汽車自動變速器現狀及發展趨勢分析

鄭士杭

摘 要：自動變速器是汽車的重要組成部分，是動力傳輸的主要媒介，在傳輸的過程中有效轉化動力，對發動機的特征進行適當調整和轉化，更加符合不同速度駕駛的實際需求。本文主要對汽車自動變速器的發展現狀和發展趨勢進行分析，為我國汽車自動變速器的研究帶來參考。

關鍵詞：汽車自動變速器 發展現狀 發展趨勢

Analysis of the Status Quo and Development Trend of Automobile Automatic Transmission

Zheng Shihang

Abstract：The automatic transmission is an important part of the automobile and the main medium of power transmission. It effectively transforms the power during the transmission process， and appropriately adjusts and transforms the characteristics of the engine， which is more in line with the actual needs of driving at different speeds. This article mainly analyzes the development status and development trend of automobile automatic transmission， and brings reference to the research of automobile automatic transmission in our country.

Key words：automobile automatic transmission， development status， development trend

本文對汽車自動變速器的構造、原理、優點和缺陷、發展前景等多個方面加以普析，對自動變速器的實際情況進行深層次的研究和分析，充分發揮其重要作用，保證駕駛員的安全，最大程度的降低安全事故發生的幾率，促進其良好的發展。

1 汽車自動變速器研究現狀

1.1 無級變速器

無級變速器和以往的齒輪式自動變速器存在較大的差異性，對繁雜的齒輪組合變速轉動進行全面去除，采用兩組帶輪實現變速轉動。主、被動工作輪包含固定和移動部分，主要是V型槽構造和金屬帶有效吻合，其在可移動部分實現轉動的過程中，能夠有效調節驅動輪和從動輪傳動帶的接觸半徑，進行傳動比的有效轉化。主動輪的軸向移動能夠通過液壓控制體系進行持續性的調控，達成無級變速，速度變化比是連續性的一個值。無級變速器和傳統的變速器結構具有很大的不同，操作更加便捷，占用更小的空間面積，主要是主、從動輪和傳動帶帶來的變化。傳動帶主要是橡膠帶、金屬帶等材質[1]。早期產生的無級變速器主要是經過傳送鋼帶和可變的主、從動輪實現傳動比的變化，鋼帶負責傳送動力，一般都是采用鋼片構成鋼帶，承受扭矩具有一定的局限性，同時其機械穩定性相對較差，通常都是在低功率車型使用。無級變速能夠保障發動機保持高效率的運轉狀態，降低變速器在換擋時的動能損失，具有更加良好的燃油經濟性。

無級變速器在20世紀60年代中期得到了突破性的進展。CVT不應用變矩器，和自動變速器相比較的情況下，其具有更高的價值，具有較低的能量消耗，不容易打滑，同時沒有繁瑣的金屬傳動帶，有效減少了資金成本，同時其具有便捷的構造，傳送扭矩較大，在較長時間不進行運轉的情況下不會產生持續發熱的現象，在小轎車和越野車中能夠得到良好的應用。

1.2 電控機械式自動變速器

該種類型的自動變速器最早是日本在1984年設計出來，在轎車上進行應用，其結構簡單，能夠有效節省資金，生產制造的成本較低，同時能夠實現良好的工作效率，手動變速器傳動效率高。另外，該種自動變速器在應用過程中比較便捷。人們對換擋控制中變速器是否順利穩定換擋的問題進行主要研究和分析，解決其中存在的相關問題。汽車配備電控機械式自動變速器（AMT）降低了駕駛員的駕駛難度，具有良好的操縱性和較高的性價比。但是，AMT在使用的過程中受到換擋動力中斷等相關現象的影響，對駕駛員操作的舒適度產生一定的問題，需要進一步進行研究和解決。

20世紀80年代初，我國對AMT開始研究，各個汽車廠逐漸對自動變速器的研究投入需要的資金和資源，同時不斷改進和完善其制造工藝，提升產品安全質量，促進AMT生產制造的產業化[2]。如，我國北京理工大學研發了3擋AMT純電動客車，和AMT相比較其加速時間減少了18%，同時降低了9%的電量消耗，大大提升了純電動客車的性能。部分研究人員采用動力恢復階段轉矩補償措施，對2擋AMT在換擋時出現車輪驅動力波動情況進行有效改善提升了車輛行駛的平穩性。我國電控機械式自動變速器在生產制造工藝和質量等方面需要進一步提升。

AMT主要是對過于干式離合器和手動齒輪變速器進行有效的改進，改造了手動換擋操作，整個的構造沒有發生較大轉變，但是可以采用電子控制實現自動換擋。AMT能夠控制ECU信號輸入，包含駕駛者選擇加速踏板的位置和檔位，汽車發動機轉速、車速等相關運行實際情況。AMT具有較大的生產空間，同時投資相對較少，得到生產制造廠家的認可。

1.3 雙離合器變速器

近些年，我國加大雙離合器變速器（DCT）的研究力度，逐漸被人們進行更多的關注和重視，在全球汽車行業中得到良好的發展。DCT有效提升了汽車發動機的實際運行效率，同時改進了汽車發動機的品質，在汽車技術研究領域中被重視。駕駛員在換擋的過程中，雙離合變速器能夠有效的采用雙離合的形式，提升了一個量級的換擋速度，實現了更加優質的換擋品質和良好的傳動效率。DCT和傳統的行星式液力自動變速器進行對比，其具有更加優質的使用性能，同時實現更高的效率。法國是最早提到了DCT的概念，當時其發展受到環境、經濟等多方面因素的影響，沒有實現產品化。DCT自身具有傳動效率高、換擋速度快等多種應用優勢，促進其具有廣闊的發展前景。通常情況下，離合器可以結合實際使用的環境分成干式和濕式離合器[3]。2012年，德國公司研發了2擋雙離合器變速器，在純電動汽車中進行有效應用，提升了汽車續航里程的延長性，同時更加深入的研究了干式DCT，不斷改進和完善相關技術。另外，美國公司進一步對濕式雙離合器變速器開展深入研究，實現了7速DCT，同時主要是應用直接噴射潤滑系統，具有比較高的效率，在純電動汽車中得到良好的應用效率。

1.4 液力自動變速器

液力變矩器、齒輪變速和液壓操縱以及控制系統組合成了液力自動變速器（AT）。變速器和傳動軸采用觸式離合器進行有效連接，進行檔位更換。AT的主要特征是選用液力耦合器，采用液壓系統實現對動力的有效傳輸，借助液力傳遞和齒輪組合的形式實現速比改變的效果。人們逐漸對AT多年的研究，不斷積累了豐富的經驗，當前發展比較成熟。AT在使用中操作相對比較簡單，提升了駕駛舒適度，同時包含較好的動力性能。但是，AT包含比較繁雜的結構，工作效率相對較低，同時生產制造成本較高。

2 汽車自動變速器發展趨勢

2.1 實現高品質換擋過程

換擋品質主要是其動力性和舒適度。汽車自動變速器在發展的過程中提升其換擋品質，主要是保證其穩定性和控制系統的自適應性。自動變速器在換擋的過程中，能夠有效控制離合器使用性能。另外，人們對換擋部件性能進行有效改善，或者提升相關影響因素的穩定性，能夠有效提升換擋品質。控制系統參數和溫度的自適應性充分體現了自適應能力，目前汽車實現實時和參數辨識的自適應控制，能夠有效提升換擋品質。換擋品質受到外界不可控相關調節的影響，如自然環境的溫度存在一定變化的情況下，會造成液壓油的黏度產生一定的轉變，在一定程度上降低了自動變速器的換擋品質。因此，人們促進換擋過程的高品質可以選擇黏度指數較高的液壓油，控制液壓系統溫度自適應性較強，有效提高換擋品質。

2.2 實現智能化換擋

我國科學技術不斷進步和發展，人們逐漸對自動變速器的追求其全智能化發展，能夠自主的結合駕駛人員的思想，根據駕駛環境，實現智能換擋，實現更高品質的性能，取得良好的自適應、自學習、容錯處理等效果。人們為了改善自動變速器的智能化特點，逐漸研究新型的控制技術，采用統計的措施結合統計分布設計行駛環境識別系統，在系統中應用神經網絡和模糊控制技術。汽車在任何不同行駛環境中，能夠采用模糊規則體現出駕駛員的經驗。另外，神經網絡技術非線性映射性較強，可以在相關信息數據中獲取一定的規律，對智能換擋系統的研究帶來有利的影響。

2.3 實現自動變速器多檔化

汽車自動變速器的應用，主要是提升功率，對工作效率進行科學的分配。傳動裝置的實際效率受到變速比的重要影響。自動變速器根據其工作效率可以分成內部和外部功效。類似齒輪和軸承的摩擦、傳動機構對能源需求等對變速器內部功產生影響的情況下，變速器的外部功效不滿于其傳輸范圍。因此，人們提升變速器工作的通順，合理選擇電動汽車需要的檔位數，對變速器的內部和外部功效進行有效的平衡。現階段，液力自動變速器在發展的過程中，5擋和6擋變速器將會逐漸取代4擋變速器，適當增加變速器檔位，能夠有效的擴大速比范圍，同時能夠對速比進行科學合理的分配。變速器多檔化在未來發展過程中占據主導地位。

2.4 電子控制一體化發展

電子控制自動變速器逐漸進行更加良好的發展和完善，實現綜合控制、微機控制。現階段，汽車電子技術逐漸將每個獨立的汽車電子控制單元有效的合成一體。電子控制參數能夠對自動變速器的工作環境和行駛環境等信號進行全面準確反映，更加全面的展現了其實際工作狀況，同時在微機中儲存多種不同的換擋規律，進而汽車駕駛者能夠采用相關的換擋規律達到更加優質的換擋控制。

3 結束語

人們對自動變速器不斷加大研究力度，投入更多的資金和資源，實現自動變速器更好、更快的發展，更加滿足新時代節能減排和汽車使用性能等各方面的實際需求。本文主要對AT、AMT、DCT、CVT這4種自動變速器的研究現狀進行分析，同時探討了汽車自動變速器的發展，逐漸提升其綜合性能。

參考文獻：

[1]趙陽春，朱新明，周明，等.液力自動變速器的發展現狀和趨勢研究[J].汽車實用技術，2019，281（02）：222-223+228.

[2]武磊. 淺談自動變速箱油溫度控制系統技術發展及趨勢研究[J]. 數碼世界，2020，No.175（05）：64-64.

[3]吳飛. 汽車自動變速器測試機的研究與應用[J]. 汽車實用技術，2019，No.290（11）：78-79.