汽车自动变速箱的应用研究

崔磊 韩伟

摘要：对于现代汽车来说，自动变速箱的应用发展是关键课题之一。随着时代的发展，变速箱技术的应用也面临着发展的新契机，因此，需要深入探讨未来的技术发展趋势，这是体现自动变速箱技术优势的前提条件。

关键词 现代汽车技术；自动变速箱；技术研究

前言：车已经成为日常重要的交通工具。自动变速箱的使用量大幅增加。自动变速箱是汽车的关键部件之一，其类型包括：液力自动变速箱（AT）、电控机械式自动变速箱（AMT）、双离合器变速箱（DCT）以及机械式无级变速箱（CVT）。每一类型有其特点，本文主要分析汽车自动变速箱类型的应用以及汽车自动变速箱未来的发展趋势。

1、汽车变速箱的功能
  变速箱是汽车传动系统的主要组成之一。在汽车的实际使用下，汽车需要进行起步、怠速停车、低速或高速行驶，汽车也有需要加速、减速，也可能遇见爬坡和倒车的情况，多种复杂的情况适应，就需要汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化，而目前广泛采用的活塞式发动机的输出转矩和转速变化范围较小。为了适应经常变化的行驶条件和情况，同时使发动机在有利的工作情况下，保证汽车能够功率较高、油耗较低地进行工作，在传动系统中设置了变速箱。汽车变速箱具有多方面功能：（1）改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利（速度较高而油耗较低）的工况下工作；（2）在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；（3）利用空挡，中断动力传递，使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。

2、当前市场上汽车自动变速箱的应用趋势

2.1AT技术发展趋势

AT技术在未来的发展过程中，发展趋势主要体现在以下几点。其一是传动系统向多速发展。AT技术自七十年代中期开始普及，1989年日产汽车公司率先将5速AT系统安装在其出产的豪华轿车日产公爵王车中。宝马公司在2001年将6速AT系统安装7系列后轮驱动车中。如今AT系统已经升级到乘用车8速版本。挡位的增加对于动力传递及油耗的控制意义非凡。其二是液力变矩器部件结构的优化。AT系统当中，液力变矩器是将发动机转速转换为行驶转速的重要装置，是系统的重要构成部分而优化设计主要基于三位叶栅理论和模拟技术，通过仿真设计能使导轮及涡轮叶片形状、循环形状与泵轮的设计更加精确，提升系统运行效率。其三是轻量化发展。利用有限元分析软件，基于原零部件疲劳寿命试验信息，引入线性及非线性分析，能够使箱体部件轴向与厚度设计更加精准，进而达成轻量化目标。其四是噪声控制，国内外目前对降噪技术的研究主要集中在零部件的形位公差与表面质量提升，以及装配质量的优化等。此外利用有限元软件仿真技术的应用以及齿轮螺旋角及齿宽调整同样能控制噪音。其五是换挡控制的优化。主要从换挡过渡品质优化及换挡点控制智能化两个方面出发。换挡点控制的智能化上，基本控制主要以车速和油门开度参数为依据，利用鲁棒进行控制。而换挡过渡品质优化上则要控制元件的热负荷，同时提升过渡过程的平稳性。

2.2AMT的技术发展趋势

AMT技术未来的发展趋势主要体现在以下几点。其一是系统可靠性的提升。而稳定性优化的重点是对AMT系统中的电控部分进行改善，特别是要改革容错控制技术。通过自适应控制模式确保汽车的软硬件与执行机构能够适应不同的气候与路面。其二是向着协调化控制的方向发展。通过对离合器、发动机、换挡执行机构等部分的协调控制，在减少排放的同时优化性能，实现对汽车各关键总成部件的优化组合。其三是对换挡规律的掌控，要考虑坡道与弯道等地形的驾驶需求，利用模糊换挡策略，以传统的参数换挡规律为基础建模，分析离合器的最佳换挡规律，并调整换挡规律。

2.3CVT的技术发展趋势

CVT技术未来的发展重点主要在于以下几点。其一是扭矩传递能力的提升。随着CVT系统的普及，系统的动力传动能力也会随之得到进一步提升。利用新型的材料、能够有效提升带或链的强度，强化耐磨性是增大扭矩传递的重要途径。其二是提升齿轮的传递效率，利用CVT技术，能够保证传递效率达到90%以上，同时能够有效控制磨损带来的损失，避免打滑。其三是对于滑轮的设计优化。借助有限元分析及软件仿真等方式，能够大幅度优化滑轮结构。除此之外，对滑轮的结构优化还能够一定程度缓解滑轮与传动带的摩擦，避免产生非必要的磨损，延长系统使用的寿命。

2.4DCT的技术发展趋势

DCT技术未来的发展重点在于以下几点。其一是对换挡性能的改善。要确保DCT系统的换挡性能，首先要确保两个离合器的重叠面积合理，进而避免出现挂双挡或是动力中断等问题。其次是为了防止换挡临界点出现频繁换挡，要结合实际路况建立起换挡的数学模型，模拟升降挡的特性，做好特性分析，同时分析双离合器在滑动磨合状态的动力传递功率流向，这是研究的重点。其二是要优化控制技术。为了确保实现DCT复杂的换挡，先进的自动控制系统至关重要，自动控制系统的优化，最集中体现在换挡优化、起步控制与换挡规律几个方面。要从离合器起步时的离合器接合速度控制、动力学模型与离合器执行机构的跟踪三个层面出发去分析，优化综合智能换挡体系，目前已经提出了基于CAN总线的动力传动系综合控制方法。其三是要满足运动型车辆的运行需求。随着社会大众对汽车运动性能的要求越来越高，DCT的发展也必然会更加倾向运动化。其四是要注重硬件与MT和AMT系统通用性。MT与AMT目前在变速箱市场仍然占有很大比重，因硬件技术发展成熟、价格低廉、生产效率高，能够体现出DCT硬件与MT和AMT系统的通用性，有利于降低运行成本。

3、汽车自动变速箱的未来发展趋势
  汽车自动变速箱新技术不断发展，为了更好地适应汽车市场需求，满足汽车用户需要，汽车变速箱的结构更加简化，汽车变速箱会引入电子控制技术，汽车自动变速箱更加人性化，尤其在扭矩协调控制、安全保护控制、模糊逻辑控制、重叠换挡控制等方面更加人性化。更多的设计和技术应用到汽车自动变速箱，以改善汽车的换挡质量，体现驾驶舒适性，缓解驾驶员的驾驶疲劳等。

结语：汽车的自动变速箱是车辆构成的关键一部分，对于车辆运行状态有着直接影响。为了保证车辆的稳定运行，对于自动变速箱技术的研究需要上升到新的层次，因此对上述展开了进一步探讨，望能够体现出一定的参考价值，只有针对专业技术的研究不断深入，技术水平才能不断提升。

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