Seminar DSG

8/16/2019 Seminar DSG

1/15

Sveučilište u Zagrebu

Fakultet strojarstva i brodogradnje

Katedra za motore i vozila

Seminarski rad iz kolegija

Motori i vozila – praktikum

Direct – shift gearbox DSG

Marko Kekez

U Zagrebu, lipanj 2015.


2/15


Marko Kekez I

Sadržaj

1.

Uvod .................................................................................................................................... 1

2. Povijest i vrste DCT mjenjača ............................................................................................ 2

3. Princip rada ......................................................................................................................... 4

4. Konstrukcija DSG mjenjača................................................................................................ 7

5. Potrošnja goriva ................................................................................................................ 10

6. Prednosti i nedostaci ......................................................................................................... 10


3/15


Marko Kekez II

Popis slika

Slika 1. VW DSG mjenjač ......................................................................................................... 1 Slika 2. Porsche PDK mjenjač ................................................................................................... 1

Slika 3. Porsche 956 grupa C ..................................................................................................... 2Slika 4. Audi Sport Quattro S1 E2 ............................................................................................. 2

Slika 5. VW Golf MK4 R32 ....................................................................................................... 2

Slika 6. Ručica mjenjača Audi TT 3.2 DSG .............................................................................. 2 Slika 7. BMW-ov SMG mjenjač ................................................................................................ 3 Slika 8. Shema 6-stupanjskog mjenjača s dvije spojke .............................................................. 4 Slika 9. Višelamelna spojka ....................................................................................................... 5 Slika 10. Konstrukcija mokre spojke ......................................................................................... 6

Slika 11. VW DSG spojka DQ250 ............................................................................................. 7

Slika 12. VW DSG mjenjač DQ200........................................................................................... 8

Slika 13. VW DSG mjenjač DL501 .......................................................................................... 9 Slika 14. VW DSG mjenjač DQ511......................................................................................... 9


4/15


5/15


Marko Kekez 1

1. Uvod

Općenito, DCT (Direct-shift gearbox) je vrsta poluautomatskog i automatskog ručnog

mjenjača koji je opremljen s dvije spojke, od kojih je jedna povezana sa parnim, a druga saneparnim stupnjevima prijenosa. Što se tiče vrsta mjenjača, u Europi su još dominantni ručni

mjenjači, dok su standardni automatski dominantni u USA i Japanu. Oba koncepta imaju

svoje prednosti, ručni mjenjači su jednostavniji, niža im je cijena i imaju visoku učinkovitost,

dok je kod automatskog mjenjača značajna udobnost vožnje. DCT objedinjuje prednosti oba

ta koncepta u jednu cjelinu. Takvu vr stu mjenjača uvjetno možemo opisati kao dva ručna

mjenjača smještena u zajedničkom kučištu, koji djeluju zajedno. Za njih se kaže da su

poluautomatski jer za razliku od standardnog automatskog mjen jača omogućuje i promjene

stupnja prijenosa putem ručice mjenjača ili ručica smještenih uz upravljač vozila.

Slika 1. VW DSG mjenjač

Slika 2. Porsche PDK mjenjač


6/15


Marko Kekez 2

2. Povijest i vrste DCT mjenjača

Premda je prvi mjenjač s dvije spojke koncipiran još krajem 1930-ih, u serijsku upotrebu na

automobilima ovaj je način prijenosa ušao 1980-ih. Prvi mjenjači s dvije spojke u javnosti su

se pojavili na natjecateljskim Porsche-ima 956 (grupa C) iz 1982, te rally automobilu Audi

Sport Quattro S1 E2 iz 1985. godine. Oba su koristila Porsche-ov PDK (Porsche

Doppelkupplungsgetriebe) mjenjač kojeg je kasnije Volkswagen usavršio u svoj DSG (Direct-

shift gearbox).

Slika 3. Porsche 956 grupa C Slika 4. Audi Sport Quattro S1 E2

Prvi serijski automobil za cestovnu upotrebu sa DCT mjenjačem bio je Audi TT 3 .2 quattro

coupe sa svojim 6-stupanjskim mjenjačem koji je izašao u UK u kolovozu 2003 g. U samo tridana dobavljač Audi UK je imao narudžbe za 1000 automobila, gdje je cijena svakog

automobila iznosila oko $ 47000. Automobil je imao pogon na sva četiri kotača, maksimalna

brzina je iznosila 250 km/h, a od 0 – 100 km/h je ubrzavao sa 6,4 s sa vremenskim intervalom

promjene stupnja prijenosa od 0,03 – 0,04 s. Sredinom rujna iste godine Volkswagen je

izbacio svoj mjenjač sa dvostrukom spojkom DSG. Bio je ugrađivan u Audi TT coupe za UK

i Sj.Amerik u, dok se za Europu ugrađivao u model Golf MK4 R32.

Slika 5. VW Golf MK4 R32 Slika 6. Ručica mjenjača Audi TT 3.2 DSG


7/15


Marko Kekez 3

Volkswagen je u to vrijeme investirao oko 150 mil. eura u proizvodni pogon DSG mjenjača u

Kasselu koji je dnevno izbacivao 1000 jedinica proizvoda. DSG je razvijen u partnerstvu

između VW-a i BorgWarnera, proizvođača mjenjača koji je razvio Dual Tronic koji je dosta

pripomogao razvoju DSG-a. Danas je VW-ov DSG gotovo postao sinonim za mjenjače s

dvije spojke, premda je sve veći broj proizvođača automobila koji svoje modele nude uz DCT

prijenos (većinom kao opciju), kao na primjer Powershift mjenjač (proizvođač Getrag) u

fordovim automobilima i modelima Volva. Mjenjač Powershift je u ranijim izvedbama imao

isključivo mok re spojke i elektrohidraulične aktuatore, dok su novije izvedbe opremljene

suhim spojkama i elektromehaničkim aktuatorima. BMW se nakon SMG (Sequential manual

gearbox) „prebacio“ na učinkovitije prijenose s dvije spojke. Njihovi mjenjači komercijalne

oznake M-DCT (ili M-DKG) kombinacija su rješenja BorgWarnera i Getraga, ujedno i

proizvođača Renaultovog šest stupanjskog DCT mjenjača sa suhim spojkama kojeg je imao

primjerice Clio EDC. ZF Friedrichshafen AG je također jedna od tvrtki koja proizvodi

mjenjače, a bavila se razvijanjem Porsche-ovog PDK mjenjača. Talijanska tvrtka Graziano

Trasmissioni zadužena je pak za izradu SSG (Seamless shift gearbox) mjenjača s dvije spojke

i 7 stupnjeva prijenosa koji se ugrađuju u McLaren MP4-12C. Pre-Cog sustav ovog mjenjača

omogućuje vozaču da laganim pritiskom na polugu uz upravljač izvrši odabir sljedećeg

stupnja koji će se koristiti.

Slika 7. BMW-ov SMG mjenjač


8/15


Marko Kekez 4

3. Princip rada

Općenito, DCT mjenjač ima dva vratila za razliku od manualnog mjenjača koji ima samo

jedno. Vanjsko vratilo uglavnom ima u sebi uzdužni kanal kroz koje prolazi drugo unutrašnjevratilo. K od mjenjača s dvostrukom spojkom vanjsko vratilo povezuje parne stupnjeve

prijenosa, a unutrašnje povezuje neparne stupnjeve prijenosa. Na svako vratilo je povezana po

jedna spojka s više lamela. Prebacivanjem stupnja prijenosa dolazi do isključivanja rada

trenutno uključene spojke i aktiviranja druge spojke koja je povezana sa vratilom idućeg

stupnja prijenosa koje je prethodno bilo u pripremi za prebacivanje. Kada je mjenjač npr. u II.

stupnju prijenosa, a vozilo i dalje ubrzava, nadzorno računalo mjenjača „zaključuje“ da treba

pripremiti sljedeći, tj. viši III. stupanj prijenosa. U tom se slučaju zupčanik III. stupnja

povezuje s izlaznim vratilom. Pri promjeni stupnja prijenosa spojka koja je povezana s parnim

stupnjevima prijenosa se isključuje (lamelna spojka se odvaja čime se prekida prijenos

okretnog momenta), a istovremeno se uključuje spojka povezana s neparnim stupnjevima

prijenosa. Tako se prijenos okretnog momenta s motora nastavlja kroz III. stupanj prema

izlaznom vratilu mjenjača.

Slika 8. Shema 6- stupanjskog mjenjača s dvije spojke


9/15


Marko Kekez 5

Manualni mjenjač to ne može jer sadrži jedno vratilo na kojemu se nalaze zupčanici parnih i

neparnih stupnjeva prijenosa. DCT ne zahtijeva pretvarač okretnog momenta kao standardni

automatski mjenjači. On koristi višelamelne spojke koje mogu biti suhe i mokre (mokre su

uronjene u ulje prvenstveno radi hlađenja i smanjenja trenja).

Slika 9. Višelamelna spojka

Kao pretvarači momenta, mokre spojke koriste hidraulički tlak za pogon zupčanika. Kad jespojka uključena hidraulički tlak unutar klipa spojke prisiljava set spiralnih opruga da pomiču

niz složenih lamela gdje se zbog pritiska stvara trenje. Frikcijske (tarne) lamele imaju

unutrašnje zube čiji je oblik i veličina prilagođena bubnju kvačila. Bubanj je povezan na snop

zupčanika koji primaju okretni moment. Za isključivanje spojke tlak ulja se unutar klipa

smanjiva što omogućava klipnim oprugama da se rasterete. Tlakom ulja u klipu se upravlja

preko kontrolne jedinice koja koristi informacije kao brzinu vrtnje motora, brzinu vožnje,

položaj pedale gasa i model vožnje da bi izabrala optimalan stupanj prijenosa i odredila

idealnu točku prebacivanja. Daljnje naredbe se odvijaju preko raznih elektromagneta i

hidraulike koja omogućava prebacivanje stupnja u što većoj preciznosti. Što se tiče modela

vožnje DSG daje na izbor 2 tipa vožnje: normal i sport mode. U sport mode-u prebacivanje u

viši stupanj prijenosa se odvija pri većim okretajima motora, a isto tako prebacivanje u niži

stupanj se odvija pri većim okretajima kad je to potrebno zbog boljeg upravljanja samim

vozilom. Također, kao što je već rečeno, može se upravljati i preko ručica na volanu gdje se

sa lijevom ručicom prebaciva u niži, a desnom ručicom u viši stupanj prijenosa.


10/15


Marko Kekez 6

Slika 10. Konstrukcija mokre spojke

Ideja koja stoji iza ovakve konstrukcije mjenjača s dvostrukom spojkom donosi dvostruku

prednost. Kao prvo, zbog gotovo trenutnog isključivanja jedne i uključivanja druge spojke

gotovo nema prekida prijenosa okretnog momenta kroz mjenjač što omogućava bolja ubrzanja nakon promjene stupnja prijenosa (isključivanje i ponovno uključivanje spojke klasičnog

ručnog mjenjača traje znatno dulje). Također mjenjači s dvije spojke omogućavaju znatno

brže izmjene stupnjeva prijenosa nego li npr. automatizirani elektrohidraulički mjenjač, a

pogotovo ručni mjenjač.

Tablica 1. Trajanje izmjene stupnja prijenosa tipova DCT mjenjača

Proizvođač Vrijeme promjene stupnja prijenosa [ms]

VW DSG (Golf GTI) 8BMW SMG II (M3 E46) 80

Ferrari F1 (Maserati 4200 GT) 80

Ferrari F1 (360 F1) 150

Ferrari (Enzo) 150

Ferrari (575M) 220

BMW SMG (M3 E36) 220

Aston Martin Vanquish 250

BMW SSG (3 series) 250 (150 iz I. st.prij. u II. st.prij.)

Alfa Selspeed (156 Selespeed) 700


11/15


Marko Kekez 7

Iz tablice 1. vidi se da VW-ov DSG mjenjač ima znatno najkraće vrijeme prebacivanja

stupnjeva prijenosa što je čak i prebrzo prebacivanje da bi se koristilo u F1 pa je tu

zabranjena.

4.

Konstrukcija i tipovi DSG mjenjača

U konstrukciji DSG mjenjača najznačajnije razlike su vezane uz raspored i veličinu spojke.

Primjera radi, prva generacija VW-ovog DSG mjenjača DQ250 sa 6-stupanjskim prijenosom

je opremljena koncentričnim spojkama. Taj mjenjač ima manju spojku s više lamela

smještenu unutar veće spojke s više lamela.

Slika 11. VW DSG spojka DQ250

Također, prva generacija DSG-a ima takozvane „mokre spojke“ uronjene u ulje. Druga

generacija DSG mjenjača DQ200 iz 2008. godine sa 7-stupanjskim prijenosom naprijed i

hodom unatrag je opremljena s dvije suhe spojke sa lamelama postavljenim jedna iza druge. U

pravilu DSG mjenjači opremljeni suhim spojkama uparuju se s motorima nižeg okretnog

momenta (oko 250 Nm), u usporedbi sa mjenjačem koji je opremljen mokrim spojkama i koji

se upotrebljava za veće okretne momente motora (>350 Nm). Mjenjači sa suhim spojkama

nasuprot mokrim spojkama pružaju manje gubitke te dodatno smanjuju potrošnju energije

(time i goriva) zbog toga jer nemaju primjerice pumpe za ulje i eventualno hladnjaka za ulje.


12/15


Marko Kekez 8

Slika 12. VW DSG mjenjač DQ200

Tablica 2. Tipovi DSG mjenjača

Tip DSG mjenjača Broj stupnjeva prij. Max.moment (Nm) Tip spojkeDQ200 7 280 suha

DQ250 6 350 mokraDQ380 7 380 mokra

DQ500 7 550 mokra

DQ511 10 550 mokra

DL501 7 550 mokra

DSG mjenjač DQ500 je 7-stupanjski mjenjač koji se počeo ugrađivat u vozila 2009. godine i

opremljen je sa dvije mokre spojke, koncentr ično postavljene. Prva spojka prebaciva neparne

stupnjeve prijenosa, a druga parne. Raspon korištenja ovog tipa mjenjača je velik, od malih

komercijalnih automobila do sportskih sa velikim okretnim momentom (> 600 Nm). Tip

mjenjača koji se razlikuje po slovnoj oznaci od ostalih DL501 je uzdužni DSG mjenjač koji se

koristi u Audi-evim modelima ko jima je motor postavljen uzdužno rane 2009. godine. To je

7-stupanjski mjenjač koji je opremljen s dvije mokre spojke sa više lamela. Veća vanjska

spojka koja koristi 10 lamela služi za neparne, a manja unutrašnja spojka koja koristi 12

lamela služi za par ne stupnjeve prijenosa. Ima dva odvojena kruga podmazivanja uljem (za

razliku od DQ250). Prvi krug sadrži 7.5 L sintetičkog automatskog ulja za prijenos (ATF) i

služi za podmazivanje hidrauličkih spojki i mehatroničkih dijelova. Drugi krug sadrži 4.3 Lstandardnog ulja za zupčanike (Hipenol) i služi za podmazivanje zupčanika, prednjeg i


13/15


Marko Kekez 9

centralnog diferencijala. Kod drugih tipova mjenjača ide manja količina ulja, primjerice kod

6-stupanjskih ide oko 7 L, a kod 7-stupanjskih mjenjača ide 1.7 L. Moment koji ovaj mjenjač

može prenijeti je ograničen na 600 Nm i izlaznu snagu motora od 330 kW. Ukupna težina sa

uljem i dvomasenim zamašnjakom iznosi 141.5 kg.

Slika 13. VW DSG mjenjač DL501

Zanimljiv je tip mjenjača DQ511 sa 10-stupanjskim prijenosom opremljen mokrim spojkama

koji je mehanički sličan DQ500. Razlika prijenosnog omjera između najmanjeg i najvećeg

stupnja prijenosa je dosta velika tako da u nižem s tupnju prijenosa ima dosta bolje ubrzanje

od ostalih, a pri višim stupnjevima pr ijenosa motor radi pri niskim okretajima pri većim

brzinama na otvorenim cestama i autoputu. Samim time poboljšala se potrošnja goriva kao i

smanjene emisije štetnih plinova, te se smanjila buka. Najavljiva se da će se ugrađivati u nove

VW Tiguane početkom 2016. godine.

Slika 14. VW DSG mjenjač DQ511


14/15


Marko Kekez 10

5. Potrošnja goriva

Potrošnja goriva u odnosu na ručni i standardni automatski mjenjač kod DSG-a je jako

značajan argument. Ušteda goriva može bez problema doseći i čak do 15 % (podaci variraju

između različitih proizvođača). Samim time manja je i emisija štetnih plinova koja danas ima

znatno velik utjecaj u ravoju motora s unutrašnjim izgaranjem. Prema podacima VW-a kad je

mjenjač DQ200 zadnji put korišten u modelu Golf sa 90 kW (121hp) ušteda goriva s obzirom

na ručni mjenjač je bila 6 % (5.9 L/100km sa DQ200, a 6.3 L/100km sa ručnim mjenjačom).

S obzirom na automatski mjenjač ušteda se povisila i do 20 %.

Tablica 3. Usporedba potrošnje goriva i performansi Porsche Boxter 2.7L 195 kW

Ručni mjenjač PDKgradska vožnja (L/100km) 11.8 10.9otvorana cesta (L/100km) 6.4 6.2

kombinirana vožnja (L/100km) 8.4 7.9CO2 emisija (g/km) 195 183

max.brzina (km/h) 264 262

ubrzanje

(s)

0-100 km/h 5.8 5.7 (5.5 Sport +)

0-160 km/h 13.1 13.0 (12.7 Sport +)

6. Prednosti i nedostaci

Uz već neke navedene glavne prednosti DSG-a su:

veća ušteda goriva za razliku od manualnog i standardnog automatskog mjenjača

nema gubitaka toka momenta od motora do kotača tijekom promjene stupnja prijenosa

kratko vrijeme promjene stupnja prijenosa (8 ms)

glatka promjena iz jednog u drugi stupanj prijenosa što čini vožnju udobnijom

Nedostaci su:

lošija mehanička učinkovitost uspoređujući sa ručnim mjenjačem, pogotovo kod

mokre spojk e uslijed elektroničkog i hidrauličkog sistema

visoka cijena ulja za podmazivanje koje sadrži određene posebne aditive (izmjena

svakih 60000 km ili 4 god.)

relativno skupa proizvodnja što uzrokuje povećanje cijene vozila

relativno dugo vrijeme prebacivanja u stupanj prijenosa koji kontrolna jedinica ne

predviđa (oko 1100 ms)


15/15


Marko Kekez 11

veća masa nego slični Getrag standardni ručni mjenjač (75 kg vs. 47.5 kg)

Seminar DSG

Documents

Transcript of Seminar DSG