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1、双离合器自动变速器毕业论文第一章汽车双离合器的概述 1第一节双离合器变速器的产生及历史 1第二节 各汽车品牌的 DSG 3第三节双离合器变速器的进一步发展：从湿式到干式 5第四节 双离合自动变速器在我国的应用现状 7第二章DSG变速器的结构和工作原理 10第一节 DSG的结构组成 10第二节汽车双离合器变速器的工作原理 12第三章汽车双离合器的优缺点分析 14第一节 DSG变速器的优点 14第二节 DSG变速器的缺点 14第四章 双离合器变速器的正确使用 16第一节双离合器变速器的换挡方法 16第二节 双离合器变速器使用中的注意事项 16第五章 双离合器变速器的故障诊断 18第一节故障案例1

2、18第二节故障案例2 20参考文献 23致谢 24汽车双离合器变速器研究第一章汽车双离合器的概述1.1双离合器变速器的产生及历史汽车变速箱发展经历了 100多年，从最初采用侧链传动到手动变速箱，及至液力 自动变速箱和电控机械式自动变速箱， 再到现在无级自动变速箱的普及，在汽车工业技术不断前进的同时，变速箱也向着更平顺、更省油、更富驾驶乐趣的方向不断发展。 直至双离合自动变速箱的出现，变速箱技术又伴随着速度和梦想，迈向了一个全新的 高度。双离合器变速器（DCT的概念到目前已经有六七十年的历史。 早在1939年德国 的Adolphe Kresse （阿道夫？加尔奇）第一个申请了双离合器变速器的专利

3、，Adolphe Kresse （阿道夫？加尔奇）以开发了半履带车而闻名于世，这是一种装备了橡胶履 带的车辆，可以在各种地形中越野行驶。加尔奇提出了将手动变速器分为两部分的设 计概念。一部分传递奇数档，另一部分传递偶数档，且其动力传递通过两个离合器联 结两根输入轴，相邻各档的被动齿轮交错与两输入轴齿轮啮合， 配合两离合器的控制， 能够实现在不切断动力的情况下转换传动比， 从而缩短换档时间，有效提高换文件质量。明双离合器变速器的人是汽车工程技术方面的先驱。 1939年，加尔奇构思了双离合器变速器的设想，希望应用于具有传奇色彩的雪铁龙 Traction （前驱）车上（如图1-1所示）。不幸的是，当

4、时不利的商业环境阻 碍了这一设想的继续发展。te 口Of VITIJ5E HYEMd MfuMtQUE x Bresse图11加尔奇为雪铁龙设计的双离合器变速器的草图该变速箱曾经在卡车上试验过，但是没有投入批量生产。奥迪和保时捷都采用了双离 合器的概念，但最初的应用只限于赛车上。 956和962C赛车上就采用了“保时捷双 离合器”(简称“ PDK )。然而，在那个时代，未能成功将 DCT/PDI技投入批量生 产。1985年，奥迪将双离合器技术应用于赛车场上，当时被命名为“ Audi Sportquattro S1 赛车配合双离合器技术”。 当时，装备了双离合器变速器的 Sportquattro

5、 S1 拉力赛车在海拔高达 4300米的帕克峰(Pikes Peak) 举行的山道赛中一 举夺冠。双离合器技术使奥迪赛车驰骋于当时的各大越野赛场， 获得多项赛事的胜利。到了 20世纪90年代末期，大众公司和博格华纳携手合作生产第一个适用于大批量生 产和应用于主流车型的DualTro nic(R)技术双离合变速箱，称之为DSG?1986年，保时捷962 (如图1-2所示)夺得了蒙扎1000公里世界跑车原型车锦 标赛的桂冠，这是装备了 PDK半自动翘板开关换挡变速器的汽车在这一赛事中首次夺 魁。图1 2保时捷962但是，直到最近，双离合器变速器的商业化才变得可行。 大众汽车一直是双离合器变速器应用

6、的先锋，获得了博格华纳(BorgWarner)的DualTronic技术的许可。 目前，只有欧洲才有装备了双离合器变速器的量产汽车。 这些车型包括大众的甲壳虫、高尔夫、途安和捷达；奥迪的TT和A3;斯柯达的欧雅以及西亚特的 Altea、Toledo 和 Leon。博格华纳公司通过使用新的电子液压组件使 DCT变成了实用性很强的变速箱。2002年，DSG应用在德国大众高尔夫 R32和奥迪TT V6上。2003年，其相继推广到高尔夫等其它车型上。2004年，DSG双离合自动变速箱在德国大众途安(Touran)车型上首次与TDI 柴油发动机匹配。2009年3月，搭载DSG双离合自动变速箱的一汽-大众

7、大众品牌首款B级轿车全 新迈腾正式推出。1.2各汽车品牌的DSG开发双离合自动变速箱技术的核心在于双离合器模块、 扭振减震器模块和控制模块的技术。这些模块是双离合器自动变速箱中的关键零部件， 是这种先进的自动变速箱的心脏和大脑。一汽-大众全新迈腾所采用的双离合自动变速箱，即是大众集团与 掌握双离合变速器核心技术的美国博格华纳(BorgWarner)和德国舍弗勒 (Schaeffler )集团共同合作开发的产物，因为其产品标有注册商标，所以，只有大 众品牌的双离合变速箱产品可以使用 DS越一称谓，而其它品牌的双离合器产品多使 用“ DCT，或其它称谓。基于DCT技术的各公司不同的双离合变速箱：大

8、众DSG (Direct Shift Gearbox) 提到双离合变速箱，大多数车友首先想到的是大众的DSG双离合变速器技术。确实，大众汽车的DSG是当今车坛使用最为普遍也 是最先适用于量产的双离合变速器技术，它采用了 6个或者7个前进档的传统齿轮变 速箱作为动力的传送部件，主要与具有高扭矩平台的发动机配合使用。大众汽车在2002年于德国沃尔夫斯堡首次向世界展示了这一技术创新的代表作 品一一高尔夫GTI。它的DSG传动轴被分为两条，一条是放于内里实心的传动轴，而 另一条则是外面空心的传动轴；内里实心的传动轴连接了 1、3、5及后档，而外面空心的传动轴则连接2、4及6档，两具离合器各自负责一条传

9、动轴的齿合动作，引 擎动力便会由其中一条传动轴作出无间断的传送。 从布局上看，这套变速箱长度很短(相当于传统6速变速箱的一半长度)，所以可以用于前置前驱的车型上。配备了 DSG变速箱的发动机由于快速的齿轮转换能够马上产生牵引力和更大的灵活性，加速时间比手动变速箱更加迅捷。以 Golf GTI为例，带有DSG的车型0到100公里加速只需6.9秒，这个成绩比手动档的车型更快，达到最高时速 235公里的 同时也在同一水平；搭载DSG变速箱的全新迈腾瞬间加速也有了明显提升， 0100公里加速时间由9.3秒提升至8.3秒，足足缩短了 1秒，最高时速可达230公里/时。更加令人印象深刻的是，在性能提高的同

10、时，配备 DSG的车型百公里油耗与手动档车型相当，全新迈腾2.0TSI车型相比原来的2.0TSI，百公里综合油耗可降低0.3L 以上。要操控DSG变速箱，驾驶者可以利用排档杆或驾驶盘上的换档片进行序列式的手 动换档，换档过程离合器的操作完全交由 DSG计算机控制。不论在行驶中使用手动模式，还是D或S的自动换文件模式，只要轻拍驾驶盘上的换档片， DSGa即切换至手动模式及进行换文件程序，没有传统自动变速箱急加速时的滞后感。奥迪 S-TronicS-Tro nic技术被称为直接换挡变速箱，搭载这种变速箱的汽车加速性和经济性 大大提高。目前只有奥迪 TT和奥迪A3配备了这项技术的变速箱，可以使得它们

11、在 0.2秒内完成六个挡位之间的任意切换，且不会切断动力输出。S-Tronic融合了手动 变速箱的运动性以及自动变速箱的优势， 让驾驶者可以自由体验非凡的运动性、 经济 性或者融合运动性和经济性的个性化组合。保时捷PDK保时捷推出的双离合变速箱产品叫做 PDK保时捷重新推出2009款保时捷911卡雷拉便搭载了 PDK技术的变速箱，经过了技术更新，现款PDK产品有了根本性的区 别，但其工作原理仍与大众的 DSC技术基本相同。宝马DKG配备宝马七速DKG变速箱的宝马M3拥有多达11种不同的控制模式，从0到100 公里加速的时间缩短到了 4.6秒，相比手动变速箱快了 0.2秒，百公里油耗减少到 11

12、.9L。福特 Powershift福特公司是双离合器变速器的第二大制造商， 其采用的双离合器变速器是福特欧洲公司及其合资变速器制造商GETRAG-For（福特与合资方各占50%勺股份）生产。在 2005年的法兰克福国际汽车展上，福特公司展示了六速双离合器变速器的“动力换 挡系统”。福特开发的双离合变速器称为：Powershift Powershif 变速箱具备两片独立的湿式离合器，并以类似两组手动变速箱的方式平行运作。 一组离合器负责控制1、 3、5和倒挡，另一组则负责控制2、4、6挡。受益于两组湿式离合器的设计，Powershift 变速箱可承受最高达450牛米的扭力输出，同时理论上也不存在

13、挡位齿比的限制， 因 此Powershift变速箱被原厂视为柴油发动机的最佳搭配选择。三菱SST对于双离合变速箱这种高性能的设备，日本人自然不会轻易放过， 2007年7月，三菱在东京也发布了自己研发的双离合变速箱 SST而搭载这一变速箱的第十代 EVO已经引入中国，售价高达 48.8万元。SST给驾驶者提供了三种模式分别为正常、运 动及超级运动，以满足各种路面的需求。图1 3 全球各品牌装备双离合器变速器的车型1.3双离合器变速器的进一步发展：从湿式到干式随着配备LuK干式双离合器的7档DSG变速箱投入量产，DSG变速箱又迈入了一 个新的台阶，而双离合器变速器 DSG勺双离合器从湿式到干式用了

14、 5年的时间。随着配备LuK干式双离合器的7档DSG变速箱投入量产，DSG变速箱又迈入了一 个新的台阶，而双离合器变速器 DSG勺双离合器从湿式到干式用了 5年的时间。最新的7档DSG变速箱对未来汽车双离合器系统的发展有指导性的意义，它带来 了灵便、运动的同时还具有舒适的驾驶感受。自从大众汽车在 2003年投入市场6档DSG双离合器自动变速器便开启了变速器的一个新时代， 除了大众汽车在新技术上的大力投入外也与零部件商在新技术领域的大力拓展密不可分。站在大众第一代 DSG背后的是博格华纳，在为大众 DSG提供湿式双离合器。在今年春天大众汽车发布了 7档DSG变速箱，除了增加了一个档位外，与6档D

15、SG最大的区别是采用了干式双离合 器。这次又是哪家零部件商为大众提供了核心部件一一干式双离合器？那就是总部位 于德国巴登州Buehl的LuK公司，作为业界离合器和变速箱系统的专家， 通过和大众 汽车紧密合作，开发了这款最新的干式双离合器。它在燃油经济性方面与配备湿式双 离合器的变速箱比更胜一筹，和传统的手动变速箱相比，节省油耗可达 6%左右。双离合器的诞生使换档时动力中断、乘客“点头”的现象成为了历史。作为 DSG变速箱心脏的LuK干式双离合器工作原理很简单：LuK的双离合器由两个离合器组成。 其中一个离合器和变速箱的奇数档输入轴相连：1档、3档、5档和7档；而另一个 离合器则控制着偶数档位输

16、入轴：2档、4档、6档及倒档。举例来说，当车辆在2 档行驶时，3档已处于挂档状态（只是3档离合器没有啮合）。整个换档过程将因此 可以快速、运动并且平顺地进行，不会出现扭矩中断的现象。换档通过电液操控机构 完成，驾驶者几乎感觉不到瞬间换档和单个离合器的断开和闭合。6档DSG的多片式双离合器是在冷却油槽中以“湿式”运行，而 LuK的双离合器为干式结构。湿式双离合器的扭矩传递通过浸没在油中的湿式离合器摩擦片来实 现，而干式的则通过离合器从动盘上的摩擦片来传递扭矩。 由于节省了相关液力系统以及干式离合器本身所具有的传递扭矩的高效性，干式系统很大程度地提高了燃油经 济性。同样是1.9 TDI（105 P

17、S/ 77 kW）的发动机，配备7档DSG变速箱的要比6档 湿式双离合器变速节省超过10%勺燃油。“干式”双离合器这一设计带来了许多好处，最主要的是使变速箱系统的效率得 以显着提高。另外，新一代 DSG变速箱省去了吸滤器、油冷器以及变速箱壳体中的 高压油管，与普通手动变速箱一样，变速箱油只用于变速箱齿轮和轴承的润滑和冷却。 因而7档DSG变速箱油仅需要1.7升变速箱油，而6档DSG变速箱则需要6.5升。“干式”双离合器好处虽多，但在扭矩传输上受到了限制，新一代 DSG变速箱适用于所有最大扭矩小于250 Nm的“小型”发动机。总体来讲，干式双离合器的外形尺寸比湿式双离合器稍大。这是由双离合器的布

18、 局和所选用的摩擦材料所决定的。由于7档DSG变速箱的干式双离合器的外形尺寸稍 大，因此，其余部分就要设计得更为紧凑，以使它能够装备于 Polo级别的小型轿车上。自2004年以来，LuK公司就和大众汽车在DSG减振零部件开发方面开始了紧密 的合作，该款DSGi术变速箱里的扭振减振器一一双质量飞轮也是 LuK的产品。LuK的双离合器从2008年年初开始已被运往大众在德国 Kassel的变速器工厂，位于 Buehl的LuK工厂已为大批量生产做好了充分的准备（关于舍弗勒集团：总部位于德 国的舍弗勒集团旗下拥有三大知名品牌：INA，LuK和FAG,是全球汽车行业和滚动 轴承业领先的制造商）关于DSG变

19、速箱的一组数字：*0.4升：同样装备122马力TSI发动机的Golf轿车，配备7档DSG的车型比配备6档手动变速箱的车型每百公里油耗少 0.4升*1.7 升: 7档DSG变速箱需要1.7升变速箱油*6.5 升: 6档DSG变速箱需要6.5升变速箱油*6款车型：目前大众汽车有6款车型可配备7档DSG变速箱*70公斤：7档DSG变速箱重70公斤*93公斤：6档DSG变速箱重93公斤*105马力：目前匹配DSG变速箱“最小”的发动机功率为105马力*300马力：目前匹配DSG变速箱“最大”的发动机功率为 300马力*140C： 6文件DSG变速箱机电控制模块工作环境（变速箱油）最高温度为140C*2

20、50Nm： 7档DSG变速箱匹配的发动机的最大扭矩为 250Nm*350Nm： 6档DSG变速箱匹配的发动机的最大扭矩为 350Nm以上数据差异的最主要原因是采用了干式双离合器。1.4双离合自动变速器在我国的应用现状2008年11月25日，博格华纳与中国中发联共同出资成立的合资公司在北京正 式签字，这标志着12家国内整车企业的DCT（双离合器自动变速器）项目正式启动。中发联是由12家中国整车企业联合成立的投资有限公司 （由一汽、上汽、东风、 长安、奇瑞、金杯、广汽、江淮、吉利、长丰、中顺、长城组成）。博格华纳是美国 著名的自动变速器生产商。历时10个月的磋商，由国家发改委牵头，双方终于宣布 以

21、合资方式组成博格华纳双离合器传动系统有限公司， 总投资2亿美元，其中博格华纳（中国）投资有限公司占股比66%，中发联方面占股34%.合资公司将生产和开发双离合器自动变速器中的核心产品： 双离合器模块、扭振减震器模块和控制模块。在12家参与合资的中方企业内，既包括了一汽、上汽这样的合资为主的车企， 也包括了奇瑞、长城自主轿车品牌。目前，除了一汽大众的双离合使用计划比较明朗， 其它的车厂还没有明确公布其未来的战略。作为大众动力总成计划的一部分，DSG变速箱的使用是配合TSI发动机以在国产大众 车型上达到提升燃油经济性目的的重要步骤。 目前TSI发动机已经落户国内，而大众 的DSG变速箱国产计划也正

22、在进行，有消息称在今年 9月登场的全新一代的Golf车 型上就将打在DSG双离合变速器。接下来让我们再来看看长安福特的福克斯车型。由于其同平台车型沃尔沃 S40已经推出了名为Powershift的双离合变速器车型，因此福克斯也很有机会在未来搭 载双离合变速器。目前海外的福克斯已经推出了双离合车型， 相信未来国内消费者也 能买到国产的双离合福克斯。再一个传出将搭载双离合的车型就是上汽荣威 750。“我们已经公布的第一款搭载博格华纳 DCT双离合变速器的车型应该是上汽荣威，预 计在2010年下半年。这个周期是比较长的，任何自动变速器周期一般都要三年。博 格华纳中国区总裁谈跃生曾经表示。 看来，双离

23、合落户上汽自主车型也已经可以基本 确定。除了以上三家企业，其它参与双离合项目的国内车企并没有公布其双离合的发展 计划。对此我们还将继续关注。应该看到的是，尽管传出打在双离合变速器的只是单 个的车型，但从DCT变速器本身的特点来说，其应用范围是十分广泛的，厂家再推出 首款双离合车型之后，势必会将这一技术扩展至同系列的其它车型上， 最终的结果就是双离合变速器有望再国内普及。当然，这需要一个本土化融合的时间，这一技术在 国内会得到逐步的应用。双离合器变速器产品分类：双离合器变速器是脱胎于半自动变速器技术的一项衍生技术， 其技术核心是从机械传动的手动变速器发展而来，内部构造却与传统手动变速器相似。因此

24、它继承了手 动变速器工作可靠和便于维护的技术优势。 同时，双离合器变速器在使用方面与普通自动变速器并无太大差别，方便省力。目前在市场上用用广泛的是大众汽车的 DSG系列双离合器变速器。主要有DSG-6当双 离合器变速器和DSG-7档双离合器变速器。1、DSG-6档双离合器变速器采用“湿式”双离合器 （如图1-4所示），“湿式” 是指双离合器安装于一个充满液压油的封闭油腔里。 这种“湿式”结构具有更好的调 节能力和优异的热容性，因此能够传递比较大的扭矩。 DSG-6档双离合器变速器可匹 配最大扭矩350牛米的发动机。图14湿式双离合变速器1-5所示），“双离2、DSG-7档双离合器变速器采用“干

25、式”双离合器（如图合器”由3个尺寸相近的离合器片同轴相迭安装组成。 因为它的“双离合器”不是像DSG-6档双离合器变速器那样安装于封闭油腔里，所以，被称为“干式”双离合器。“干式”双离合器结构简单，因而效率更高。但是“干式”离合器自身结构的固有特性使它能够承受的最大扭矩比“湿式”离合器要低。 DSG-7档双离合器变速器用于匹配最大扭矩不超过250牛米的小排量发动机。在家用车上常见的双离合变速器主要分为“干式”双离合变速器与“湿式”双离合 变速器两类，两者可以说是各有所长。简单来说“干式”双离合器优点是比一般“湿 式”双离合变速器的反应更加灵敏， 但对于离合器片的磨损较严重。而“湿式”双离 合器

26、则减少了离合器片的磨损，不过由于是由电子液压控制系统来操控， 所以使用中 会有一定的延迟。图1 5干式双离合变速器第二章DSG变速器的结构和工作原理2.1DSG的结构组成DSG变速器主要由多片湿式双离合器、三轴式齿轮变速器、自动换文件机构、电 子控制液压控制系统组成。在双离合器变速器的中央是一个由两个部分构成的变速器 轴。普通的手动变速器将所有挡位的齿轮安放在一根输入轴上，与此不同的是，双 离合器变速器将奇数挡齿轮和偶数挡齿轮分别安放到两根输入轴上。外轴是中空的， 其中留有嵌套内轴的空间。外部的中空轴为二挡和四挡提供动力，而内轴为一挡、 三挡和五挡提供动力。其中最具创意的核心部分是双离合器和三

27、轴式齿轮箱。DSG变 速器的内部结构（如图2-1所示）。F fifr厶凹馅m o imYS图2 1 双离合器变速器基本结构虽然双离合器变速器与自动变速器类似，但双离合器变速器不像自动变速器一 样需要变矩器。市场上当前的双离合器变速器使用的是湿式多片离合器。 “湿式”离合器是指将离合器组件浸泡在润滑液中以减少摩擦并限制发热的离合器。 有几家制造商也在开发使用干式离合器的双离合器变速器。湿式多片离合器（如图2-2 ）和变矩器一样，都是使用液压来驱动齿轮。 液体作用于离合器活塞内部，如上图所示。 当离合器结合后，活塞内部的液压迫使一组螺旋弹簧分离，从而将一系列离合器片和摩擦盘推向固定的压板。 摩擦盘

28、有内部齿形，其大小和形状可与离合器从动鼓上的花键啮合。 而动鼓又连接到将接收传动力的齿轮。奥迪的双离合器变速器在其湿式多片离合器中既有一个小的螺旋弹簧，又这样就可以让有一个大的膜片弹簧。为了使离合器分开，活塞内部的液压会减少图2 2 湿式多片离合器结构基本的DSG变速器（如图2-3所示）有2根同轴心的输入轴，输入轴1装在输入 轴2里面。输入轴1和离合器1相连，输入轴1上的齿轮分别和1档齿、3档齿、5 档齿相啮合；输入轴2是空心的，和离合器2相连，输入轴2上的齿轮分别和2档齿、 4档齿、6档齿相啮合；倒档齿轮通过中间轴齿轮和输入轴 1的齿轮啮合。通俗地讲， 离合器1管1档、3档、5档和倒档，在汽

29、车行驶中一旦用到上述档位中任何一档， 离合器1是接合的；离合器2管2档、4档和6档，当使用2、4、6档中的任一档时，离合器2接合图2 3基本湿式双离合器的结构DSG变速器的多片湿式双离合器的结构和液压式自动变速器中的离合器相似， 但是尺寸要大很多。利用液压缸内的油压和活塞压紧离合器， 油压的建立是由ECU旨令 电磁阀来控制的，2个离合器的工作状态是相反的，不会发生 2个离合器同时接合的 情形DSG变速器的档位转换是由档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马 达，推动拨叉就可以进入相应的文件位， 由液压控制系统来控制它们的工作。 在液压控制系统中有6个油压调节电磁阀，用来调节2个离合器和4

30、个档位选择器中的油压 压力，还有5个开关电磁阀，分别控制档位选择器和离合器的工作。2.2汽车双离合器变速器的工作原理汽车的变速器分为两种基本类型：手动和自动。手动变速器要求驾驶员踩下离合 器踏板并使用换挡杆来实现换挡；而自动变速器可以使用离合器、变矩器和行星齿轮 组为驾驶员完成全部换挡工作。双离合器变速器是介于二者之间并综合了二者各自优 点。这种变速器也称为半自动变速器、“无离合”手动变速器和自动手动变速器。在赛车领域，半自动变速器（例如顺序手动变速器）多年来一直占据主导地位。 但是在量产车中，这还是一种相对较新的技术。双离合自动变速器（简称 DSG基于手动变速箱基础之上。而与手动变速箱所不

31、同的是，DSG中的两幅离合器与二根输入轴相连（如图 2-4所示），换挡和离合操作 都是通过一集成电子和液压组件的机械电子模块来实现。而不再通过离合器踏板操 作。就像tiptronic 液力自动变速器一样，驾驶员可以手动换挡或将变速杆处于全自 动D挡（舒适型，在发动机低速运行时换挡）或 S挡（任务型，在发动机高速运行时 换挡）模式。此种模式下的换挡通常由挡位和离合执行器实现。 两幅离合器各自与不同的输入轴相连。如果离合器1通过实心轴与挡位1、3、5相连，那么离合器2则通 过空心轴与挡位2、4、6和倒挡相连。输入轴陶汴獄2输入轴2图2 4 双离合变速器动力传递发动机的输入轴通过缓冲器与两幅离合器外片相连。发动机启动后自动挂 1挡。由于离合器1处于打开状态，因而没有扭矩传到驱动轮。当离合器1关闭时，离合器 1的外片逐渐贴合内片并开始通过第一挡的实心轴、 齿轮组和同步器传动发动机扭矩 至差速器，最终至驱动轮。同时，由于离合器 2此时并不传递扭矩，因此第二挡已被 预先选定。从第一挡换到第二挡时，由于第一挡的解除和第二挡的挂挡在同一速度， 车辆有足够的前冲力。当第离合器2完全接合后，第三挡已被预先选定，因为此时离 合器1没有接合，不传导扭矩，挂挡原理依次类推。这好比一辆车有两套离合器，正 司机控制一套，副司机控制另一套。正司机挂上1档松开离合踏板起步时，这时副司 机也预先