手動變速器、自動變速器、無級變速器原理

手動變速器、自動變速器、無級變速器 手動變速器（MT） MT是英文Manual Transmission的縮寫。手動變速器，也稱手動擋，即用手撥動變速桿才能改變變速器內(nèi)的齒輪嚙合位置，改變傳動比，從而達(dá)到變速的目的。踩下離合時，方可撥得動變速桿。如果駕駛者技術(shù)好，裝手動變速器的汽車在加速、超車時比自動變速車快，也省油。 自動變速器（AT） AT是英文Automatic Trnsmission的縮寫。自動變速器，利用行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速，它能根據(jù)油門踏板程度和車速變化，自動地進(jìn)行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。 一般來講，汽車上常用的自動變速器有以下幾種類型：液力自動變速器、液壓傳動自動變速器、 電力傳動自動變速器、有級式機(jī)械自動變速器和無級式機(jī)械自動變速器等。其中，最常見的是液力自動變速器。液力自動變速器主要是由液壓控制的齒輪變速系統(tǒng)構(gòu)成，主要包含自動離合器和自動變速器兩大部分。它能夠根據(jù)油門的開度和車速的變化，自動地進(jìn)行換擋。 無級變速器 CVT是英文Continuous Variable Transmission的縮寫，意為無極變速傳動，相比于普通自動變速器，這種變速器可更好地解決傳動系和發(fā)動機(jī)工況的匹配問題，以提高整車的燃油經(jīng)濟(jì)性和動力性 自動變速器與無級變速器的原理不太一樣，自動變速器是行星齒輪來變速的，而無級變速器是鏈帶和錐形輪的距離來變速的。 目前來看無級的技術(shù)更好一點，（鏈帶）目前我知道的最先進(jìn)的自動變速器是奔馳公司的七速自動變速器。 無極變速在一定程度上要比自動變速的車開起來更流暢沒有從前那種變速器的換檔感覺。 無極變速車要比自動變速車節(jié)油。 無極變速在動力上可能很難滿足狂野的男人，因其無法體驗到快速加速的快感。 無極變速是新技術(shù)，在我國已有若干車以配備了此技術(shù)如奧迪，本田飛度(CVT)，菲亞特(Speedgear變速器)等。按理說無極變速是經(jīng)濟(jì)轎車一種不錯的選擇是將來汽車變速器的發(fā)展方向。 手動/自動變速器 手動/自動變速器由德國保時捷車廠在911車型上首先推出，稱為Tiptronic，它可使高性能跑車不必受限于傳統(tǒng)的自動擋束縛，讓駕駛者也能享受手動換擋的樂趣。此型車在其擋位上設(shè)有“+”、“-”選擇擋位。在D擋時，可自由變換降擋（-）或加擋（+），如同手動擋一樣。 駕駛者可以在入彎前像手動擋般地強(qiáng)迫降擋減速，出彎時可以低中擋加油出彎。 現(xiàn)在的自動擋車的方向盤上又增加了“+”、“-”換擋按鈕，駕駛者就能手不離開方向盤加減擋。二、手自動變速系統(tǒng)模范生BMW SMG II以三擋飛馳的M3速度不斷地攀升著：時速140，150，155轉(zhuǎn)速表上泛著橘黃的熒光，當(dāng)轉(zhuǎn)速近8000轉(zhuǎn)時，六缸引擎發(fā)出的巨大聲浪宛如飛機(jī)起飛一般。此時，紅色的LED警示燈亮起，BMW M公司負(fù)責(zé)SMG系統(tǒng)研發(fā)的約根·艾德（Juergen Eder）用一根指頭勾動方向盤上右側(cè)的升擋撥片，一瞬間，輕盈的換擋已經(jīng)完成（換擋動作在0.08秒完成），M3繼續(xù)以四擋向前沖刺?！八俣戎?，令人的動作無法與之匹敵，順暢性與精確度更不在話下?！卑抡f。過癮吧！SMG II在序列式換擋模式下比自動換擋模式下多出一個駕駛模式。這個額外的S6模式是為了配合特殊的狀況，它不是為了日常道路駕駛所設(shè)置的。S6代表純跑車模式，在選擇這項模式之前，必須先把會抑制這個程序執(zhí)行的車輛動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)（DSC）關(guān)閉。 S6是加速輔助系統(tǒng)的程序這又是另一項創(chuàng)舉。這的確激發(fā)了M3的所有潛力，駕駛者必須牢牢掌控好“韁繩”。 啟動S6模式，將換擋桿往前撥至定位后先不放手，油門踏至固定位置，電子系統(tǒng)自動將引擎轉(zhuǎn)速調(diào)整至起步最適當(dāng)?shù)?500轉(zhuǎn)/分鐘；放開擋桿，M3便向前方竄出，引擎轉(zhuǎn)速迅速逼近紅線，換擋警示燈亮起，換擋！微震一下，引爆二擋進(jìn)入另一階段的沖刺，5.2秒便達(dá)到時速100公里，簡直令人窒息！這就是區(qū)別！ 舒馬赫會像以前一樣愛上這個加速輔助系統(tǒng)，但這也剛在一級方程式大賽中得到認(rèn)可，因此，早已搭載SMG II合法上路的M3跑車可算是走在頂尖賽車前一步了！CVT無極變速一、 什么是CVT？ CVT即無段變速傳動，其英文全稱Continuouslv VariableTransmission，簡稱CVT。發(fā)明這種變速傳動機(jī)構(gòu)的是荷蘭人，有其裝置的變速器也稱為無段變速箱或者無級變速器。這種變速器和普通自動變速器的最大區(qū)別是它省去了復(fù)雜而又笨重的齒輪組合變速傳動，而只用了兩組帶輪進(jìn)行變速傳動。通過改變驅(qū)動輪與從動輪傳動帶的接觸半徑進(jìn)行變速，其設(shè)計構(gòu)思十分巧妙。由于CVT可以實現(xiàn)傳動比的連續(xù)改變，從而得到傳動系與發(fā)動機(jī)工況的最佳匹配，提高整車的燃油經(jīng)濟(jì)性和動力性，改善駕駛員的操縱方便性和乘員的乘坐舒適性，所以它是理想的汽車傳動裝置。無段變速箱轎車一樣有自己的檔位，停車檔P、倒車檔R、空檔N、前進(jìn)檔D等，只是汽車前進(jìn)自動換檔時十分平穩(wěn)，沒有突跳的感覺。 目前國內(nèi)市場上能見到的、采用了CVT技術(shù)的只有奧迪、飛度、派力奧(西耶那、周末風(fēng))、和旗云4款車型。 二、 CVT的工作原理 CVT的主要結(jié)構(gòu)和工作原理如圖1所示，該系統(tǒng)主要包括主動輪組、從動輪組、金屬帶和液壓泵等基本部件。金屬帶由兩束金屬環(huán)和幾百個金屬片構(gòu)成。主動輪組和從動輪組都由可動盤和固定盤組成，與油缸靠近的一側(cè)帶輪可以在軸上滑動，另一側(cè)則固定?？蓜颖P與固定盤都是錐面結(jié)構(gòu)，它們的錐面形成V型槽來與V型金屬傳動帶嚙合。發(fā)動機(jī)輸出軸輸出的動力首先傳遞到CVT的主動輪，然后通過V型傳動帶傳遞到從動輪，最后經(jīng)減速器、差速器傳遞給車輪來驅(qū)動汽車。工作時通過主動輪與從動輪的可動盤作軸向移動來改變主動輪、從動輪錐面與V型傳動帶嚙合的工作半徑，從而改變傳動比?？蓜颖P的軸向移動量是由駕駛者根據(jù)需要通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)主動輪、從動輪液壓泵油缸壓力來實現(xiàn)的。由于主動輪和從動輪的工作半徑可以實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)了無級變速。 在金屬帶式無級變速器的液壓系統(tǒng)中，從動油缸的作用是控制金屬帶的張緊力，以保證來自發(fā)動機(jī)的動力高效、可靠的傳遞。主動油缸控制主動錐輪的位置沿軸向移動，在主動輪組金屬帶沿V型槽移動，由于金屬帶的長度不變，在從動輪組上金屬帶沿V型槽向相反的方向變化。金屬帶在主動輪組和從動輪組上的回轉(zhuǎn)半徑發(fā)生變化，實現(xiàn)速比的連續(xù)變化。 汽車開始起步時，主動輪的工作半徑較小，變速器可以獲得較大的傳動比，從而保證驅(qū)動橋能夠有足夠的扭矩來保證汽車有較高的加速度。隨著車速的增加，主動輪的工作半徑逐漸減小，從動輪的工作半徑相應(yīng)增大，CVT的傳動比下降，使得汽車能夠以更高的速度行駛。 三、CVT的技術(shù)特性 1.經(jīng)濟(jì)性 CVT可以在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)實現(xiàn)無級變速，從而獲得傳動系與發(fā)動機(jī)工況的最佳匹配，提高整車的燃油經(jīng)濟(jì)性。 2.動力性 汽車的后備功率決定了汽車的爬坡能力和加速能力。汽車的后備功率愈大，汽車的動力性愈好。由于CVT的無級變速特性，能夠獲得后備功率最大的傳動比，所以CVT的動力性能明顯優(yōu)于機(jī)械變速器(MT)和自動變速器(AT)。 3.排放 CVT的速比工作范圍寬，能夠使發(fā)動機(jī)以最佳工況工作，從而改善了燃燒過程，降低了廢氣的排放量。ZF公司將自已生產(chǎn)的CVT裝車進(jìn)行測試，其廢氣排放量比安裝4-AT的汽車減少了大約10%。 4.成本 CVT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，零部件數(shù)目比AT(約500個)少(約300個)，一旦汽車制造商開始大規(guī)模生產(chǎn)，CVT的成本將會比AT小。由于采用該系統(tǒng)可以節(jié)約燃油，隨著大規(guī)模生產(chǎn)以及系統(tǒng)、材料的革新，CVT零部件(如傳動帶或傳動鏈、主動輪、從動輪和液壓泵)的生產(chǎn)成本，將降低20%-30%。 四、大量使用的有級自動變速器（AT）的優(yōu)缺點 大量使用的液力自動變速箱（AT）不用離合器換檔，檔位少變化大，連接平穩(wěn)，因此操作容易，既給開車人帶來方便，也給坐車人帶來舒適。但缺點也多，一是對速度變化反應(yīng)較慢，沒有手動波靈敏，因此許多玩車人士喜歡開手動波車；二是費油不經(jīng)濟(jì)，傳動效率低變矩范圍有限，近年引入電子控制技術(shù)改善了這方面的問題；三是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，修理困難。在液力變扭器內(nèi)高速循環(huán)流動的液壓油會產(chǎn)生高溫，所以要用指定的耐高溫液壓油。另外，如果汽車因蓄電池缺電不能啟動，不能用推車或拖車的方法啟動。如果拖運故障車，要注意使驅(qū)動輪脫離地面，以保護(hù)自動波齒輪不受損害。 五、 CVT無極變速與普通自動檔的區(qū)別 普通人經(jīng)常把自動檔變速器和無級變速器（CVT）兩個概念混為一談。實際上這兩種變速器結(jié)構(gòu)及工作原理完全不同。CVT結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)變速器簡單，體積更小，它既沒有手動變速器的眾多齒輪副，也沒有自動變速器復(fù)雜的行星齒輪組。它主要靠兩組變速輪盤，就能實現(xiàn)速比無級變化。舊款的CVT多用橡膠皮帶做傳動元件，缺點是受力有限，容易打滑，而且傳動效率低。因此只能用在馬力較小的摩托車和微型車上。很多汽車公司十幾年來一直都在致力于解決這一難題。如今，奧迪公司率先在這項技術(shù)上做到了“引領(lǐng)時代”，它使用的是獨特的多片式鏈帶傳動帶、優(yōu)異的電腦控制液壓系統(tǒng)，從而能傳遞強(qiáng)大的扭矩。CVT最大的特點是省油，CVT摒棄了傳統(tǒng)自動變速器浪費能源的液力傳動裝置，而采用了新技術(shù)來提高燃料使用率。CVT的燃料使用率將比手動變速器和自動變速器都高，能夠比傳統(tǒng)的自動檔車省油5到15。 隨著科技的不斷進(jìn)步，CVT技術(shù)的不斷成熟，汽車變速箱最終會由CVT替代手動變速箱（MT）和有級自動變速箱（AT），無級變速汽車是當(dāng)今汽車發(fā)展的主要趨勢。自動變速器自動變速器根據(jù)汽車速度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、動力負(fù)荷等因素自動進(jìn)行升降檔位，不需由駕駛者操作離合器換檔，使用很方便。特別在交通比較擁擠的城區(qū)馬路行駛，自動變速器體現(xiàn)出很好的便利性。自動變速器比手動變速器復(fù)雜得多，有很多方面不相同，但最大的區(qū)別在于控制方面。手動變速器由駕駛員操縱檔位，加檔或減檔由人工操作，而自動變速器是由機(jī)器自動控制檔位，變換檔位是由液壓控制裝置進(jìn)行的。 以一個典型的自動變速器為例，液壓控制裝置根據(jù)節(jié)氣門（油門）開度和變速器輸出軸上輸送來的信號控制升降檔。根據(jù)節(jié)氣門開度變化，液壓控制裝置中的調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生與加速踏板踏下量成正比的液壓，該液壓作為節(jié)氣門開度“信號”加到液壓控制裝置；另外有裝配在輸出軸上的速控液壓閥可產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速（車速）成正比的液壓，作為車速“信號”加到液壓控制裝置。因此，就有節(jié)氣門開度“信號”和車速“信號”，液壓控制裝置根據(jù)這兩個“信號”自動調(diào)節(jié)變速器油量，從而控制換檔時機(jī)。 也就是說在汽車駕駛中，駕駛員踏下加速踏板（油門踏板），控制節(jié)氣門開度和汽車的行駛速度（變速器輸出軸轉(zhuǎn)速），就能自動控制變速器內(nèi)的液壓控制裝置，液壓控制裝置會利用液力去控制行星齒輪系統(tǒng)的離合器和制動器，以改變行星齒輪的傳動狀態(tài)。 自動變速器的核心控制裝置是液壓控制裝置，液壓控制裝置由油泵、閥體、離合器、制動器以及連接所有這些部件的液體通路所組成。關(guān)鍵部件是閥體，因此它是自動變速器的控制中心。閥體的作用是根據(jù)發(fā)動機(jī)和底盤傳動系的負(fù)載狀況（節(jié)氣門開度和輸出軸轉(zhuǎn)速），對油泵輸出到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的油壓加以控制，以控制液力變矩器，控制各離合器和制動器的結(jié)合與分離實現(xiàn)自動換檔。 以上是自動變速器的基本控制形式，如果是電子控制自動變速器，就要在上述基礎(chǔ)上增加電磁閥，ECU（電控單元）借助電磁閥控制自動變速器工作過程。ECU輸入電路接受傳感器和其它裝置輸入的信號，對信號進(jìn)行過濾處理和放大，然后轉(zhuǎn)換成電信號驅(qū)動被控的電磁閥工作。因此，電子控制自動變速器就要增加節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器、水溫傳感器、液壓溫度傳感器、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、檔位開關(guān)、剎車燈開關(guān)等數(shù)字信號匯入ECU，從而使得ECU精確控制電磁閥，使換檔和鎖止時間準(zhǔn)確，令汽車運行更加平穩(wěn)和節(jié)省燃油