乘用车自动变速器的应用及发展现状

摘 要：变速器在乘用车传动系中起着至关重要的作用，而由于其换挡的便捷性，自动变速器正取代传统的手动变速器，逐渐成为市场的主流。本文主要介绍了目前乘用车上常见的AT、AMT、CVT和DCT四种自动变速器的结构和特点，并分析了目前汽车市场上各种自动变速器的应用情况及发展现状。

关键词：自动变速器；AT；AMT；CVT；DCT

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.115

0 引言

目前市场上的乘用车大部分为自动挡，其使用的变速器为自动变速器，即采用液压控制或者电子控制代替手动变速器中驾驶员操纵汽车换挡过程，不仅简化了操作规程，降低了驾驶员的劳动强度，提高了车辆的驾驶性、行驶性和平稳性，同时提高了发动机和传动系的使用寿命[1]。

目前市场上乘用车使用的自动变速器的类型有液力自动变速器（Automatic Transmission，简称AT）、机械式自动变速器（Automatic Mechanical Transmission，简称AMT）、无级变速器（Continuous Variable Transmission，简称CVT）和双离合自动变速器（Dual Clutch Transmission，简称DCT）

1 液力自动变速器（AT）

液力自动变速器是研发最早的一种自动变速器，技术比较成熟。它主要由液力变矩器、行星齿轮变速机构及电子液压控制系统三大部分组成。液力变矩器以液压油（ATF）为工作介质，起传递转矩、变矩、变速及离合的作用[2]。行星齿轮变速机构由若干个套在轴上的行星排和换挡元件组合而成来达到变速的目的。电子液压控制系统可实现对液力变矩器的闭锁和打滑空转及对齿轮变速器的换挡操纵和换挡品质控制等。

目前国内市场上大多数自动变速箱使用的都是AT变速箱。一般来说，自动变速器的挡位分为P、R、N、D、2、1或L等，具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点。尽管AT自动变速器使用的液力变矩器会提高车辆10%左右的油耗，但由于其成熟的技术，仍有广阔的发展趋势，市场占有率将进一步提高。

2 机械式自动变速器（AMT）

AMT是在原手动变速器（MT）基础上，添加了一套电控液压装置，实现自动换挡的有级式机械自动变速器。主要由三部分组成：自动离合器、齿轮式机械变速器和自动变速控制系统。最初开发只是为了方便操纵而应用于赛车，后来由于其出众的性能应用于一些高档车型上，如奔驰、雷诺等。工作时，通过电子控制单元（ECU）控制液压装置，来操纵离合器和换挡杆，使离合器自动地进行分离与结合，变速器挡位的切换则由ECU根据车速、发动机转速和节气门开度来控制[3]。

AMT结构简单、制造和维护成本低，其技术难度在自动变速器中也相对较低，传动效率高、燃油经济性好，而且解决了手动挡车的驾驶性和自动挡车的安全便捷性的矛盾，汽车的动力性和平顺性也有所提高。但是，在换挡过程中可能会出现顿挫感甚至是动力短暂中断，影响驾驶的舒适性。

目前，在奇瑞QQ、雪佛兰赛欧、哈弗H1等经济车型上，AMT应用较多。

3 无级变速器（CVT）

CVT能够连续地改变输出轴与输入轴的传动比，其内部没有传统手动变速器的齿轮传动机构，取而代之的是V型传动带和工作直径可变的主、从动轮。20世纪70年代中期CVT研发成功，并在1982年投放市场，而福特公司在世界上首次将装有CVT的轿车引入市场。它主要包括主动轮组、从动轮组、金属带及液压泵等机件。发动机输出轴输出的动力首先传递到主动轮，然后通过V型传动带传递到从动轮，最后经减速器和差速器传递给车轮。

CVT能实现无级变速，因此能根据车辆和路面实际情况，改变传动系统的传动比，使发动机在功率和燃油消耗率都在最佳范围内工作。且其结构简单，零部件数量较少，因此其燃油经济性高，加速性能好。但是，由于CVT传递扭矩有限，仅适用于小排量的车辆，且其传动带容易坏，使用寿命受限。

目前，奥迪A4/A6L、本田飞度、日产轩逸/天籁、丰田普锐斯等车型上配备有CVT。而作为日系车企主推的一款新型自动变速箱，CVT拥有一定的推广基础。不过CVT使用的钢带主要掌握在博世等少数公司手中，而国内尚无加工制造CVT一些部件的条件。因此CVT变速箱在我国推广尚需提高其支持设施。

4 双离合自动变速器（DCT）

DCT是一种技术更为先进和控制更为复杂的新型电控机械式自动变速器，大众汽车公司称之为直接换挡变速器（DSG）。它在手动变速器的基础上，加了电子控制和液压驱动，让两个离合器交替工作，不间断地输出动力。最典型的代表是6挡DCT，它是由2个离合器集合而成的雙离合装置、基于手动变速器的三轴式齿轮变速系统、自动换挡机构和电子液压控制系统所组成的双传动输出变速器。输入轴总成是由一个实心轴及其外部套筒轴组合而成的双传动输入系统，一根轴安装有低速挡齿轮并实现低速挡时的动力输出，另一根输出轴上安装有高速挡和倒挡齿轮并实现高速挡和倒挡时的动力输出。

DCT结构紧凑、质量轻、传动效率高。最重要的是由于其有两个离合器，换挡过程只需要几百分之一秒，具有更短的换挡时间和更高的换挡舒适型。同时其质量可靠，维修成本低，燃油消耗低，且不受传递功率的限制。但是由于其电控系统较为复杂，技术难度大，生产成本相对较高。同时由于结构本身的特点，只能顺序换挡，不能实现跳挡换挡，更适合高速行驶，低速时容易顿挫。

目前，双离合技术特别受到厂家的青睐，大众基本普及到了全系，各家的高性能运动车型清一色的都使用了双离合湿式变速箱，比如宝马的M-Power，奔驰的AMG，奥迪的RS，还有法拉利，兰博基尼等。

5 结语

目前，乘用车上采用的自动变速器类型较多，AT自动变速器技术发展时间最长，适用范围广，适合绝大多数的人使用；AMT自动变速器换挡顿挫，优点不多，适合开不了手动挡又买不起自动挡的人使用；CVT无级变速器平顺性好，适合追求平稳舒适性的驾驶者，不适合追求大功率的驾驶者；DCT双离合器变速箱换挡快，适合追求车辆运动性能的驾驶者，不适合家用代步。

参考文献：

[1]韩昌林，谢飞.自动变速器的应用与发展趋势[J].现代经济信息， 2017（12）：300.

[2]周亚庆.汽车自动变速器技术的发展与应用[A].四川省汽车工程学会、成都市汽车工程学会，2013：11.

[3]吴光强，孙贤安.汽车自动变速器发展综述[J].同济大学学报 （自然科学版），2010，38（10）：1478-1483.

作者简介：吴晨（1990-），女，教师，研究方向：汽车电子技术。endprint