大眾雙離合自動(dòng)變速器常見(jiàn)故障與控制技術(shù)

張華偉

（廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東韶關(guān) 512126）

0 引言

雙離合變速器具有卓越的性能，但其本身結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，一旦出現(xiàn)故障維修比較麻煩，掌握其工作原理和控制技術(shù)，對(duì)雙離合變速器維修很有必要。從長(zhǎng)期來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)雙離合變速器的獨(dú)立研發(fā)更利于提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和生存能力。

1 DSG工作原理與技術(shù)特點(diǎn)

1.1 工作原理

DSG（Direct Shift Gearbox）雙離合自動(dòng)變速器[1-3]，總共有2 個(gè)離合器，一個(gè)離合器（1 號(hào)離合器）控制奇數(shù)擋和倒擋，另一個(gè)離合器（2號(hào)離合器）控制偶數(shù)擋；當(dāng)撥擋桿在奇數(shù)擋時(shí)，1號(hào)離合器與動(dòng)力輸入軸聯(lián)接，輸入軸1工作，離合器2分離，輸入軸2不工作；同樣，當(dāng)撥擋桿在偶數(shù)擋時(shí)，離合器2 與動(dòng)力輸入軸2 聯(lián)接時(shí)，離合器1 與輸入軸1 分離，這樣整個(gè)工作過(guò)程總有兩個(gè)擋位相聯(lián)接，一個(gè)正在工作時(shí)，另一個(gè)則在隨時(shí)準(zhǔn)備著下一次換擋。假如正在工作的擋位和需要跳轉(zhuǎn)的擋位處于同一個(gè)離合器上，那么轉(zhuǎn)換的時(shí)候會(huì)先跳到另外一個(gè)離合器上再跳回原來(lái)的離合器上，如果離合器正在工作的擋位和需要跳轉(zhuǎn)的擋位不屬于同一個(gè)離合器控制的，那么就可以直接跳躍降到選定擋位。

理論上，手動(dòng)變速器的傳動(dòng)效率比自動(dòng)變速器高，自動(dòng)變速器的舒適性比手動(dòng)變速好，而DSG 不但擁有二者的靈活及舒適，還可以提供換擋不中斷的動(dòng)力輸出，這與傳統(tǒng)變速器控制的離合器原理完全不同有關(guān)。

手動(dòng)變速箱只有一套離合器，換擋時(shí)，必須踩下離合器腳踏，以實(shí)現(xiàn)不同擋的齒輪作出嚙合動(dòng)作，而這一過(guò)程，輸出動(dòng)力就有所間斷。DSG 則可以想象為建立在單一的系統(tǒng)內(nèi)的兩臺(tái)手動(dòng)變速器的功能合成，在電子控制及液壓推動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)了兩組離合器能同時(shí)控制的運(yùn)作。當(dāng)變速器工作時(shí)，不同組的齒輪嚙合，需要換擋時(shí)候，另外一組預(yù)選，這樣就保證了至少有一組動(dòng)力傳動(dòng)次輪在輸出動(dòng)力在整個(gè)換擋期間，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的無(wú)縫銜接。

要實(shí)現(xiàn)以上工作行程，DSG 的傳動(dòng)軸就要分為實(shí)心和空心傳動(dòng)軸兩根軸，實(shí)心傳動(dòng)軸連接了奇數(shù)和倒車擋，空心傳動(dòng)軸連接偶數(shù)擋，兩組離合器各自負(fù)責(zé)一條傳動(dòng)軸的嚙合傳動(dòng)，動(dòng)力就實(shí)現(xiàn)無(wú)間斷傳遞。目前，多采用由液壓系統(tǒng)來(lái)控制的油槽膜片式的離合器，以延長(zhǎng)零部件的使用壽命。相對(duì)于手動(dòng)變速器（MT）和傳統(tǒng)自動(dòng)變速器（AT），因換擋之前下一擋的預(yù)嚙合的離合器，時(shí)間降幅非常大，因此DSG 的換擋速度非常的快。

在真實(shí)駕駛實(shí)驗(yàn)中，DSG 車輛整個(gè)換擋過(guò)程感覺(jué)非常平順，只能在儀表盤(pán)看到擋位的變化顯示。此外，DSG 換擋時(shí)間大幅降低，使得駕駛產(chǎn)生跑車感覺(jué)，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模式和手動(dòng)模式的切換，實(shí)現(xiàn)動(dòng)感駕駛。高速?gòu)澋佬旭倳r(shí)，還能實(shí)現(xiàn)油門(mén)自動(dòng)增加的手動(dòng)換擋樂(lè)趣的切換。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

雙離合變速器雖然集合MT 和AT 的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)采用2 套離合器，替換了AT的液力變矩器，通過(guò)相互交替工作，實(shí)現(xiàn)了擋位更換過(guò)程動(dòng)力的無(wú)間斷傳遞。在執(zhí)行的過(guò)程中，在得到換擋桿指令之后，DSG 首先迅速向發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出信號(hào)，在各種傳感器和執(zhí)行元件的閉環(huán)系統(tǒng)下，曲軸轉(zhuǎn)速迅速上升，預(yù)先嚙合的次輪迅速嚙合，相對(duì)應(yīng)的離合器退出結(jié)合，以此實(shí)現(xiàn)升擋過(guò)程，其余升降擋動(dòng)作以此類推。

雙離合變速器沒(méi)有液力變矩器，因此動(dòng)力傳遞的消耗就比較小，雙離合器里的兩組離合器互相交替?zhèn)鬟f動(dòng)力，因此換擋時(shí)間極短，使得發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出中斷間距更小。駕駛員能感受到換擋的速度較快，平順性較高，動(dòng)力無(wú)中斷感，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能輸出占比高，汽車整體性能更好。普通自動(dòng)變速器使用液力變矩器相比于雙離合自動(dòng)變速器，后者換擋更加直接，動(dòng)力性能更好，燃油經(jīng)濟(jì)性可以提高10%以上。

2 大眾6速濕式雙離合變速器

2.1 濕式雙離合變速器控制技術(shù)

濕式雙離合變速器其雙離合器中的1塊主動(dòng)離合片和2塊從動(dòng)離合片被安裝在充滿液壓油的密閉油腔中。由于液壓油的存在使得濕式雙離合變速箱有更好的調(diào)節(jié)和散熱能力，而且能傳遞更大的扭矩。濕式DSG 雙離合變速器在執(zhí)行換擋時(shí)，完成的主要就是這兩個(gè)離合器之間的自由切換控制，采用的是“疊加控制”，在執(zhí)行這樣的控制策略過(guò)程中，會(huì)帶來(lái)微不足道的干預(yù)感(干涉力)。2個(gè)元件出現(xiàn)在重疊點(diǎn)時(shí)，由于重疊時(shí)間短、重疊扭矩不高因此對(duì)元件本身不會(huì)產(chǎn)生很大的危害，但重疊不足或過(guò)度重疊時(shí)，換擋品質(zhì)和元件本身都受到影響，這就對(duì)控制精度及精準(zhǔn)性提出了很高的要求。

2.2 濕式雙離合變速器的結(jié)構(gòu)

濕式雙離合變速器上部設(shè)計(jì)了ATF 油濾清器和單個(gè)ATF油散熱器。自動(dòng)變速器前端布置2組離合器，2根輸入軸分別與之相連接，內(nèi)部齒輪、同步器同傳統(tǒng)手動(dòng)變速器類似，不同之處是電液控制單元將閥體和、控制單元連在一起，提高操作控制的集成度。

濕式DSG 雙離合變速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看成類似三軸式手動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)，其中一根輸入軸套于輸入軸之上，通過(guò)花鍵與對(duì)應(yīng)離合器連接。不同的動(dòng)力軸分別對(duì)應(yīng)高擋位和低擋位齒輪，兩個(gè)離合器采用整體式設(shè)計(jì)，結(jié)合和分離原理與傳統(tǒng)的AT是一樣的。

3 大眾干式7速雙離合變速器

3.1 干式雙離合變速器的特點(diǎn)

大眾汽車7 速雙離合變速器，變速器頓挫感控制、舒適性、換擋沖擊等方面的性能出色，主要配備在扭矩較小的車型上，如高爾夫、途安、速騰、帕薩特、朗逸等。DSG 變速器靠機(jī)械齒輪嚙合傳動(dòng)，而普通自動(dòng)變速器靠液力變矩器傳動(dòng)，因此干式雙離合變速器動(dòng)力傳遞更加直接，傳動(dòng)效率在90%以上，和普通手動(dòng)變速器不相上下。且DSG 憑結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，能把換擋速度縮小在零點(diǎn)幾秒內(nèi)，即使技術(shù)最好的賽車手換擋，也比不過(guò)DSG 的換擋速度，而且車輛的加速性能有了巨大提升。

其實(shí)對(duì)于汽車雙離合自動(dòng)變速箱而言，無(wú)非是體現(xiàn)平順性、加速性和油耗3方面。而雙離合的出現(xiàn)，則正好在這3方面對(duì)傳統(tǒng)AT和CVT無(wú)級(jí)變速形成了沖擊。而作為首批使用雙離合變速器的車企，經(jīng)歷了多年的調(diào)試和市場(chǎng)驗(yàn)證，DSG 也慢慢地獲得了市場(chǎng)的認(rèn)可。

3.2 干式雙離合變速器結(jié)構(gòu)及工作原理

干式雙離合變速器主要采用三軸式齒輪結(jié)構(gòu)和2 個(gè)多片式離合器以及電控液力控制換擋控制機(jī)構(gòu)組成，與傳統(tǒng)變速器的不同之處甚廣[4-6]。雙離合變速器的換擋機(jī)構(gòu)也是由兩個(gè)獨(dú)立控制的離合器組成，分別傳遞動(dòng)力給變速器的兩根輸入軸，結(jié)構(gòu)布置和濕式離合器比較類似，只是在控制結(jié)構(gòu)方面有所不同。

干式雙離合變速器工作原理：車輛在掛上奇、偶數(shù)擋行駛時(shí)，相應(yīng)離合器結(jié)合，對(duì)應(yīng)輸入軸工作，另外一套離合不結(jié)合，但是齒輪出于預(yù)嚙合狀態(tài)；需要進(jìn)行換擋時(shí)，以極短的時(shí)間切換離合器工作，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)地?fù)Q擋，這樣工作過(guò)程基本和濕式雙離合類似。

3.3 干式雙離合變速器控制技術(shù)

以常見(jiàn)大眾0AM 型7 速干式DSG 雙離合變速器為例，因缺乏應(yīng)急模式的安全中斷功能，只有在某些特定工況下，僅能通過(guò)某個(gè)離合器的控制[4]，實(shí)現(xiàn)行車功能（倒車擋位除外），這主要是由于在液壓控制系統(tǒng)中，主油路油壓僅僅取決于由單一直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵，控制系統(tǒng)僅采用1個(gè)壓力傳感器，這樣控制系統(tǒng)壓力升高或降低主要是利用常規(guī)安全閥、限壓閥和單向閥等純機(jī)械式閥門(mén)。

4 大眾DSG雙離合變速器故障分析

4.1 濕式雙離合變速器故障分析

大量的維修實(shí)例證明，濕式控制的大眾DQ250(02E)型DSG 變速器(6 速)的常見(jiàn)故障主要原因是電子液壓模塊及雙離合器本身，主要故障表現(xiàn)在起初主要出現(xiàn)在大排量車上，后期小排量的車型上發(fā)現(xiàn)了類似的問(wèn)題，工作過(guò)程頓挫感明顯，換擋異響，個(gè)別擋位不能夠行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速自行升高或無(wú)法加速[7-9]。

4.2 干式雙離合變速器故障分析

雖然雙離合技術(shù)出現(xiàn)很早，而且市面大量使用，但是由于雙離合技術(shù)的不成熟，問(wèn)題還是頻頻出現(xiàn)，最主要原因是控制模塊收到油液溫度傳感器的錯(cuò)誤信號(hào)后啟動(dòng)了保護(hù)模式，使得正常行駛的車輛出現(xiàn)了動(dòng)力中斷，危及行車安全。

當(dāng)車輛正面撞擊時(shí)，由于離合器處于接合狀態(tài)，使得撞擊力的作用力產(chǎn)生的反作用力傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體內(nèi)部，同時(shí)離合器產(chǎn)生尺寸變化，ECU 將會(huì)檢測(cè)行程位置與設(shè)定值之間存在較大偏差，此時(shí)應(yīng)急模式被錯(cuò)誤啟動(dòng)，以致車輛不能正常行駛，維修帶有這一類型DSG 事故車輛時(shí)，對(duì)離合器的檢查和調(diào)整顯得尤為重要。

維修注意事項(xiàng)有兩個(gè)問(wèn)題：（1）正常更換機(jī)械部件，電子模塊或外殼如果是機(jī)械電子模塊，需要使用專用診斷儀器位置去除機(jī)械和電子模塊中的同步器，4個(gè)換擋撥叉都是切換到中間位置，才可以成功移除機(jī)械電子模塊；（2）當(dāng)機(jī)械和電子模塊本身無(wú)法使用診斷儀器執(zhí)行此功能時(shí)，需要手動(dòng)將所有同步器和4個(gè)換擋撥叉移動(dòng)到N位置，并測(cè)量實(shí)際結(jié)果信息之前拆除模塊。

5 降低雙離合變速器故障率

5.1 濕式雙離合變速器與干式雙離合變速器的區(qū)別

（1）工作環(huán)境

干式雙離合與濕式雙離合器的區(qū)別在于兩者不同的離合器片[10]。濕式雙離合器片，是指離合器片浸泡在變速箱油液里，而干式雙離合的離合器片直接與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪接觸。

（2）技術(shù)成熟度與可靠性

濕式雙離合由于離合器片工作在液壓油中，油液起到了一定的散熱效果，所以使用起來(lái)更為穩(wěn)定。干式雙離合因?yàn)樯岵缓?，在擁堵的市區(qū)容易出現(xiàn)離合器片高溫甚至是燒蝕的風(fēng)險(xiǎn)。在這一層上說(shuō)，濕式雙離合變速箱技術(shù)成熟度要高。此外，濕式雙離合結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，再就是其動(dòng)力傳遞效率不如干式的高。

雙離合器是汽車變速器的一個(gè)動(dòng)力傳遞和切斷的機(jī)構(gòu)，相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器動(dòng)力傳遞的開(kāi)關(guān)，在DSG 里，這個(gè)動(dòng)力開(kāi)關(guān)由ECU 控制，還能防止傳動(dòng)系統(tǒng)載荷過(guò)大，減小變速齒輪受到的沖擊剪應(yīng)力，一般變速器在進(jìn)行換擋時(shí)，離合器分離，動(dòng)力被中斷，動(dòng)力輸出被浪費(fèi)掉了。雙離合就可以避免這個(gè)現(xiàn)象。

普通手動(dòng)變速器只有1 個(gè)離合器，換擋時(shí)踩下離合器踏板，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸入與變速器動(dòng)力輸出中斷，每次換擋時(shí)都有動(dòng)力中斷的現(xiàn)象，因此動(dòng)力輸出效率比不上雙離合變速器。

5.2 濕式雙離合變速器故障率降低措施

濕式雙離合變速器由于離合器片工作在液壓油中，油液起到了一定的散熱效果，所以使用起來(lái)更為穩(wěn)定。干式雙離合因?yàn)樯岵缓?，在擁堵的市區(qū)容易出現(xiàn)離合器片高溫甚至是燒蝕的風(fēng)險(xiǎn)。在這一層上來(lái)說(shuō)，濕式雙離合變速器技術(shù)成熟度要高。故障率相對(duì)于干式雙離合變速器要低，故障點(diǎn)主要在電子液壓模塊及雙離合器本身。變速箱最好定時(shí)更換一下變速箱內(nèi)部的油液，長(zhǎng)時(shí)間不換，油液潤(rùn)滑度不夠?qū)е聶C(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)磨損，長(zhǎng)此以往油液慢慢變黑，濾網(wǎng)過(guò)濾性能降低同時(shí)變速箱內(nèi)部零件也磨損導(dǎo)致變速箱出現(xiàn)故障。

5.3 干式雙離合變速器故障率降低措施

作為干式雙離合變速箱，它的最大問(wèn)題就在于如何保證良好的散熱，這也是干式雙離合器的致命弱點(diǎn)。干式雙離合變速箱與傳統(tǒng)的自動(dòng)變速箱相比，它的弱項(xiàng)在于擁堵路段頻繁的起步換擋跟車的時(shí)候，自動(dòng)變速器的車子不會(huì)有什么問(wèn)題，而干式雙離合的車子，會(huì)因?yàn)轭l繁的起步跟車，擋位不斷的在1-2-1 之間來(lái)回切換，短時(shí)間內(nèi)頻繁的擋位切換，將使得變數(shù)器油溫上升，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致變數(shù)器損壞[11-13]。

為此在日常駕駛時(shí)需做到以下幾點(diǎn)：車輛起步時(shí)避免大腳油門(mén)，盡量避免暴力駕駛；在長(zhǎng)時(shí)間等紅綠燈或原地停車時(shí)，腳踩剎車掛在N 擋上，然后松開(kāi)剎車，拉手剎車制動(dòng)。這樣可以保證變速箱的離合器處于休息狀態(tài)，把磨損降低到最小。

在遇到國(guó)內(nèi)一些比較擁擠的路段時(shí)，需要頻繁起步跟車，擋位不斷在1-2-1 之間來(lái)回切換，為防止短時(shí)間內(nèi)頻繁的擋位切換，推薦使用手動(dòng)模式避免擋位來(lái)回切換?；蛘咄扑]使用運(yùn)動(dòng)模式前行，由于運(yùn)動(dòng)模式（S擋）下的變速箱換擋契機(jī)相對(duì)普通模式會(huì)延后，待發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高到一個(gè)更高的標(biāo)定后才會(huì)換擋，同樣也避免了擋位不斷在1-2-1 之間來(lái)回切換，只需將轉(zhuǎn)速保持在2 000 r/min 左右，龜速跟車前行，這樣做即保證了車輛的平順性，同時(shí)又很好地保護(hù)了變速箱。

6 結(jié)束語(yǔ)

濕式雙離合變速器其雙離合器中的1塊主動(dòng)離合片和2塊從動(dòng)離合片被安裝在充滿液壓油的密閉油腔中。由于液壓油的存在使得濕式雙離合變速箱有更好的調(diào)節(jié)和散熱能力，而且能傳遞更大的扭矩。干式雙離合變速器其雙離合器是依靠?jī)蓧K從動(dòng)盤(pán)上的摩擦片來(lái)傳遞扭矩的，因而扭矩傳遞效率更好。由于節(jié)省了液力系統(tǒng)及省去了離合器液壓油，因而變速箱整體重量更輕，燃油經(jīng)濟(jì)性更好。

通過(guò)對(duì)大眾雙離合自動(dòng)變速器原理的分析，對(duì)常見(jiàn)故障與控制技術(shù)歸納總結(jié)，將對(duì)維修雙離合變速器起到很好的作用。當(dāng)然，汽車技術(shù)在不斷的進(jìn)步，新的科技很快用到汽車上，只有保持對(duì)新技術(shù)不斷追求的熱情，才能適應(yīng)汽車新技術(shù)發(fā)展。