,發動機驅動油泵的方式是能力轉換損失最低的解決方案。同時基於整車停機滑行等情況,DQ381增加一個電子泵作為油泵系統的輔助。
DQ381設計了一種新型雙泵,它將體積為8cm3的小型發動機驅動葉片泵與電動輔助油泵(3.5cm)相結合,通過這樣的設計,將潤滑、冷卻的低壓流量和離合器、換擋驅動的高壓流量在功能上進行分開,減小葉片泵的流量需求,從而減小葉片泵的體積。
電子泵的功能如下:(1)輔助葉片泵,通過高壓液壓迴路,驅動離合器分離和換擋執行;(2)低粘度油品通過低壓迴路,用於軸齒潤滑、離合器1\\2冷卻;(3)在啟停、滑行等模式時電子泵可持續為系統供油,並且還可提升發動機再啟動時離合器結合的響應速度。
第六部分
液壓系統
液壓系統提升效率的主要方式是降低系統的流量泄漏。DQ381在DQ380的基礎上,通過改進上、下之間的密封墊,新密封墊主要特點是在接觸面兩邊都有一個帶珠狀的金屬墊片式的活性橡膠層,被大眾稱為多層密封系統,其新型密封墊的應用有效降低系統的泄漏量。
同時,對先導閥也進行了優化設計,將球閥轉換成閘閥,閘閥應用提升了系統的控制響應速度;另外,對電子閥的配合間隙進行了再次優化,其能夠有效降低系統泄漏量。
第七部分
低粘度油品
DQ381雙離合器變速箱採用濕式雙離合器,軸系、液壓系統和雙離合器都採用了同一種潤滑油。DQ381採用了低粘度油品,降低了雙離合器拖曳扭矩和軸系運行的攪油損失,實現傳動效率提升,提高了整個驅動系統在低溫下的可控性。
第八部分
TCU及控制
DQ381同DQ380、DQ500一樣,採用內置式TCU,即將控制模塊也液壓閥板集成為一體,這樣有效降低變速器內部空間需求,同時減少線束應用帶來的質量風險。
軟體策略方面,大眾以功能劃分,將軟體基於模塊化理念形成不同的軟體包,通過不同車型所需的要求對雙離合變速箱各子系統的軟體開發進行模塊化設計,從而實現變速箱軟體平台化延展。
第九部分
四驅模塊
DQ381在DQ380的基礎上新增四驅功能,在四驅系統依然確保模塊化,確保接口保持不變。大眾通過四種四驅模塊(各模塊接口尺寸保持一致,確保通用性)適應DQ381、DQ500對於匹配不同車型的搭載需求。
第十部分
總結
DQ381最大承載扭矩420Nm,基於燃油經濟性和動力性兼顧,新型低能耗雙泵系統、低泄漏液壓驅動系統、高容量雙離合器充分對系統效率和換擋響應有效提升,軸齒強化、低摩擦軸承、輕量化材料,充分在效率最大化的前提下將動力性做到了極致。
DQ381作為大眾最新DSG系列產品,體現出大眾在雙離合變速器的技術領先性。從總成到部件,所有設計都是基於模塊化理念,15種可變譜系的平台化產品,適應MQB平台所有車型、動力搭載。
來源:電驅技術EDT