自動變速器

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自動變速器英語Automatic Transmission縮寫AT),亦稱自動變速箱台灣稱為自排變速箱粵語俗稱自動波,通常來說是一種可以在車輛行駛過程中自動改變齒輪傳動比汽車變速器,另外,還有DSG,CVT,AMT等均屬於自動變速箱。用於大型設備鐵路機車。它與手動變速器相對。

自1950年代以來,絕大部分在美國銷售的汽車都是採用自動變速器的,但在歐洲和其他地區卻並非如此。早期產品大幅降低燃油效率和功率,近年來自動變速器顯著地提高燃油效率但是仍然低於手動變速器[來源請求]

多數自動變速器有一組可選的變速範圍,而無極式自動變速器則能連續改變傳動比。此種自動變速器在摩托車上已有數十年的應用,但因為能承受的引擎扭力較小在汽車上應用還比較有限。

液力式自動變速器[編輯]

液力式自動變速器(Hydraulic Automatic Transmissions)是目前汽車自動變速器的主流,應用最為廣泛,平時稱AT(本應是各種自動變速器的總稱)一般即指此種類型。液力機械式自動變速器通常使用液力耦合器液力變矩器,再加上一套行星齒輪機構來傳遞動力。

系統組成[編輯]

ZF 6HP26六檔自動變速器內部結構
  • 液力傳動系統:液力變矩器或液力耦合器連接發動機和齒輪變速系統,在功能上相當於機械式離合器。由於液力耦合器不能改變轉矩的大小,且不能使發動機與傳動系徹底分離,現在已基本被淘汰。
  • 機械式齒輪變速系統:多數是行星齒輪機構,也有少數是固定軸線式齒輪機構。一般具有三、四個檔的自動變速器至少需要兩排行星齒輪機構。
  • 液壓操縱系統:液壓油在油泵的驅動下,推動各種離合器和制動器,使變速器自動地換入各個檔位。
  • 電子控制系統:感測器測出車速、發動機負荷等參數,轉換為電信號。發動機控制器根據這些信號做出是否需要換擋的判斷。

發展歷史[編輯]

世界上第一台用於大規模生產的的全自動變速器是通用汽車公司在1940年代生產的Hydra-Matic,這台變速器使用液力耦合器(而不是液力變矩器)和三排行星齒輪提供四個前進檔和一個倒檔。Hydra-Matic最初被裝於奧茲莫比爾汽車,而後凱迪拉克龐蒂克也採用了這種變速器。

自動變速器最重要的改進是在二戰期間,別克汽車為坦克開發了液力變矩器,有助於避免坦克在戰場上因換檔不慎而造成引擎熄火,到1948年,這種液力變矩器與其它部件結合成為液力變速器而定型成為現在通用的自動變速器。

1968年法國雷諾汽車公司率先在自動變速器上使用電子元件。

1970年代,美國每年生產的600萬~800萬輛轎車中,自動變速器的裝備率已超過90%。

選檔桿與檔位模式[編輯]

自動檔汽車的選檔桿

駕駛裝有自動變速器的汽車時,駕駛員需要通過操縱選檔桿來改變檔位模式。這個過程常俗稱為「換擋」,但它並不同於手動變速器的換擋過程,因為操縱選檔桿並不選定特定的檔位,只選定檔位模式,而換檔過程是由自動變速器自動完成的。不同的自動變速器設定的檔位模式並不相同,但多數都會有以下幾個檔位:P(停車檔)、R(倒車檔)、N(空檔)、D(前進檔)、S(低速2檔)、L(低速檔)。

  • P (Park)——選擇該檔位時,變速器的輸出軸被鎖住,汽車無法移動。此時應同時將手煞拉緊,只有這樣才能鎖住輪胎,可延長變速器和駐車裝置的壽命。為防止變速器受損,應等汽車徹底停穩之後,再掛入該檔。P位是可以起動的僅有的兩個檔位之一。
  • R (Reverse)——選擇該檔位時,變速器倒檔齒輪被結合,驅動汽車後行。應等汽車徹底停穩之後,再掛入該檔。
  • N (Neutral)——選擇該檔位時,變速器進入空檔,也可在起動時使用。
  • D (Drive)——D位是最常用的行駛位置,汽車在該檔位下能在一定檔位範圍內自動換擋,不同的自動變速器的檔位數會有所不同,其中以6個、8個檔位最為常見。
  • 2S (Second)——屬前進低檔,在該檔位下,變速器只能在1檔和2檔這兩個低擋位間自動換擋。當汽車在不良路面(如冰雪覆蓋路面等路面附著條件差的路面)上行駛或行駛緩升坡及緩降坡的時候可選擇該檔位。
  • 1L (Low)——亦屬前進低檔,在該檔位下,汽車只能以1檔行駛。該檔位同2速檔一樣適用於不良路面,另外也可在拖車時使用。

安全性設計[編輯]

為了防止非預期加速發生,除了較早期車輛外,現今大多數自排車輛具有下列安全方面的設計:

  • 排檔桿位於在P檔及N檔以外檔位時,無法發動引擎。
  • 駕駛人未踩煞車時,無法排入D檔。
  • 避免誤觸排檔桿或排入錯誤檔位,從P檔排至R檔、N檔等需要按下檔位釋放鈕才可入檔,但排檔桿移動路徑非直線的車款(如豐田Wish的鋸齒式排檔),則沒有檔位釋放鈕。

控制開關[編輯]

裝有自動變速器的汽車通常還提供了許多控制開關,用以控制汽車的行駛狀態。比較常見的控制開關如下:

  • 超速傳動(超比)檔開關(O/D):自動變速器的最高檔通常是超比檔,該檔位齒輪比(減速比)低於一,也就是該檔位將引擎扭力放大倍數變成低於一倍,有助於省油,但不利於加速。超比開關關閉後,D檔行駛時,自動變速器將無法換入超比檔。通常在上坡及路面狀況不良時應考慮將此開關關閉。
  • 模式選擇開關:目前多數自動變速器都會提供模式選擇開關,在不同的模式下,自動變速器的換擋規律不同,因而其性能會有所差異。常見的模式有以下幾種:
    • 經濟模式(ECONOMY MODE):在此模式下,自動變速器具有較高的燃油經濟性,節油性能佳。入此模式行駛變速箱會提早升檔。
    • 動力模式(POWER MODE):在此模式下,發動機常在大功率範圍內運轉,使汽車具有較高的動力性能和爬坡能力。入此模式行駛變速箱會延後升檔。
    • 標準模式(NORMAL MODE):亦稱普通模式。此模式兼顧經濟性和動力性。
  • 強制降檔(KICK-DOWN)開關:當加速踏板的位置超過了節氣門全開的位置時,此開關接通,變速器自動下降一個檔位,以提高汽車的加速性能。
  • 保持開關,亦稱檔位鎖定開關或手動換擋開關。部分裝有自動變速器的汽車提供此開關,選定後,變速器不能自動換擋,駕駛員通過操縱選檔桿(此時選檔桿成為換擋桿)手動選擇檔位。

與手動變速器的比較[編輯]

優點[編輯]

  • 免去離合器操作和頻繁的換擋,使得操作簡便。
  • 能自動適應行駛阻力的變化,在一定範圍內實現無級變速。
  • 汽車在起步和加速時更加平穩。
  • 可避免因外界負荷突然增加而造成發動機熄火的現象。
  • 由於變速原理採用行星齒輪減速的方式,所以製造技術精密的情況下,可不增加體積和質量來提升檔位數(目前已成功開發9速變速箱,體積和質量卻與6速變速箱差異不大)。
  • 一些設計良好的自排變速箱,已經比手排變速箱省油。

缺點[編輯]

  • 對於汽車駕駛愛好者來說會減少操控所帶來的快感。
  • 構造精密複雜,生產成本較高,維修不便。
  • 傳動效率較低,油耗較大。(CVT及雙離合自手排有自排的方便性、但傳輸效率比傳統自排更接近手排,若考慮到駕駛技術問題,整體效率可能會超越手排)
  • 引擎煞車(檔煞)的效果較差。
  • 電池電量耗盡時無法依靠推車來發動引擎。

無段變速器[編輯]

鋼帶型CVT
碟盤型CVT

相對於液力式變速箱,CVT大都利用鋼帶及滾輪間的摩擦力傳動。由於使用鋼帶與齒輪,所以能利用循序漸進的改變齒輪的半徑,來達到接近無段控制齒輪比的目的。CVT的優點很多,例如由於使用鋼帶及滾輪傳動,所以動力的傳遞比液力式變速箱直接,損失的動力也比較少;而舒適性也不在話下,因為能無段控制齒輪比,所以不會出現討厭的頓挫感。過去由於驅動鋼帶強度問題,這種變速器只在少數動力較小的車輛上裝配。現在,慢慢的也出現了強度不錯的滾輪轉盤式CVT變速箱,例如Audi的CVT變速箱,搭配電腦控制手排離合器,加上高強度鋼帶驅動,動力損失小;日本車的CVT如速霸陸Nissan的CVT原本是使用電磁式磁粉離合器,但故障率較高,後來則大都採用CVT搭配傳統扭力轉換器,動力損失較多。義大利飛雅特的CVT如Selecta則採用油壓驅動多片式摩擦離合器。速克達機車的CVT變速器則採用離心式離合器,但能負荷的重量較輕。

參見[編輯]