基于MATLAB/Simulink的干式双离合器起步建模与仿真分析

王 铁 卜玉帅 高金瑞

（沈阳理工大学 汽车与交通学院，沈阳 110159）

基于MATLAB/Simulink的干式双离合器起步建模与仿真分析

王 铁 卜玉帅 高金瑞

（沈阳理工大学 汽车与交通学院，沈阳 110159）

本文基于发动机恒转速原则，在MATLAB/Simulink中建立了干式双离合器起步动力学仿真模型和整车动力学模型，对干式双离合器起步工况进行了研究。

干式双离合器 恒转速 动力学 仿真 模型

引言

干式DCT是一种新型的变速器，它传递动力的效率高，结构简单，具有更高的动力性和经济性，因此市场前景非常好，具有重要的意义[1-2]。本文考虑汽车的综合性能，研究汽车的起步质量，利用MATLAB/Simulink[3]仿真分析其起步品质。

1 发动机目标转速与转矩

根据发动机恒转速起步控制原则，在起步过程中应使发动机维持较低转速，且尽量保持发动机转速不变。因此，为进一步减少滑摩功，本文将起步最高转速限制在2300 r/min，将具体油门踏板开度下最大转矩作为目标转矩。所得目标转速和所对应目标转矩，如图1所示，而相应的目标转矩则可以由目标转速根据发动机特性曲线求得。

图1 发动机目标转速

2 干式双离合器起步动力学模型

由于双离合器结构特殊，它可以单离合器传递动力起步，也可以两个离合器联合传递动力起步。因此，必须对其进行动力学分析。本文建立了两个离合器同时传递动力的整车动力传递的数学模型：

其中：TⅠ、TⅡ分别为离合器Ⅰ、Ⅱ所传递的转矩，单位N·m；Je为离合器输入轴之前部分的转动惯量，单位kg·m2；T阻为总的阻力矩，单位N·m；i0为主减速比；i1、i2为变速器一、二档传动比；JⅠ、JⅡ为离合器Ⅰ、Ⅱ的转动惯量，单位kg·m2；ω0为变速器输出端的转速，单位rad/s；mq为车辆的平移质量，单位kg；R为车轮半径，单位m。

基于上面的方程，在Matlab/Simulink中建立动力仿真模型，如图2所示。

图2 双离合器动力传递模型

3 滑摩功

滑摩功是汽车起步品质的重要评定指标，其数学表达式为：

可以看出，在汽车起步工程中，滑摩功与发动机转速、住从动盘的转速差及滑磨的时间有关。因此，在起步过程中应该尽量减少滑摩功。

Matlab/Simulink中滑摩功的计算模型，如图3所示。

图3 滑摩功仿真模型

4 仿真结果及分析

本文选择在油门开度为30%下进行平地正常起步，以及10%、20%坡道起步等三种工况下的Matlab/Simulink仿真，将发动机转速依次设置为1000r/min、1200r/min、1400r/min、1600r/min和1800r/min五种情况。仿真结果显示：在节气门开度不变的情况下，随着转速的增加，滑摩功的产生量迅速增加；在1800转时，在2.44s时达到了14.7kJ；然而，随着转速的增加，汽车的起步车速变得减小；1000转的时候，在2s时车速达到13.35km/h。而随着坡度的增加，滑摩功增大迅速，并且滑磨的时间较长，需要较多的时间才能达到平衡，汽车的起步车速比平坦道路上面小得多。这主要是由于坡道阻力迅速增大了。

5 结论

在节气门开度不变的情况下，随着转速增加，滑摩功迅速增加，并且滑磨需要的时间也变长，这个时候主从动盘转速差对滑摩功的影响更大，而汽车的起步车速降低。随着坡度的增加，滑摩功的值迅速增大，比平道起步要大得多，这主要是由于坡道阻力迅速增大了。

[1]常成.干式DCT双离合器设计与起步过程仿真分析[D].太原：中北大学，2013.

[2]郑修成.干式双离合变速器转矩传递建模与换挡控制研究[D].上海：上海交通大学，2014.

[3]张化光，孙秋野.MATLAB/Simulink实用教程[M].北京：人民邮电出版社，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