商用車AMT變速箱的應用及未來發展趨勢

張海明

（大同齒輪有限公司，山西 大同 037005）

1 國內商用車變速箱的開發背景

隨著國家“一帶一路”經濟的全面建設，國家基建投資擴大、技術創新加強、新能源的發展等，商用車近5年呈逐年遞增的態勢。雖然2020年上半年受疫情影響車輛銷售數量有所降低，但是受擴大內需戰略、促進消費政策持續發力的影響，截止到2020年12月，我國商用車產量為523.1萬輛，同比增長20.0%；銷售完成513.3萬輛，同比增長18.7%，表1是近6年國內商用車產量及銷量。

表1 近6年國內商用車產量及銷量

雖然我國商用車市場呈現快速增長，汽車“新四化”的快速發展，汽車企業“躺著賺錢”的時代已一去不復返，商用車企業要進一步深耕市場，需要提升產品質量，在節能減排、新能源、智能網聯、輕量化等關鍵核心技術上尋找突破。汽車變速器是影響整車動力學、經濟性、舒適性的重要總成，其使用壽命與整車基本相當，目前國產商用車匹配的變速箱主要以國產手動變速箱為主，部分中、高檔客車和重型貨車裝配國外進口變速箱，少數高檔客車裝配自動變速箱[1]。在商用車自動變速器的研發方面，國家大力推動國內企業自主研發商用車自動變速器，國內企業普遍選擇了和外國相關機構合作的模式。

2 AMT變速箱的結構及工作原理

2.1 AMT變速箱的結構

AMT變速箱是在機械手動變速箱基礎上增加電腦操控機構，從而使整車實現離合、操縱智能化。常見的執行機構為電控氣動、電控液壓、電控電動三類[2]。

1）氣動執行機構的特點：環保、整車儲備氣源，控制技術要求較高。

2）液壓執行機構的特點：技術成熟、工作平穩、易于維護，但是制造成本高。

3）電動執行機構的特點：結構簡單、質量小、零部件易采購，但是輸出功率小，不適用于商用車。

駕駛員通過加速踏板和操縱桿向電子控制單元（ECU）傳遞控制信號；電子控制單元采集發動機轉速傳感器、車速傳感器等信號，時刻掌握著車輛的行駛狀態；電子控制單元（ECU）根據這些信號按存儲于其中的最佳程序，最佳換擋規律、離合器模糊控制規律、發動機供油自適應調節規律等，對發動機供油、離合器的分離與結合、變速器換擋三者的動作與時序實現最佳匹配，從而獲得優良的燃油經濟性和動力性能以及平穩起步與迅速換擋的能力，以達到駕駛員所期望的結果。

2.2 AMT變速箱的工作原理

AMT變速箱的變速原理和直齒變速箱一樣，最大分別是AMT變速箱在換擋時只需簡單地推上或拉下排擋桿，這設計不但加快了換擋速度，更大大減低了換錯擋的可能（在比賽中換錯擋的后果往往是發動機因轉速過高而爆缸），因此直牙（齒）變速箱和AMT變速箱對分秒必爭的專業比賽是有一定幫助的。

AMT軟件主要功能系統有手動和自動模式。AMT軟件無論是手動還是自動主要具備經濟模式和動力模式、載重識別和坡道識別功能、爬坡沖坑功能、在線故障診斷、坡行回家功能、巡航功能、自學習功能。

1）自動模式下TCU根據AMT工況（車速，發動機扭矩、轉速、油門、制動踏板、車輛載荷、道路狀況、緩速系統狀態和制動系統狀態）來綜合判斷選擇最合適的擋位。

2）手動模式下，駕駛員來控制換擋時機和擋位，離合器由AMT系統自動控制。

不過AMT變速箱并非完美的，AMT變速箱最大的缺點就是換擋舒適性不佳，且在換擋過程中產生動力中斷，使得換擋過程中極速性能不好，表現為頓挫感。

3 AMT變速箱與其他變速箱的對比

對于變速箱而言，能夠影響油耗高低有兩個因素：

1）傳動效率，AT變速箱由于液力變矩器的存在，導致效率的損失，所以最費油。AMT或者DCT變速箱的傳動效率與手動變速箱相當，不考慮其他因素，油耗相當；

2）換擋頻率和時間，AT變速箱能夠使發動機工作在經濟區域，MT變速箱得需要熟練司機才能實現。

整體來說，AT變速箱比較費油，AMT或者DCT變速箱較MT變速箱省油。當然，在復雜路況司機若是技術熟練到一種很高程度，開MT變速箱也許會更省油。

對于換擋頻繁的路況，AMT的車型換擋頻率普遍高于MT車型，會更省油。對于高速工況，基本不換擋，油耗應該基本相當。駕駛MT變速箱的駕駛員節油技術不是十分熟練，不能很好地掌握換擋時機的話，駕駛AMT變速箱車型比駕駛MT的車型還會更省油。

4 AMT變速箱未來的發展趨勢

行業內人士都知道，采埃孚從20世紀80年代就開始研發AMT變速箱，經過幾代產品性能優化，2015年ZF推出了最新的TraXon系列AMT。TraXon變速箱不僅繼承了ZF此前的集成式TCU設計，同時還有中央分離軸承單元，后副箱采用行星齒輪設計，傳統效率更是達到了99.7%，同時采用的是模塊化設計。國產AMT變速箱起步晚，發展緩慢，硬件均為外掛式，同樣控制軟件變速箱和整車的配合不是很好，甚至變速箱不能理解駕駛員的駕駛意圖等等。

未來隨著經濟不斷的發展，人們的消費水平越來越高，客戶對汽車的舒適性要求越來越高。AMT變速箱自身的優點在商用車領域會進入被大量需求的階段，尤其是適用于長途物流載貨車。要清醒地知道，我們現在商用車AMT變速箱技術水平與采埃孚差20多年，這就需要研發人員不斷提高變速箱可靠性，緊追猛趕世界標桿變速箱以及商用車的核心技術。