自动变速器

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自动变速器英语Automatic Transmission縮寫AT),亦称自动变速箱台湾称为自排变速箱粵語俗稱自动波,通常来说是一种可以在车辆行驶过程中自动改变齿轮传动比汽车变速器,从而使驾驶员不必手动换档,也用于大型设备铁路机车。它與手動變速器相對。

自1950年代以来,绝大部分在美国销售的汽车都是采用自动变速器的,但在欧洲和其他地区却并非如此。自动变速器,特别是早期产品,往往降低了燃油效率和功率。近年来自动变速器显著地提高了燃油效率但是仍然低于手动变速器[來源請求]

多数自动变速器有一组可选的变速范围,而无极式自动变速器则能连续改变传动比。此种自动变速器在摩托车上已有数十年的应用,但因為能承受的引擎扭力較小在汽车上应用还比较有限。

液力式自动变速器[编辑]

液力式自动变速器(Hydraulic Automatic Transmissions)是目前汽车自动变速器的主流,应用最为广泛,平时称AT(本应是各种自动变速器的总称)一般即指此种类型。液力机械式自动变速器通常使用液力耦合器液力变矩器,再加上一套行星齿轮机构来传递动力。

系统组成[编辑]

ZF 6HP26六档自动变速器内部结构
  • 液力传动系统:液力变矩器或液力耦合器连接发动机和齿轮变速系统,在功能上相当于机械式离合器。由于液力耦合器不能改变转矩的大小,且不能使发动机与传动系彻底分离,现在已基本被淘汰。
  • 机械式齿轮变速系统:多数是行星齿轮机构,也有少数是固定轴线式齿轮机构。一般具有三、四个档的自动变速器至少需要两排行星齿轮机构。
  • 液压操纵系统:液压油在油泵的驱动下,推动各种离合器和制动器,使变速器自动地换入各个档位。
  • 电子控制系统:传感器测出车速、发动机负荷等参数,转换为电信号。發動機控制器根据这些信号做出是否需要换挡的判断。

发展历史[编辑]

世界上第一台用于大规模生产的的全自动变速器是通用汽车公司在1940年代生产的Hydra-Matic,这台变速器使用液力耦合器(而不是液力变矩器)和三排行星齿轮提供四个前进档和一个倒档。Hydra-Matic最初被装于奥兹莫比尔汽車,而后凯迪拉克庞蒂克也采用了这种变速器。

自动变速器最重要的改进是在二战期间,别克汽車为坦克开发了液力变矩器,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,这种液力变矩器与其它部件结合成为液力变速器而定型成为现在通用的自动变速器。

1968年法国雷诺汽車公司率先在自动变速器上使用了电子元件。

1970年代,美国每年生产的600万~800万辆轿车中,自动变速器的装备率已超过90%。

选档杆与档位模式[编辑]

自动档汽车的选档杆

驾驶装有自动变速器的汽车时,驾驶员需要通过操纵选档杆来改变档位模式。这个过程常俗称为“换挡”,但它并不同于手动变速器的换挡过程,因为操纵选档杆并不选定特定的档位,只选定档位模式,而换档过程是由自动变速器自动完成的。不同的自动变速器设定的档位模式并不相同,但多数都会有以下几个档位:P(停车档)、R(倒车档)、N(空档)、D(前进档)、S(低速2档)、L(低速档)。

  • P (Park)——选择该档位时,变速器的输出轴被锁住,汽车无法移动。此时应同时将手煞拉紧,只有这样才能锁住轮胎,可延长变速器和驻车装置的寿命。为防止变速器受损,应等汽车彻底停稳之后,再挂入该档。P位是可以起动的仅有的两个档位之一。
  • R (Reverse)——选择该档位时,变速器倒档齿轮被结合,驱动汽车后行。应等汽车彻底停稳之后,再挂入该档。
  • N (Neutral)——选择该档位时,变速器进入空档,也可在起动时使用。
  • D (Drive)——D位是最常用的行驶位置,汽车在该档位下能在一定档位范围内自动换挡,不同的自动变速器的档位数会有所不同,其中以6个、8个档位最为常见。
  • 2S (Second)——属前进低档,在该档位下,变速器只能在1档和2档这两个低挡位间自动换挡。当汽车在不良路面(如冰雪覆盖路面等路面附着条件差的路面)上行驶或行駛緩升坡及緩降坡的时候可选择该档位。
  • 1L (Low)——亦属前进低档,在该档位下,汽车只能以1档行驶。该档位同2速档一样适用于不良路面,另外也可在拖车时使用。

安全性設計[编辑]

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。

控制开关[编辑]

装有自动变速器的汽车通常还提供了许多控制开关,用以控制汽车的行驶状态。比较常见的控制开关如下:

  • 超速傳動(超比)档开关(O/D):自动变速器的最高档通常是超比档,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。超比开关关闭后,D档行驶时,自动变速器将无法换入超比档。通常在上坡及路面状况不良时应考虑将此开关关闭。
  • 模式选择开关:目前多数自动变速器都会提供模式选择开关,在不同的模式下,自动变速器的换挡规律不同,因而其性能会有所差异。常见的模式有以下几种:
    • 经济模式(ECONOMY MODE):在此模式下,自动变速器具有较高的燃油经济性,节油性能佳。入此模式行駛變速箱會提早升檔。
    • 动力模式(POWER MODE):在此模式下,发动机常在大功率范围内运转,使汽车具有较高的动力性能和爬坡能力。入此模式行駛變速箱會延後升檔。
    • 标准模式(NORMAL MODE):亦称普通模式。此模式兼顾经济性和动力性。
  • 强制降档(KICK-DOWN)开关:当加速踏板的位置超过了节气门全开的位置时,此开关接通,变速器自动下降一个档位,以提高汽车的加速性能。
  • 保持开关,亦称档位锁定开关或手动换挡开关。部分装有自动变速器的汽车提供此开关,选定後,变速器不能自动换挡,驾驶员通过操纵选档杆(此时选档杆成为换挡杆)手动选择档位。

与手动变速器的比较[编辑]

优点[编辑]

  • 免去了离合器操作和频繁的换挡,使得操作简便。
  • 能自动适应行驶阻力的变化,在一定范围内实现无级变速。
  • 汽车在起步和加速时更加平稳。
  • 可避免因外界负荷突然增加而造成发动机熄火的现象。
  • 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。

缺点[编辑]

  • 对于汽车驾驶爱好者来说会减少操控所带来的快感。
  • 生产成本较高,维修不便。
  • 传动效率較低,油耗较大。(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。
  • 电池电量耗尽时无法依靠推车来发动引擎。

无段变速器[编辑]

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,这种变速器只在少数動力較小的车辆上装配。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。

参见[编辑]