王 鐵 卜玉帥 高金瑞

（沈陽理工大學 汽車與交通學院，沈陽 110159）

基于MATLAB/Simulink的干式雙離合器起步建模與仿真分析

王 鐵 卜玉帥 高金瑞

（沈陽理工大學 汽車與交通學院，沈陽 110159）

本文基于發(fā)動機恒轉(zhuǎn)速原則，在MATLAB/Simulink中建立了干式雙離合器起步動力學仿真模型和整車動力學模型，對干式雙離合器起步工況進行了研究。

干式雙離合器 恒轉(zhuǎn)速 動力學 仿真 模型

引言

干式DCT是一種新型的變速器，它傳遞動力的效率高，結(jié)構(gòu)簡單，具有更高的動力性和經(jīng)濟性，因此市場前景非常好，具有重要的意義[1-2]。本文考慮汽車的綜合性能，研究汽車的起步質(zhì)量，利用MATLAB/Simulink[3]仿真分析其起步品質(zhì)。

1 發(fā)動機目標轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩

根據(jù)發(fā)動機恒轉(zhuǎn)速起步控制原則，在起步過程中應使發(fā)動機維持較低轉(zhuǎn)速，且盡量保持發(fā)動機轉(zhuǎn)速不變。因此，為進一步減少滑摩功，本文將起步最高轉(zhuǎn)速限制在2300 r/min，將具體油門踏板開度下最大轉(zhuǎn)矩作為目標轉(zhuǎn)矩。所得目標轉(zhuǎn)速和所對應目標轉(zhuǎn)矩，如圖1所示，而相應的目標轉(zhuǎn)矩則可以由目標轉(zhuǎn)速根據(jù)發(fā)動機特性曲線求得。

圖1 發(fā)動機目標轉(zhuǎn)速

2 干式雙離合器起步動力學模型

由于雙離合器結(jié)構(gòu)特殊，它可以單離合器傳遞動力起步，也可以兩個離合器聯(lián)合傳遞動力起步。因此，必須對其進行動力學分析。本文建立了兩個離合器同時傳遞動力的整車動力傳遞的數(shù)學模型：

其中：TⅠ、TⅡ分別為離合器Ⅰ、Ⅱ所傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位N·m；Je為離合器輸入軸之前部分的轉(zhuǎn)動慣量，單位kg·m2；T阻為總的阻力矩，單位N·m；i0為主減速比；i1、i2為變速器一、二檔傳動比；JⅠ、JⅡ為離合器Ⅰ、Ⅱ的轉(zhuǎn)動慣量，單位kg·m2；ω0為變速器輸出端的轉(zhuǎn)速，單位rad/s；mq為車輛的平移質(zhì)量，單位kg；R為車輪半徑，單位m。

基于上面的方程，在Matlab/Simulink中建立動力仿真模型，如圖2所示。

圖2 雙離合器動力傳遞模型

3 滑摩功

滑摩功是汽車起步品質(zhì)的重要評定指標，其數(shù)學表達式為：

可以看出，在汽車起步工程中，滑摩功與發(fā)動機轉(zhuǎn)速、住從動盤的轉(zhuǎn)速差及滑磨的時間有關(guān)。因此，在起步過程中應該盡量減少滑摩功。

Matlab/Simulink中滑摩功的計算模型，如圖3所示。

圖3 滑摩功仿真模型

4 仿真結(jié)果及分析

本文選擇在油門開度為30%下進行平地正常起步，以及10%、20%坡道起步等三種工況下的Matlab/Simulink仿真，將發(fā)動機轉(zhuǎn)速依次設(shè)置為1000r/min、1200r/min、1400r/min、1600r/min和1800r/min五種情況。仿真結(jié)果顯示：在節(jié)氣門開度不變的情況下，隨著轉(zhuǎn)速的增加，滑摩功的產(chǎn)生量迅速增加；在1800轉(zhuǎn)時，在2.44s時達到了14.7kJ；然而，隨著轉(zhuǎn)速的增加，汽車的起步車速變得減??；1000轉(zhuǎn)的時候，在2s時車速達到13.35km/h。而隨著坡度的增加，滑摩功增大迅速，并且滑磨的時間較長，需要較多的時間才能達到平衡，汽車的起步車速比平坦道路上面小得多。這主要是由于坡道阻力迅速增大了。

5 結(jié)論

在節(jié)氣門開度不變的情況下，隨著轉(zhuǎn)速增加，滑摩功迅速增加，并且滑磨需要的時間也變長，這個時候主從動盤轉(zhuǎn)速差對滑摩功的影響更大，而汽車的起步車速降低。隨著坡度的增加，滑摩功的值迅速增大，比平道起步要大得多，這主要是由于坡道阻力迅速增大了。

[1]常成.干式DCT雙離合器設(shè)計與起步過程仿真分析[D].太原：中北大學，2013.

[2]鄭修成.干式雙離合變速器轉(zhuǎn)矩傳遞建模與換擋控制研究[D].上海：上海交通大學，2014.

[3]張化光，孫秋野.MATLAB/Simulink實用教程[M].北京：人民郵電出版社，2009.

Starting Modeling and Simulation Analysis of Dry Dual Clutch based on MATLAB/Simulink

BU Yushuai, WANG Tie, GAO Jinrui
(School of automobile and traffic, ShenYang Ligong University, Shenyang 110159)

In this paper, based on the principle of constant engine speed, set up in the MATLAB/Simulink dry dual clutch starting dynamics simulation model and vehicle dynamics model of dual dry clutch starting conditions were studied.

dry double clutch, constant speed, dynamics, simulation, model