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分析汽车变速器技术的发展趋势
来源:本站整理  作者:佚名  2014-01-11 08:13:52

    汽车变速器基本分为5大类:手动变速器(MT)、自动手动变速器(AMT,例如奇瑞QQ)、无级变速器(CVT)、双离合器变速器(DCT,例如一汽迈腾轿车所用02E变速器)和自动变速器(AT)。这些变速器各自都有不同的优势。例如,自动变速器的传动效率虽然只有85%,但舒适性、安全性好;手动变速器的传动效率高;无级变速器的换档性能、舒适性、安全性更好;而双离合器变速器则兼容了自动变速器和手动变速器的双重优点,既保证了驾驶安全性、舒适性,同时还提高了传动效率。
    从结构上看,MT、AMTDCT还是有许多相同之处,但自动变速器AT和无级变速器CVT就截然不同了。从整体控制上各自有各自的风格。但从未来发展趋势上看,谁是最大的赢家还很难确定。当前几款主流变速器如图1所示。下面对几款变速器特点及发展趋势进行分析。

    1)手动变速器是汽车中最常见的变速器之一。它的基本原理是用几根平行轴(输入轴、输出轴和中间轴)及若干相啮合的直齿或斜齿齿轮进行动力传递,它们构成了变速器的主体,当然还有一根倒档轴以及同步器等部件。其工作过程就是靠驾驶人通过变速杆实现不同的齿轮啮合,最终实现不同档位的齿轮比。
    2) AMT变速器实际上是由一个机器系统来完成操作离合器和选档这两个动作。AMT变速器汽车驾驶简单,它省去了离合器踏板,驾驶人只要踩加速踏板,速选器系统会自动地选择换档的最佳时机,从而消除了发动扒、离合器和变速器的错误使用,以避免错换档位。这一点对新手和整车的可靠性都非常重要。速选器大大减化了驾驶的复杂性,让AMT汽车驾驶更加简便、省心,且能够保证最低的动力损耗。由速选器完成驾驶人踩离合器换档的动作,选择的换档时机要比驾驶人完成得更准确。因此,在能源日益紧缺和CO2排放压力越来越大的背景下,AMT变速器顺应了节能减排这一趋势,是一项非常适合中国市场的先进技术。AMT变速器的制造成本远低于电液控自动变速器,国内的很多车型都准备采用这一技术。AMT变速器工作原理如图2所示。

    3)无级变速器(CVT)则只需两组可移动锥轮以及工作起中间的传动带或传动链即可实现无数个前进档的变速过程。CVT采用传动带或传动链和可变槽宽的锥轮进行动力传递及传动比的选择,即当锥轮变化槽宽时,相应改变主动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速。CVT是真正无级化了,与AT比较,它具有较高的运行效率和低油耗。通过近几年市场上的应用看,其发展势头也比较迅猛。目前,在我国应用的车型由原来的一两种车型迅速发展到五六种车型甚至更多。图3为中国CVT未来几年的市场展望。

    当前,全世界各大汽车厂商为了提高产品的竞争力,大力进行CVT的研发工作。现在NISSAN、TOYOTA、FORD, GM、AUDI等著名汽车品牌中,都有配备CVT变速器的轿车销售,全世界CVT轿车的年产量已达到近50万辆。有一点值得注意的是,装备有CVT的汽车市场,由最初的日本、欧洲已经渗透到北美市场。无级变速器汽车已经成为当今汽车发展的主要趋势。
    4)双离合器变速器(DCT)最早是德国大众技术,因此在大众车系里又称DSG变速器。它可以说是目前世界上最先进的、具有革命性的变速器系统。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。DSG变速器旨在满足消费者对驾驶运动感和车辆节油的双重要求,为那些酷爱手动变速器的驾驶者们提供了一个最佳选择。DSG带来低油耗的同时,车辆性能方面没有任何损失,同样具有出色的加速性和最高时速,并且与传统自动变速器一样可以实现顺畅换档,不影响牵引力,因此,既保证了其舒适性,同时还体现其动感加速性。DSG变速器结构图如图4所示。

    DSG变速器的特点如下:
    ·新一代DSG变速器采用了2个离合器和6个前进档的传统齿轮变速器作为动力的传送部件,这是目前世界上较先进的、具有革命性的自动变速器。
    ·DSG变速器没有液力变矩器,也没有离合器踏板。
    ·DSG变速器在传动过程中的能耗损失非常有限,大大提高了车辆的燃油经济性。
    ·DSG变速器的反应非常灵敏,具有良好的驾驶乐趣。
    ·车辆在加速过程中不会有动力中断的感觉,使车辆的加速更加强劲、圆滑。100km加速时间比传统手动变速器还短。
    · DSG变速器的动力传送部件是一台三轴式6前进档的传统齿轮变速器,增加了传动比的分配。
    ·DSG变速器的多片湿式双离合器是由电子液压控制系统来操控的,两个离合器的工作过程是一个工作,一个不工作,不会同时出现两个离合器都参与工作的情况。
    ·双离合器的使用,可以使变速器同时有两个档位啮合,使换挡操作更加快捷。
    ·DSG变速器也有手动和自动两种控制模式,除了变速杆可以控制外,转向盘上还配备有手动控制的换档按钮,在行驶中两种控制模式之间可以随时切换。
    ·选用手动模式时,如果不进行升档操作,即使将加速踏板踩到底,DSG变速器也不会作出升档反应。
    ·模糊逻辑控制可以根据驾驶人的意愿进行换档控制。
·在手动控制模式下,可以跳跃降档。
    继2003年推出6速DSG变速器之后,2008年3月大众公司又发布了一款最新研制的7速DSG变速器,采用7速DSG变速器后,车辆能够在1档状态下获得更为出色的加速能力。而第7档则提升了整车的舒适性和燃油经济性。
    5)电子控制液力自动变速器(AT)近些年新技术也不断在使用,它正朝着多档位、数字化控制等方面发展。
    日本最大的自动变速器生产商AISIN AW公司,2006年成功推出型号为AA80E型8前速自动变速器,已使用在雷克萨斯LS460轿车上(图5)。这就形成了更大的总传动比范围,发动机转速与行驶状态的最优化匹配,意味着发动机提高了动力、燃油经济性并降低了运行噪音。

    我国权威机构在2006年对汽车变速器市场进行了详细分析报道,如图6所示。

    自动变速器朝着多档位发展:自动变速器技术由过去传统的简单4前速电子控制(3个电磁阀)发展到今天的6-8前速(多电磁阀控制)的模糊逻辑控制加网络控制。档位数的增多意味着总的传动比范围在加宽,因此换档时间会变得提前,同时又是在发动机低转速下完成,因此既保证了燃油经济性,同时还满足了其加速性能。

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关键词:变速器

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