手动变速器、自动变速器、无级变速器原理

手动变速器、自动变速器、无级变速器 手动变速器（MT） MT是英文Manual Transmission的缩写。手动变速器，也称手动挡，即用手拨动变速杆才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。踩下离合时，方可拨得动变速杆。如果驾驶者技术好，装手动变速器的汽车在加速、超车时比自动变速车快，也省油。 自动变速器（AT） AT是英文Automatic Trnsmission的缩写。自动变速器，利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。 一般来讲，汽车上常用的自动变速器有以下几种类型：液力自动变速器、液压传动自动变速器、 电力传动自动变速器、有级式机械自动变速器和无级式机械自动变速器等。其中，最常见的是液力自动变速器。液力自动变速器主要是由液压控制的齿轮变速系统构成，主要包含自动离合器和自动变速器两大部分。它能够根据油门的开度和车速的变化，自动地进行换挡。 无级变速器 CVT是英文Continuous Variable Transmission的缩写，意为无极变速传动，相比于普通自动变速器，这种变速器可更好地解决传动系和发动机工况的匹配问题，以提高整车的燃油经济性和动力性 自动变速器与无级变速器的原理不太一样，自动变速器是行星齿轮来变速的，而无级变速器是链带和锥形轮的距离来变速的。 目前来看无级的技术更好一点，（链带）目前我知道的最先进的自动变速器是奔驰公司的七速自动变速器。 无极变速在一定程度上要比自动变速的车开起来更流畅没有从前那种变速器的换档感觉。 无极变速车要比自动变速车节油。 无极变速在动力上可能很难满足狂野的男人，因其无法体验到快速加速的快感。 无极变速是新技术，在我国已有若干车以配备了此技术如奥迪，本田飞度(CVT)，菲亚特(Speedgear变速器)等。按理说无极变速是经济轿车一种不错的选择是将来汽车变速器的发展方向。 手动/自动变速器 手动/自动变速器由德国保时捷车厂在911车型上首先推出，称为Tiptronic，它可使高性能跑车不必受限于传统的自动挡束缚，让驾驶者也能享受手动换挡的乐趣。此型车在其挡位上设有“+”、“-”选择挡位。在D挡时，可自由变换降挡（-）或加挡（+），如同手动挡一样。 驾驶者可以在入弯前像手动挡般地强迫降挡减速，出弯时可以低中挡加油出弯。 现在的自动挡车的方向盘上又增加了“+”、“-”换挡按钮，驾驶者就能手不离开方向盘加减挡。二、手自动变速系统模范生BMW SMG II以三挡飞驰的M3速度不断地攀升着：时速140，150，155转速表上泛着橘黄的荧光，当转速近8000转时，六缸引擎发出的巨大声浪宛如飞机起飞一般。此时，红色的LED警示灯亮起，BMW M公司负责SMG系统研发的约根艾德（Juergen Eder）用一根指头勾动方向盘上右侧的升挡拨片，一瞬间，轻盈的换挡已经完成（换挡动作在0.08秒完成），M3继续以四挡向前冲刺。“速度之快，令人的动作无法与之匹敌，顺畅性与精确度更不在话下。”艾德说。过瘾吧！SMG II在序列式换挡模式下比自动换挡模式下多出一个驾驶模式。这个额外的S6模式是为了配合特殊的状况，它不是为了日常道路驾驶所设置的。S6代表纯跑车模式，在选择这项模式之前，必须先把会抑制这个程序执行的车辆动态稳定控制系统（DSC）关闭。 S6是加速辅助系统的程序这又是另一项创举。这的确激发了M3的所有潜力，驾驶者必须牢牢掌控好“缰绳”。 启动S6模式，将换挡杆往前拨至定位后先不放手，油门踏至固定位置，电子系统自动将引擎转速调整至起步最适当的3500转/分钟；放开挡杆，M3便向前方窜出，引擎转速迅速逼近红线，换挡警示灯亮起，换挡！微震一下，引爆二挡进入另一阶段的冲刺，5.2秒便达到时速100公里，简直令人窒息！这就是区别！ 舒马赫会像以前一样爱上这个加速辅助系统，但这也刚在一级方程式大赛中得到认可，因此，早已搭载SMG II合法上路的M3跑车可算是走在顶尖赛车前一步了！CVT无极变速一、 什么是CVT？ CVT即无段变速传动，其英文全称Continuouslv VariableTransmission，简称CVT。发明这种变速传动机构的是荷兰人，有其装置的变速器也称为无段变速箱或者无级变速器。这种变速器和普通自动变速器的最大区别是它省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，而只用了两组带轮进行变速传动。通过改变驱动轮与从动轮传动带的接触半径进行变速，其设计构思十分巧妙。由于CVT可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性，所以它是理想的汽车传动装置。无段变速箱轿车一样有自己的档位，停车档P、倒车档R、空档N、前进档D等，只是汽车前进自动换档时十分平稳，没有突跳的感觉。 目前国内市场上能见到的、采用了CVT技术的只有奥迪、飞度、派力奥(西耶那、周末风)、和旗云4款车型。 二、 CVT的工作原理 CVT的主要结构和工作原理如图1所示，该系统主要包括主动轮组、从动轮组、金属带和液压泵等基本部件。金属带由两束金属环和几百个金属片构成。主动轮组和从动轮组都由可动盘和固定盘组成，与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动，另一侧则固定。可动盘与固定盘都是锥面结构，它们的锥面形成V型槽来与V型金属传动带啮合。发动机输出轴输出的动力首先传递到CVT的主动轮，然后通过V型传动带传递到从动轮，最后经减速器、差速器传递给车轮来驱动汽车。工作时通过主动轮与从动轮的可动盘作轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带啮合的工作半径，从而改变传动比。可动盘的轴向移动量是由驾驶者根据需要通过控制系统调节主动轮、从动轮液压泵油缸压力来实现的。由于主动轮和从动轮的工作半径可以实现连续调节，从而实现了无级变速。 在金属带式无级变速器的液压系统中，从动油缸的作用是控制金属带的张紧力，以保证来自发动机的动力高效、可靠的传递。主动油缸控制主动锥轮的位置沿轴向移动，在主动轮组金属带沿V型槽移动，由于金属带的长度不变，在从动轮组上金属带沿V型槽向相反的方向变化。金属带在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化，实现速比的连续变化。 汽车开始起步时，主动轮的工作半径较小，变速器可以获得较大的传动比，从而保证驱动桥能够有足够的扭矩来保证汽车有较高的加速度。随着车速的增加，主动轮的工作半径逐渐减小，从动轮的工作半径相应增大，CVT的传动比下降，使得汽车能够以更高的速度行驶。 三、CVT的技术特性 1.经济性 CVT可以在相当宽的范围内实现无级变速，从而获得传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性。 2.动力性 汽车的后备功率决定了汽车的爬坡能力和加速能力。汽车的后备功率愈大，汽车的动力性愈好。由于CVT的无级变速特性，能够获得后备功率最大的传动比，所以CVT的动力性能明显优于机械变速器(MT)和自动变速器(AT)。 3.排放 CVT的速比工作范围宽，能够使发动机以最佳工况工作，从而改善了燃烧过程，降低了废气的排放量。ZF公司将自已生产的CVT装车进行测试，其废气排放量比安装4-AT的汽车减少了大约10%。 4.成本 CVT系统结构简单，零部件数目比AT(约500个)少(约300个)，一旦汽车制造商开始大规模生产，CVT的成本将会比AT小。由于采用该系统可以节约燃油，随着大规模生产以及系统、材料的革新，CVT零部件(如传动带或传动链、主动轮、从动轮和液压泵)的生产成本，将降低20%-30%。 四、大量使用的有级自动变速器（AT）的优缺点 大量使用的液力自动变速箱（AT）不用离合器换档，档位少变化大，连接平稳，因此操作容易，既给开车人带来方便，也给坐车人带来舒适。但缺点也多，一是对速度变化反应较慢，没有手动波灵敏，因此许多玩车人士喜欢开手动波车；二是费油不经济，传动效率低变矩范围有限，近年引入电子控制技术改善了这方面的问题；三是机构复杂，修理困难。在液力变扭器内高速循环流动的液压油会产生高温，所以要用指定的耐高温液压油。另外，如果汽车因蓄电池缺电不能启动，不能用推车或拖车的方法启动。如果拖运故障车，要注意使驱动轮脱离地面，以保护自动波齿轮不受损害。 五、 CVT无极变速与普通自动档的区别 普通人经常把自动档变速器和无级变速器（CVT）两个概念混为一谈。实际上这两种变速器结构及工作原理完全不同。CVT结构比传统变速器简单，体积更小，它既没有手动变速器的众多齿轮副，也没有自动变速器复杂的行星齿轮组。它主要靠两组变速轮盘，就能实现速比无级变化。旧款的CVT多用橡胶皮带做传动元件，缺点是受力有限，容易打滑，而且传动效率低。因此只能用在马力较小的摩托车和微型车上。很多汽车公司十几年来一直都在致力于解决这一难题。如今，奥迪公司率先在这项技术上做到了“引领时代”，它使用的是独特的多片式链带传动带、优异的电脑控制液压系统，从而能传递强大的扭矩。CVT最大的特点是省油，CVT摒弃了传统自动变速器浪费能源的液力传动装置，而采用了新技术来提高燃料使用率。CVT的燃料使用率将比手动变速器和自动变速器都高，能够比传统的自动档车省油5到15。 随着科技的不断进步，CVT技术的不断成熟，汽车变速箱最终会由CVT替代手动变速箱（MT）和有级自动变速箱（AT），无级变速汽车是当今汽车发展的主要趋势。自动变速器自动变速器根据汽车速度、发动机转速、动力负荷等因素自动进行升降档位，不需由驾驶者操作离合器换档，使用很方便。特别在交通比较拥挤的城区马路行驶，自动变速器体现出很好的便利性。自动变速器比手动变速器复杂得多，有很多方面不相同，但最大的区别在于控制方面。手动变速器由驾驶员操纵档位，加档或减档由人工操作，而自动变速器是由机器自动控制档位，变换档位是由液压控制装置进行的。 以一个典型的自动变速器为例，液压控制装置根据节气门（油门）开度和变速器输出轴上输送来的信号控制升降档。根据节气门开度变化，液压控制装置中的调节阀产生与加速踏板踏下量成正比的液压，该液压作为节气门开度“信号”加到液压控制装置；另外有装配在输出轴上的速控液压阀可产生与转速（车速）成正比的液压，作为车速“信号”加到液压控制装置。因此，就有节气门开度“信号”和车速“信号”，液压控制装置根据这两个“信号”自动调节变速器油量，从而控制换档时机。 也就是说在汽车驾驶中，驾驶员踏下加速踏板（油门踏板），控制节气门开度和汽车的行驶速度（变速器输出轴转速），就能自动控制变速器内的液压控制装置，液压控制装置会利用液力去控制行星齿轮系统的离合器和制动器，以改变行星齿轮的传动状态。 自动变速器的核心控制装置是液压控制装置，液压控制装置由油泵、阀体、离合器、制动器以及连接所有这些部件的液体通路所组成。关键部件是阀体，因此它是自动变速器的控制中心。阀体的作用是根据发动机和底盘传动系的负载状况（节气门开度和输出轴转速），对油泵输出到各执行机构的油压加以控制，以控制液力变矩器，控制各离合器和制动器的结合与分离实现自动换档。 以上是自动变速器的基本控制形式，如果是电子控制自动变速器，就要在上述基础上增加电磁阀，ECU（电控单元）借助电磁阀控制自动变速器工作过程。ECU输入电路接受传感器和其它装置输入的信号，对信号进行过滤处理和放大，然后转换成电信号驱动被控的电磁阀工作。因此，电子控制自动变速器就要增加节气门位置传感器、车速传感器、水温传感器、液压温度传感器、发动机转速传感器、档位开关、刹车灯开关等数字信号汇入ECU，从而使得ECU精确控制电磁阀，使换档和锁止时间准确，令汽车运行更加平稳和节省燃油