现在市面上的车型采用的自动变速器形式很多,除开最常见的就是以液力耦合器为基础的AT变速器,CVT
现在市面上的车型采用的自动变速器形式很多,除开最常见的就是以液力耦合器为基础的AT变速器,CVT无级变速器、DCT双离合变速器目前都在不少车型上能够见到,而今天我们要介绍的则是大家能接触到的,常见于小车和商用车的AMT变速器(对于较为特殊的序列式变速器我们将单独进行介绍)。
AMT的研发始于20世纪60年代,伊顿、戴姆勒·奔驰和斯堪尼亚等是研发AMT变速器的先驱。所谓AMT变速器是在普通手动变速器的基础上,主要改变机械变速器换档操纵部分(对变速箱壳体、拨叉、换挡轴、换挡指等来优化设计),即在总体传动结构不变的情况下通过加装TCU控制的自动操纵系统来实现换挡的自动化。因此AMT其实就是由一个机器人系统来完成操作离合器和选档的两个动作。由于AMT能在现生产的机械变速箱基础上做改造,生产继承性好,也就具备了操作方便、成本较低、经济性好(传动效率高)等优点。现在的AMT自动变速器类型也有不少,如果以执行器区分,常见的装车的有电-液,电动和电-气三种方式。
以马瑞利速选器(SELESPEED)为代表的电-液执行器核心AMT变速器,已经在诸如奇瑞QQ3、瑞麒M1、雪佛兰赛欧等车型上广泛得到应用,它主要是在发动机控制单元ECU和变速器控制单元TCU的控制下,由液压泵驱动液压油提供动力,液压油进入选换挡机构和离合器阀体中,实现选挡、换挡和离合器的分离结合。
以电-液执行器为核心的AMT变速器结构示意图 浅色为机械变速器 深色为AMT执行器单元
为整套电-液执行器提供液压动力的单元由直流电动机和齿轮泵组成,马瑞利的液压系统通常工作所承受的压力范围在38到52bar之间,控制单元通过继电器控制直流电机,当蓄能器压力小于38bar时,电器闭合,电动机开始工作,蓄能器压力升高到52bar时继电器断开,电动机停止工作。
执行器的动力单元组成:1、电源线、液压油输出(至液压油箱),7、油泵驱动轴
液压油进入执行器之后,通过电磁阀控制不同的油路,推动多个活塞实现选挡、换挡以及离合器的分离、结合,其中油路又分主油路、控制油路和回油路,主油路指指从动力单元到控制电磁阀之间的油路,控制油路是指从电磁阀到选换档组件压力腔的油路,而回油路是指从选换档组件压力腔到油壶之间的油路。
液压执行器内部油路示意图:红色油路为主油路;粉红的为控制油路;黄色的为回油路
控制用的电磁阀由比例电磁阀和开关电磁阀组成:比例压力电磁阀(黄色)用来控制离合器执行元件;两个(EV1和EV2)比例流量电磁阀(橙色)来控制换档;电磁阀(粉色)用来控制选档
除开变速器控制单元TCU、发动机控制单元ECU和液压执行器本身之外,还有多个传感器提供发动机转速、加速/制动踏板位置、换挡杆位置、离合器位置、车速、液压系统油压等数据,经过高速运算,明确车辆与发动机所在的即时状态,为实施各项操作打好基础——电子控制单元TCU根据电子加速踏板位置、制动踏板状态、车速、发动机转速等等信息直接控制离合器和自动管理档位变化。在换档过程中,发动机电控单元ECU接到TCU通过CAN发来的换档信息,会同步地控制发动机扭矩(当离合器分离时扭矩下降,当离合器闭合,换档完成时扭矩增加),使整车在最佳工况下运行。
电-液执行器是研发历史较长的AMT变速器执行器,它在很多小车上已得到了长时间的应用,技术已很成熟,不过由于液压系统受到外界温度的影响很大,而且换挡机构本身工作次数多,一旦密封件出现一些明显的异常问题就是出现液压油外泄,影响变速器正常工作的情况,同时液压系统的反应也相对较慢,不如电机驱动来得迅速。
目前采用马瑞利电-液执行器的AMT变速器在国内应用最为广泛,其中马瑞利已经和上汽成立合资公司,为马瑞利的AMT变速器提供配件,而奇瑞等自主企业也开始研制AMT变速器,出于成本因素,这类AMT变速器预计今后将更多出现在A00、A0级国产车型上面。此外,国内也有采用电-液执行器的AMT变速器应用于大客车上面(如ZF的AS Ttronic 6速AMT变速器),相比原来多采用的4AT变速器,在经济性和平顺性上面都有提升。
来自德国的舍弗勒集团旗下的卢克(LUK)和格特拉克集团都在国内生产采用电动执行器的AMT变速器产品,这类AMT变速器的特点是采用电机驱动执行器,电动机配合带动蜗轮蜗杆机构机构实现档位、离合器的位置切换。其优点是换挡、选挡速度优于电-液式执行器的AMT变速器,同时没有了执行器上的液压装置,结构更为紧凑简单,体积和重量更小,但目前变速器型号选择余地小,应用场景范围也相对有限。
除开选挡和换挡之外,ASG变速器的离合器的结合分离也采用电机驱动,电机带动蜗杆推动液压主油缸,通过液压油管带动副油缸,副油缸推动离合器拨叉完成离合器的分离和结合。由于不用借助离合器踏板的机械结构完成这一系列动作,ASG的离合器伺服机构也更为紧凑。
电动执行器的AMT变速器在国内尚处于起步阶段,江西格特拉克目前慢慢的开始生产采用电动执行器的6速AMT变速器,额定输入扭矩155牛·米,景逸1.5AMT和海马丘比特就采用这种变速器,此外,诸如重庆青山、南京奥联的国内企业也开始为江淮同悦、长城腾翼C30等一些自主品牌车型匹配此种电控执行器的AMT变速器。从长远看,只要解决电机的可靠性问题,电动执行器的AMT变速器还有很大的发展空间。
最后这类变速器可能大多数网友平时很少接触,因为普通的大客车都很少使用这类变速器,它们更多地出现在重卡和工程机械上面,尽管也以普通机械变速器为基础,但是它们的执行器由压缩空气推动,也就是下面介绍的电-气执行器的AMT变速器。
相比其他乘用车所用的AMT变速器,这类电-气执行器的AMT变速器工作状况要复杂许多,因此就需要由发动机传感器、油门踏板位置传感器、车辆制动状况、车辆载荷、道路地面状况等提供信息,电控单元综合以上信息选择最合适的挡位来完成换挡动作。它的最大特点是用压缩空气推动主、副变速箱实现多达12-16个挡位的切换。
重汽的SmartShift变速器挡把,其中F为功能按钮,N空挡,“+”、“—”则为加减挡,C为爬行模式,E/P为经济/动力模式切换,M/A为手动/自动模式切换
这些专为商用车设计的AMT变速器大幅度的降低了重型汽车驾驶的难度,同时也减小了驾驶员的劳动强度,应该说依旧很便利的,同时也避免了一些误操作对车辆机件造成的不必要磨损;而它的缺点在于需要压缩空气泵为执行器供气,重量颇重,占据了很大的空间,因此不具备在没有气源的中小型车辆上安装的条件。
国内的主要商用车变速器生产商如法士特、苏州采埃孚(ZF)、中国重汽、一汽等都先后研发了采用电控气动执行器的AMT变速器,虽然还存在稳定性和成本的一些问题,但是从现在物流和商用车的技术日渐提升的趋势看,这类重型AMT变速器依然有很大的应用空间。
选择一款自动变速器涉及到成本、动力和产品战略等多个角度,从电-液执行器的变速器使用效果来看,并不是特别理想,尤其是漏油和换挡的延迟为不少用户所诟病,从国内复杂的使用环境来看,电-液执行器已经很难满足需求了,在保障核心部件质量的情况下,电动执行器的AMT变速器更适合小车产品的使用,而对于排量更大的乘用车和商用车来说,研发更为稳定的电-气执行器的AMT变速器目前看还是较好的处理方法。此外,AMT的核心技术是单片机控制,电子技术及质量将直接决定AMT的性能与运行稳定性。
之前测试过1.5AMT版的MG3,但实在是没有办法接受AMT变速箱那种拖沓的换挡节奏,现在的手动挡情况就好多了,让这个小车有了些乐趣,如果能便宜些就好了,销量也会更好。
之前AMT版本没给我留下什么好印象,驾驶感受不好,性能表现也受拖累。换上MT之后可以说有了明显的进步,与对手比起来它的竞争力一下子顶了上来,外观内饰方面的优点就不重复了,现在最大的问题是定价还得再合适点。
手动挡变速箱更适合这款车活力的外形,原先AMT变速箱的一些不足在这款车上完全不存在了,要付出的代价就是辛苦一下自己的手脚,但对于追求驾驶乐趣的消费者来说,这是值得的。