【2017年整理】如何提高AT的经济性.doc

提高 AT 经济性的方法的探讨摘要：液力机械自动变速器是当今世界汽车自动变速系统中的主导产品，换挡冲击小、操纵简单、乘坐舒适，不过其传动效率较低，燃油经济性较差，本文将探讨如何提高液力机械自动变速器的经济性，使整个变速系统更省油关键词：液力机械自动变速器 传动效率 经济性1、液力机械自动变速器简介自动变速器主要有液力机械自动变速器 AT（Automatic Transmission） 、机械式自动变速器 AMT（Automated Mechanical Transmission）和无级式自动变速器 CVT（Continuously Variable Transmission）以及双离合器自动变速器（Dual Clutch Transmission）四种型式目前在轿车上普遍采用的主流型式是液力机械自动变速器 AT它能将发动机的机械能平稳地传给车轮，以其良好的乘坐舒适性、方便的操作性、优越的动力性、良好的安全性奠定了它在汽车工业的主导地位 [1]自动变速器在汽车上的应用已有 60 多年的历史世界第一台液力机械式 AT 诞生于 1939 年早期的自动变速器效率低、油耗高、价格贵，因此只在对行驶要求较高的军用车辆、公共汽车和高档轿车上使用。

70 年代后，随着汽车工业的进步，计算机和电子技术的应用，自动变速器的性能有了很大改善许多中高档甚至中低档轿车都装备了自动变速器到了 90 年代，自动变速器已经发展成为机电一体化的高技术产品，在机械、油压、控制等方面都发生了深刻的变化其在汽车上的装备率也大大提高近年来，国内的各汽车厂家也已认识到 AT 在轿车上装备率不断提高的必然趋势，已经开始在轿车上安装 AT与传统手动变速器相比较，液力机械自动变速器不仅能够适应汽车行驶要求，而且还具有一些显著特点：①优点(l)操作简单、省力，提高了行车安全性2)乘坐舒适性好，可以得到很平稳的换档过程3)防止发动机和传动系过载，提高零件使用寿命4)具有良好的自适应性5)提高汽车的通过性采用液力传动，加以自动换档控制，改善了车辆的通过性，使车辆能以较高平均车速通过雪地、松软路面6)汽车有害排放物下降使发动机经常处于经济转速区域内运转，也就是在较小污染排放的转速范围内工作，从而降低了排放污染②缺点(l)结构复杂，成本高，维修不便；(2)传动效率低其液力变矩器效率为 82%-86%，传动效率比 AMT 等其它自动变速器要低，降低了汽车的燃油经济性2、液力机械自动变速器的经济性液力机械自动变速器能平稳地传递从发动机传来的动力，给乘客带来乘坐舒适性、方便的操作性、优越的动力性和良好的安全性。

可是在其优于其它类型自动变速器的同时，也存在着传动效率低、燃油消耗量大的问题，这也是其在经济性上的劣势液力机械自动变速器是采用液力变矩器的油液来传递动力，由于动液的能量不能充分利用，再加上对泵轮和涡轮的摩擦和冲击，使一部分能量转变成油液的热能而损失，所以油耗较高尤其是液力变矩器效率仅为 82%-86%，对其传动效率的影响很大液力机械自动变速器具有良好的动力性，于是提高其经济性成为了发展的方向，其燃油经济性与档位数、液力变矩器的效率、变矩器闭锁离合器的控制、换挡控制策略等多方面因素有关，下文将具体阐述提高其经济性的方法3、提高 AT 经济性的措施 下文将从各方面给出提高液力机械自动变速器燃油经济性的措施或方法，能一定程度上改善 AT 的经济性，使其耗油量减少，更为省油3.1 多档位化变速器的多档位化可以扩大发动机的扭矩和转速变化范围，增加了发动机发挥最大功率的机会，同时增加了发动机在低燃油消耗率区工作的可能性，降低了油耗故多档位化对于 AT 的经济性提高效果十分显著为了提高 AT 车的动力性和降低油耗，同时随着汽车高速化，要使换档平稳，行驶宁静，都要求增加变速范围，使发动机转速在合理的使用转速范围内。

因此 AT 增加档位数是技术上的发展趋势最初 AT 有两档的，但在 50 至 60 年代主要是三档自动变速器，到了 70 年代发展到四档 AT最初四档 AT 往往是在三档 AT 基础上加一行星排来实现的，结构不紧凑，零件较多如 AT 增加了一个超速档(OD),速比在 0.68 左右，当不需要高驱动力且要求车辆超速行驶时，采用超速档可使发动机在低转速下运行，以减少发动机的摩擦损失，降低油耗和噪声到了 80 年代初，各主要厂家都开发了专为四档变速器设计的四档双排行星变速机构，结构简单紧凑合理到了 80 年代末，档位进一步增加至五档有的五档 AT 是在双排四档 AT 基础上加一行星排来实现的，也有的是专门为五档AT 设计的目前国内主流 AT 车型都是 5 速 AT，4AT 的车型越来越少，有部分中级车和中高档车搭载 6 速甚至 7 速 AT、8 速 AT3.2 液力变矩器效率的提高液力变矩器由泵轮、涡轮、导轮组成的液力元件安装在发动机和变速器之间，以液压油（ATF）为工作介质，起传递转矩、变矩、变速及离合的作用[2]泵轮与壳连成一体为主动元件，壳体做成两半，用螺栓连接，壳外有起动齿圈，涡轮悬浮在变矩器内与从动轴相连。

导轮悬浮在泵轮与涡轮之间，通过单向离合器及导轮固定套固定在变速器外壳上，单向离合器（只允许导轮单向旋转，不允许其逆转）使导轮可以顺时针方向转动，而不能逆时针方向转动液力变矩器的油液用来传递动力，由于动液的能量不能充分利用，再加上对泵轮和涡轮的摩擦和冲击，使一部分能量转变成油液的热能而损失，传动效率很低，所以油耗高故对液力变矩器效率的提高对于提高液力机械自动变速器的效率和经济性起着关键性的作用下面将从各方面说明提高液力变矩器效率的方法3.2.1 变矩比的优化一开始人们认为变矩器可以自动无级变速，汽车传动系的变矩任务主要应该由变矩器来完成，而机械式变速箱只起辅助作用因此在设计中尽量提高其变矩比，开发了不少结构复杂的多元件多级变矩器, 最高时曾达 7-8但是0K不久人们发现，液力机械式自动变速器最主要的问题是变矩器效率低、费油，多元件多级变矩器效率尤其低，采用变矩器必须解决效率低的问题在提高变矩器效率的过程中，发现要提高其效率只能简化结构和降低变矩比，将 降低0K到 2 左右,才能使变矩器效率达到 90%左右3.2.2 锁止离合器的使用液力变矩器在低速时有增矩的作用，在耦合区，变矩器以近 1:1 的比例将来自发动机的输入转矩传递至变速器。

但由于油内部的摩擦会造成一定的损失，并且泵轮和涡轮之间也有 4%～5%的转矩损失，这样就导致实际转矩比小于 1为了提高液力变矩器的传递效率，改善变矩器在高速工况下的效率，降低燃油消耗，一般在液力变矩器中都加装锁止离合器故变矩器主要是在起步和加速时起作用，当车速大于 60km/h 时，汽车传动系的变矩任务主要应由机械式变速器来完成，这样才能提高变速器的传动效率和提高经济性，设置锁止离合器，将泵轮和涡轮刚性连接，以提高传动效率涡轮的背面加装一个液压控制的摩擦式离合器，通过控制进入变矩器油液方向控制接合与分离汽车高速行驶时，锁止离合器接合，泵轮与涡轮连成一体，提高了传动效率，使得 η =1当汽车起步或在颠簸不平的路上行驶时，锁止离合器分离，泵轮与涡轮分开3.2.3 闭解锁控制目前 AT 汽车中最为常见的控制方式是液力变矩器的闭锁采用单参数控制，即控制参数为车速此举可以减少闭解锁次数，有利于提高车辆的乘坐舒适性，延长闭锁离合器的寿命从车辆的经济性角度来看，由于液力变矩器闭锁前的效率始终小于 1，因此车辆的闭锁车速越低，整个传动系统的效率越高，经济性越好；从闭锁品质上讲，车速越低，相应的发动机转速也较低，闭锁时的冲击、振动也较低，而且滑磨功也相对较低，有利于延长离合器的寿命。

但是，必须保证在闭锁时汽车具有足够大的驱动力来克服阻力，以防止发动机熄火，因此闭锁车速也不能定得过低同时考虑到城市行驶工况复杂，若闭锁车速较低，则会频繁闭解锁，降低乘坐舒适性故对于闭解锁时刻的把握十分重要，闭解锁点设置的好既可以提高传动效率，提高燃油经济性，同时也可以提高动力性，优化换挡品质，降低摩擦功，提高离合器的寿命3.2.4 锁止离合器的滑差控制如今随着电子技术的大量应用，液力变矩器的发展进入了一个新的时期，世界各著名汽车公司的液力自动变速器几乎都采用了闭锁离合器滑差控制技术，通过对闭锁离合器摩擦片上压紧油压的调节，实现闭锁离合器微小滑差的精确控制当闭锁离合器存在微小滑差时，一部分动力经液力传递，另一部分经闭锁离合器机械传递闭锁离合器滑摩控制不仅能够提高传动效率，提高变速器的经济性，同时又具有良好的减振、缓冲性能 [3]对闭锁离合器活塞施加油压后，在离合器内将产生摩擦力矩，此时，需利用新的扭矩特性重新进行部分功率特性曲线匹配，即在发动机的速度特性曲线扣除闭锁离合器摩擦力矩的条件下进行匹配通过计算不同油门开度下滑摩力矩对发动机与液力变矩器联合输出特性的影响可知，当输出转速较低时，打滑曲线位于分离曲线的下方，变化缓慢。

但随着输出转速增高(速比增大)，打滑曲线逐渐由下方变化到分离曲线的上方，即打滑输出转矩随速比变化存在明显的变化，因此必须控制闭锁离合器的摩擦力矩可遵循以下变矩器滑差控制策略：1)在低发动机转速时，采用全液力变矩工况，完全隔离发动机低转速时的扭矩波动向传动系统的传递；2) 在发动机中高转速小油门时，此时发动机扭矩波动很轻微，闭锁离合器可完全闭锁，以提高传动效率；3) 中高转速下大油门时，此时发动机扭矩波动虽然不是很明显，但会影响乘坐舒适性，所以闭锁离合器要打滑，但打滑率很小，通常控制打滑速比比偶合器工况转换点速比稍大3.2.5 液力变矩器的透穿性设置液力变矩器的透穿性是指变矩器涡轮轴上转矩转速变化时，泵轮轴上转矩转速相应变化的能力当外界阻力发生变化时，具有不同透穿性的液力变矩器速比的变化规律及其对变速器传动效率的影响在自动变速器设计中，合理选择液力变矩器的结构参数，特别是注重其透穿度与发动机适应系数的合理匹配，是提高自动变速器传动效率及汽车驱动功率的有效途径 [4]对非透穿性液力变矩器，发动机工况不随外界阻力的变化而变化；而对透穿性液力变矩器，发动机工况随外界阻力的变化在一定范围内变化，其变化程度与液力变矩器的透穿度成正比。

具有不同透穿性的变矩器效率的变化规律也不相同通过相关论文的研究发现，对于非透穿性变矩器，当外界阻力变化(如增加)时，在绝大多数情况下，变矩器效率将随液力变矩器速比的减小而急速下降；对于透穿性的变矩器，存在两种情况：（1）泵轮的转速将减小，此时速比不再线性地随涡轮转速的减小而成比例的下降，泵轮转速的减小减缓了速比下降的趋势，即变矩器效率的下降得到了一定程度的抑制，变矩器将一定程度上提高经济性2）泵轮转矩将增大,即转矩比 增大,此时泵轮转矩曲线左移，提高了0K发动机转矩，从而减缓了转矩比的增大趋势，一定程度上抑制了效率的下降故采用透穿性的变矩器有利用提高变矩器的传动效率，对于采用具有较大转矩适应性发动机和大透穿度液力变矩器( P≥2)的轿车而言，透穿性变矩器的上述特性对提高其变矩器传动效率，从而使驱动轮获得较大的驱动功率具有十分重要的意义，对整个液力自动变速器经济性的提高很有帮助3.2.6 液力变矩器与发动机的匹配汽车的动力性、燃油经济性是评价汽车性能的重要指标，动力性与燃油经济性的好坏，在很大程度上取决于车辆的动力传动系统合理匹配的程度发动机传动系统作为汽车的动力及传动装置，一直是设计师们为提高动力性、降低油耗而倍加注目的研究课题。

降低汽车的油耗而又提高汽车的动力性，从而达到既省能源又提高汽车运输效率在今天更是人们孜孜以求的目标 [5]除发动机本身特性外，这两者之间的匹配，对汽车的动力性和燃油经济性有极大的影响，是提高汽车运输效率、降低汽车燃油消耗的重要措施将发动机和传动系统合理的匹配，会大大降低汽车的油耗，并可获得较好的动。