自動變速器工作原理

雖然現(xiàn)在市場上車型繁多，配備的自動變速器種類也繁多，但其控制和使用方法都大同小異。早幾年，在國產(chǎn)車中最常見的是4前速自動變速器，現(xiàn)在很多車型更新?lián)Q代，配備了5前速自動變速，奧迪A4甚至還配備了6前速自動變速。

    自動變速器看似復(fù)雜，事實上只要我們了解了其中一些簡單參數(shù)的奧秘，那么在選購汽車時，自動變速器的好壞就可一目了然了。自動變速器最重要的參數(shù)就是擋位的個數(shù)。這一點凡是開過車的人都能理解，誰都愿意開擋位多的車。如果擋位越多，變速器與發(fā)動機動力的配合就會越緊密，能夠把發(fā)動機的性能發(fā)揮得更好。但光看擋位的個數(shù)是不夠的。事實上一臺自動變速器的擋位多少并不是技術(shù)的核心，因為簡單的增加行星齒輪組就能增加擋位。象奔馳，沃爾沃的商用貨車，有的擋位甚至多達20多個。自動變速器的技術(shù)核心在它的控制機構(gòu)。因為一臺好的自動變速器，它的換擋品質(zhì)必須做到響應(yīng)速度快，換擋沖擊小等特點。而這一切都需要靠設(shè)計和改進性能優(yōu)良的控制機構(gòu)得以實現(xiàn)。

    自動變速器是通過各種液壓多片離合器和制動閘限制或接通行星齒輪組中的某些齒輪得到不同的傳動比的。所以換擋品質(zhì)的好壞與這些離合器和制動器有直接關(guān)系。根據(jù)汽車擋次的不同，出于成本考慮，經(jīng)濟型車的自動變速器的控制機構(gòu)通常被設(shè)計得很簡單。如圖：

    上圖為自動變速器中最常用的制動機構(gòu)。它通過制動帶來限制行星齒輪的運動。制動帶在杠桿的推動下能迅速包緊被制動的齒輪或軸，從而產(chǎn)生強大的制動力達到限制行星齒輪運動的目的。杠桿是直接被頂桿推動的，頂桿的動力又來自液壓。所以行星齒輪的制動完全由液壓來決定。這種制動帶式的設(shè)計，結(jié)構(gòu)非常簡單，成本也很低，常用于經(jīng)濟型車的自動變速器當中。但由于制動帶制動非常唐突，制動力來得很猛，所以換擋震動相對較大。在高擋車中很少用這種設(shè)計。高擋車中用得較多的是多片離合器式制動設(shè)計。如下圖：

    上圖是奧迪A4的自動變速器。綠色圓筐中的部分就是多片離合器式的行星齒輪制動機構(gòu)。采用這種設(shè)計的自動變速箱能獲得很好的換擋品質(zhì)，換擋時動作非常柔和幾乎感覺不到震動和換擋沖擊，但制造維護成本很高。

    早期的自動變速器通常都是機械控制的，最多只有少量電子系統(tǒng)作為輔助。機械式的自動變速器液壓油路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，而且耐用性差，需要經(jīng)常維護，維修費用也高得出奇。現(xiàn)代自動變速器基本上已經(jīng)采用了電液一體化的設(shè)計，其實不單變速器是這樣，現(xiàn)在很多自動化設(shè)計都是采用的電液一體化設(shè)計。所謂電液一體化，就是指用電子方式控制液壓油路。這樣就省去了各種復(fù)雜的液壓控制閥和控制管路，直接用電磁閥取代液壓閥。電磁閥最大的好處就是布置方便，可靠性和響應(yīng)速度高。我們完全可以想象，是布置復(fù)雜的液壓回路容易一些還是布置電線容易一些？答案當然是后者。電液一體化變速控制，除了上述優(yōu)點以外，還有一個很大的好處就是控制方法更加智能化。因為電磁閥是直接與行車電腦相連的，電腦可以很容易的根據(jù)汽車的各種狀態(tài)調(diào)整控制方式。不象純液壓控制那樣，控制模式是固定不變的。所以在很多配備了電液一體化式的自動變速器的車上，有經(jīng)濟模式，運動模式，雪地模式可供選擇。在經(jīng)濟模式下，電腦控制變速器在低轉(zhuǎn)速換擋達到省油的目的；在運動模式下電腦控制變速器在高轉(zhuǎn)速換擋發(fā)揮發(fā)動機的動力性能；在雪地模式下，電腦控制自動變速器直接用2擋起步，避免因輪胎打滑而失控。所以，這種電液控制的自動變速器給人的感覺就是非常智能化，非常聽話。而這所有的控制模式只需要修改電腦程序就能實現(xiàn)，硬件方面不需要做任何改動，所以成本比傳統(tǒng)自動變速器更低，性能卻更高。

    當然，在使用自動變速器時也有很多有別與手動變速器的地方。首先，自動變速器和手動變速器都有空擋（也就是N擋）。但自動變速器的N擋與手動變速器的N擋是完全不一樣的。手動變速器掛入N擋以后，同步器將齒輪與軸的動力分開，完全切斷的動力傳輸；自動變速器掛N擋以后，動力并沒有分開，而是解除了所有離合器和制動器對行星齒輪的約束，行星齒輪全部轉(zhuǎn)動，但不傳輸動力（這是行星齒輪的特性）。因此，自動變速器掛N擋以后，并不代表發(fā)動機的動力被切斷，而僅僅只是行星齒輪的動力傳輸不出去而已。如果在高速行駛時把自動變速器掛入N擋溜車，則會造成潤滑油壓降低，潤滑跟不上而行星齒輪又在相對高速旋轉(zhuǎn)，所以很容易把齒輪燒壞。還有一點就是在短暫停車時不要經(jīng)常把變速桿從D擋切入N擋，因為自動變速器是通過液壓推動各個離合器的分離結(jié)合以及制動器的束縛來實現(xiàn)換擋的，空擋亦如此。所以頻繁的切如N擋會使各個離合器和制動器的工作強度和磨損增大，減少自動變速器的使用壽命。其實大可放心，在設(shè)計自動變速器的時候工程師們就考慮到了停車問題，其實在D擋上短時間停車是完全不會對變速器有壞影響的，雖然車已停住發(fā)動機仍在轉(zhuǎn)動，但帶速時的微弱能量完全能被液力變矩器吸收，從而達到平衡。除非是長時間在高溫環(huán)境下停車，才會使液力變矩器的油溫升高。