汽车自动变速器的应用及在中国的定位研究解读Word文件下载.docx
《汽车自动变速器的应用及在中国的定位研究解读Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车自动变速器的应用及在中国的定位研究解读Word文件下载.docx（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
4.4按规定时间和里程更换ATF12
4.5通过ATF的品质判断变速器故障13
4.6自动变速器油的选用13
4.6.1自动变速器油的基本功能14
4.6.2自动变速器用油的概念15
4.6.3自动变速器油选用优先顺序16
4.6.4原厂自动变速器油代用品选用注意事项16
4.6.5加注假自动变速器油的后果16
第五章变速器常见故障与排除方法初探17
5.1自动变速器换档冲击大故障17
5.2空档开关出现故障17
5.3主油路调压电磁阀出现故障17
5.4压力调节故障17
5.5自动变速器无前进档故障18
5.6变速器降挡不良18
5.7自动变速器无倒档故障18
5.8自动变速器无锁止18
5.9变速器泄漏19
第六章汽车自动变速器新技术聚焦20
6.1整体机械结构逐步简化20
6.2机械元件的改进20
6.2.1液力变扭器在结构上的新改进20
6.2.2换挡执行元件-离合器在结构上的改进24
6.2.3油泵的改进24
6.3液压控制系统的更新24
6.4传感器逐步走向数字化24
6.5执行器控制类型逐步走向频率化25
6.6电子控制上的更新25
第七章自动变速器发展现状及未来趋势28
7.1.1DCT市场潜力大28
7.2CVT节能效果显著30
7.3AT仍是市场主流31
7.2两大市场特点引人关注34
结束语36
参考文献37
汽车自动变速器的应用及在中国的定位研究
摘要
汽车自动变速器性能的好坏，关乎到汽车的整体质量，同时也就对人民的生命和财产的安全有着重要的影响。
近年来，随着微电子技术的飞速发展，电子控制自动变速器的问世给汽车带来了更理想的传动系统，给驾驶者带来更舒适的驾乘环境，电控自动变速器的不断地进行技术改进，将更适应汽车的各种运行工况。
本文介绍了国际上几种变速器的类型、传动机理、特点、常见故障，生产与应用，油的保养，关键技术和国内外的发展状况，自动变速器油的分类，常用变速器油的品种及其使用性能，分析了自动变速器技术的发展方向和在中国市场的前景，明确指出自动变速器在中国有巨大的需求潜力。
关键词：
自动变速器；
类型；
传动机理；
常见故障；
油液使用；
新技术；
发展趋势
前言
汽车变速器是为解决发动机输出的转速和转矩与车辆驱动所需的转速和转矩之间的矛盾而设立的。
车辆行驶性能的好坏，不仅取决于发动机，而且在很大程度上还依赖于变速器以及变速器与发动机的匹配。
在汽车100多年的发展历史中，大部分汽车使用的是具有多个档位可变换的手动齿轮变速器。
1906年出现的液力变矩器，是船舶工业发展过程中的产物。
由于其具有对外负载的自动适应性，更适合与地面行驶车辆的要求，30年代，由瑞典的里斯豪姆与英国利兰汽车公司的史密斯合作，创立了三级液力变矩器，应用与公共汽车上，随后又用于其它车辆。
然而液力变矩器存在着效率不够高、变矩范围有限的问题，使得单个液力变矩器并没有很大的实用意义，而需串联或并联一个定轴式或者旋转轴式机械变速器，以扩大变速和变矩范围，同时在效率方面得到一定补偿。
这就成为一个较实用的自动变速器。
它最早是在1940年被奥兹莫比尔汽车采用，但那时主要是用于军用车辆和客车上。
当下，汽车是重要的运输工具，是科学技术发展水平的标志。
随着汽车工业的迅速发展，现代汽车的车型不断地增加，其性能和电子化程度不断地提高和更新。
自动变速器应用与汽车已有几十年的历史了，微机在汽车上的应用促进了汽车工业的发展。
国内在这一领域的发展却相对落后，现在，人们非常重视自动变速器的发展，对这方面进行了探讨和研究。
采用计算机和电子控制技术实现车辆自动变速器，能消除驾驶员换挡技术的差异、减轻驾驶员的劳动强度，提高行车安全性和车辆的动力性和经济性。
第一章自动变速器的发展
汽车自动变速器是随着车辆技术及其相关技术的发展而产生的。
纵观汽车自动变速器的发展历史，大体上可以分为四个阶段自动变速器前期、液力自动变速阶段、电控自动变速阶段和智能变速阶段，各阶段的技术应用情况见图1。
1.1自动变速器前期
最早在1904年出现了离合器和制动器等摩擦元件操控变速的行星齿轮机构，该机构首先用于英国WilsonPicher汽车上。
1907年福特车上大量使用行星齿轮变速器，它的出现实现了不切断动力进行的“动力换挡”，并避免了固定轴式变速器中的“同步问题”。
而液力耦合器的出现为自动操纵的实现提供了可能，1938年至1941年美国GeneralMotors和Chrysler公司采用液力耦合器代替离合器，省去了驾驶时的离合器踏板操作。
随后出现了液力自动变速器的前身，开始了车速和油门两个参数信号，用液压逻辑油路控制的液力自动变速时代。
1.2液力自动变速阶段
该阶段以1938年的通用Oldmobile车上的Hydromantic开始，以液力自动变速器的普遍应用和迅速推广为特征。
这个阶段的液力自动变速器由液力变矩器和行星齿轮变速器组成，控制系统是通过液压系统来实现的，控制信号的产生，主要是通过反应油门开度大小的节气门阀和反应车速高低的速控阀实现，其控制系统是由若干个复杂的液压阀和油路构成的逻辑控制系统，按照设定的换挡规律，控制换挡执行机构的动作，从而实现自动换挡。
代表性的产品有：
丰田的A40系列自动变速器、通用的4T60E、EF、CHPE9等系列产品。
但液压系统的控制精度较低，难以适应车辆行驶状况的变化，无法按使用者愿望实现精确地换挡品质控制。
1.3电控自动变速阶段
1969年法国的雷诺R16TA轿车首先使用了电子控制自动变速器，与全液压的区别在于自动换挡的控制系统是由电脑来实现的，但当时电子技术不成熟，应用范围较窄，到20世纪80年代末，电子控制逐步实用化，越来越多的自动变速器采用了电子控制。
自动变速器的控制系统包括电控和液控两部分，电控系统由电脑、各种传感器、电磁阀及控制电路等组成，它将控制换挡的参数（如车速和油门开度等）通过传感器转换为电信号输送给电脑，电脑通过处理将换挡的信号作用于换挡电磁阀，从而利用液压换挡执行机构实现自动换挡。
由于电脑能存贮和处理多种换挡规律，在改善换挡品质控制方面，有明显的优越性，并且与整车的其他控制系统兼容性好，最终可以实现车辆电子控制系统一体化。
1.4智能自动变速阶段
随着车辆技术和自动变速技术的发展，人们不再满足于简单的功能实现，车辆自动变速技术即将进入智能化阶段，控制策略的不断改进成为车辆自动变速技术的特点。
德国的宝马公司从1992年起，陆续推出用于四档和五档自动变速器的自适应控制系统，能够自动识别驾驶员的类型、环境条件和行驶状况，并对换挡规律作出适当调整。
尼桑的E4N71B自动变速器，采用模糊推理对高速公路坡道进行识别，采取禁止升档的措施消除循环换挡，三菱新型四档自动变速器，将各种输入信息和驾驶员的换挡通过神经网络建立联系，利用神经网络的学习功能，使得车辆能够按照驾驶员意图自动换挡。
我国应用液力传动始于50年代，自行研制出了内燃机车和红旗CA770三排座高级轿车的液力传动系统，随后液力传动也在我国获得了一定发展，此外，部分军用车辆上使用了液力自动变速器，但发展速度要落后于发达国家。
由于对自动变速器良好性能的逐渐认识，用户的需求量也越来越大，使国内汽车企业加快了自动变速器的发展步伐。
并且在液力自动变速器的研究、生产、修理等方面都有一定的基础。
近年来发展速度较快，如1998年，一汽大众的新捷达王装备了AG4自动变速器，1999年神龙富康推出智能型AL4自动变速器，上海别克装备了4T65-E自动变速器，此外广州本田、天津夏重庆奥拓等也先后加入其中，尤其是上海帕萨特B5还装备了具有模糊控制功能的自动变速器，不仅轿车，深圳华海公司还为深圳市大型公共汽车改装了进口的艾里逊液压自动变速器。
因此，在国产车上选装自动变速器已成为必然趋势。
第二章自动变速器概述
2.1自动变速器的类型及传动机理
1.液力机械式自动变速器
AT由液力变矩器、定轴式/动轴式变速器组成,通过液力传递和齿轮组合的方式实现变速变矩.由于液力变矩器速比在一定范围内可以连续变化,所以AT是分段无级变速,且属于动力性换挡,即换挡过程中动力不间断.根据挡位数目不同,可以分为4速、5速、6速以及7速AT等类型.
2.电控机械式自动变速器
AMT是在MT和离合器基础上配备一套电控执行机构通过自动切换挡位以达到更好传递动力目的的部件.换挡过程中AMT存在动力中断,是非动力性换挡.根据执行机构作动方式的不同,AMT可以分为电控电动、电控液动和电控气动3种类型.
3.机械无级式自动变速器
CVT在其速比变化范围内消除了有级式自动变速器的挡位概念,实现了真正意义上的无级变速,变速过程更加平稳、迅速,可使汽车获得更好的动力性、燃油经济性以及低排放性能.CVT种类很多,目前应用的主要有带式和链式2种.带式CVT应用最为广泛,通过主、从动带轮的可动锥盘轴向运动改变传动半径,从而实现速比无级变化.
4.无限变速机械式自动变速器
IVT是一种无限变速传动机构,由速变器与行星排结合而形成的.它可在不需倒挡齿轮的情况下实现倒挡,进一步扩展了速比范围;
也可以在没有诸如液力变矩器或起步离合器等装置的情况下实现汽车起步.根据速变器类型不同,可以分为带式、半环形和全环形等形式.对于带式速变器的IVT,其传动机理与带式CVT类似,但是它能够实现正反向的无级变速.图1为IVT典型结构,速变器输入轴与行星排太阳轮连接,作为IVT输入轴,速变器输出轴与行星齿轮架连接,则齿圈作为IVT输出轴,输出动力.图中,Xin,Xout为IVT输入、输出转速;
SPG,SV,SFR分别为行星排、速变器、常啮合齿轮副的传动比.
这种IVT有3种可能的功率流形式（如图1）.其中一种是没有功率回流（图1中③代表该形式下的功率流流向）,但是这种情况下IVT速比范围小于速变器速比范围[1],实用价值不大;
另外2种功率流形式（图1中①和②所示）会有一定的功率回流,尽管影响传效率,但是可以实现正向、反向以及空挡行驶.根据各组件的转速、转速和功率关系,得到功率流形式①和②情况下IVT各关系如表1所示。
表中,SIVT为IVT传动比;
Pcircu为IVT寄生功率值;
GPG,GFR,GV分别为行星排、常啮合齿轮副、速变器的传递效率;
GIVT为IVT效率;
PIVT,inp为IVT输入功率.
在正向行驶过渡到反向行驶的过程中,不需要特别的反向机构;
此外,还存在效率为零的现象,出现短暂的动力中断,即空挡行驶状态.
5.双离合器式自动变速器
DCT是基于平行轴式MT发展而来的.它将变速器挡位按奇、偶数分别布置在与2个离合器所联接的2个输入轴上,通过离合器的交替切换等完成换挡过程,实现了动力换挡,具有良好的换挡品质.根据双离合器类型不同,可以将DCT分为干式和湿式2种.根据中间轴数目不同,也可以将其分为单中间轴式和双中间轴式2种.结合各种自动变速器的传动机理,得到其速比范围的特性对比,如图2.其中,R代表倒挡,N代表空挡.
2.2自动变速器优缺点
自动变速器能根据汽车的运行工况和道路条件自动变换传动比。
它具有如下特点
2.3汽车自动变速器的作用
汽车变速器的作用在于对汽车发动机的转速和车轮的实际运行速度进行相协调，使汽车发动机的最佳性能得以发挥，汽车变速器的主要作用表现为以下几个方面：
（1）通过让汽车的传动比发生改变，使驱动车轮转速和转矩的范围扩大，以让车辆能够在各种各样的工况下正常的行驶，同时也能够让汽车的发动机的最佳性能得以发挥。
（2）能够在不改变发动机转矩方向的条件下，让汽车能够实现倒退功能。
（3）让车辆的空挡功能得以实现，通过将发动机向车轮传送的动力中断，从而让发动机实现起动、怠速。
汽车变速器性能的好坏，关乎到汽车的整体质量，对人民的财产和生命的安全有着十分重要的影响。
2.4汽车自动变速器的应用
根据汽车类型车辆的不同，对汽车自动变速器的要求有所不一样。
汽车自动变速器我国的汽车里的应用，其特点如下：
（1）液压传动自动变速器和电动传动自动变速器，在特种车辆和重型车辆里的应用较为广泛。
液压传动自动变速器里的液压传动，是液体传动中的一种，能够起到缓冲和消除振动的效果，同时也能够实现无级变速，另外，借用液体的阻力还能够让动力制动的效果得以实现，其结构的合理性使其更便于在汽车里的布局。
而电传动自动变速器，除了能够实现无级变速的效果，还能根据车辆的行驶要求来调整车辆的行驶车速，在降低耗油量的同时减少汽车对环境的污染物的排放量。
这两种自动变速器的价格相对来说会比较高，是液力自动变速器价格的1.2倍。
（2）无极自动变速器，无极自动变速器是近年来才研制开发出来的一种全新的自动变速器，可以实现传动比的连续性，在进行动力传递时也能够处于一个平稳的状态，其操作也相对比较简单，这些特点正是人们一直追求的目标，就目前而言，在中、小排量的轿车里，已有不少的车辆采用了这种无极自动变速器，无极自动变速器的应用，在很大程度上提高了汽车的可操作性、动力性和经济性。
（3）液力自动变速器，电控液力自动变速器是液力自动变速器的升级版，通过将电子技术与液力自动变速器相结合，实现液力自动变速器的电子控制功能。
就目前的市场情况而言，大多数的车辆都是采用这种类型的自动变速器，根据对美国及西欧国家的调查，车辆对液力自动变速器的装车率如下表1所示
。
第三章自动变速器的生产厂商及应用
3.1自动变速器的生产厂商
自动变速器生产厂商全球90%以上的AT市场被3家公司垄断.AMT国际上不少公司都拥有量产能力.CVT核心厂商集中在德国和日本.IVT领域里,英国Torotrak公司,拥有专利多项.DCT领域核心厂商有3家.
3.2自动变速器国内外应用及类型
在国际上,这几种自动变速器大多已经得到了广泛的应用.每种自动变速器都有自己的主要市场:
下表为自动变速器主要厂商及产品类型
AT在美国汽车市场占有绝对优势,AMT在商用车上应用比例较高,CVT以日本汽车市场为主,IVT暂时没有得到广泛的应用,而DCT主要在德国等欧洲汽车市场获得了相对较广泛的应用.在国内,目前还是以MT为主,自动变速器中以AT占有量最大,国内市场自动变速器的乘用车应用情况见下表
第四章自动变速器专用油液的日常保养
4,1自动变速器油的特性
自动变速器油简称ATF，是专门用于自动变速器的油液。
由于自动变速器油工作特点的不同，在性能上有别于其它油液。
因此，自动变速器的油液应通过严格的台架实验和道路实验，应具备下述的各种性能。
（1）较高的粘温性。
粘度过大过小都会使变速器传动效率下降，而粘度又随温度而变因此，要求ATF低温时粘度不要太大，高温时粘度不能太小；
（2）较高的氧化安定性：
自动变速器在工作中其离合器等零件温度高达300℃。
在高温下油液与空气作用生成一种胶质粘附在阀体及各运动零件上，影响系统的正常工作；
（3）防腐防锈性：
零件的腐蚀或锈蚀，会造成系统工作失灵，以至损坏；
（4）良好的抗泡沫性：
油液中的泡沫影响传动油的正常循环，并有可能使各挡离
合器一直处于不能彻底分离或不能完全结合的状态，使自动变速器无法正常工作；
（5）抗磨性：
要求ATF既能良好润滑运动副，又有较高的摩擦系数保证离合器、制动器的正常结合；
（6）剪切稳定性：
液力变矩器中，传动油受到强大的剪切力，如油的剪切稳定性差变矩器则会出现打滑现象，降低了变矩器的传递效率，还会出现换挡不平稳、脱档等现象。
4.2自动变速器油（ATF）的选用
随着自动挡汽车的增多，不同地区、国家、品牌、系列的自动变速器油型号也可能不一样。
我国目前所使用的自动变速器油主要有DEXRON、DEXRON-Ⅱ、DEXRON-Ⅲ型油（通用生产），ATF-F型油（福特生产），我国研制的8号及6号油等。
中国车系的自动变速器，可以选用8号油，也可以用DEXRON-Ⅱ；
对于日本、欧洲车系，推荐使用DEXRON或DEXRON-Ⅱ；
美国车系大多使用DEXRON-Ⅱ，福特轿车则通常应选用ATF-F型号。
汽车厂家是根据变速器的技术指标设计出有针对性的油品，使用这样的油品可以保持变速器良好的机械性能，延长寿命。
因此，不同的型号的ATF性能也有所不同，但是现在有不少维修人员和车主对汽车保养手册上提示的该使用何种型号ATF从不关心，往变速器中加入不同型号的油液或两种以上油液混合使用，造成油液粘性、流动性、抗磨性都大大下降，甚至出现化学反应产生变质，直接导致摩擦片打滑或零件早期磨损。
建议车主一定要选用厂家所指定油液。
4.3做好油量和油质检查
很多车主认为，ATF油量的检查应该和发动机油量的检查差不多，事实上，两者是完全不同的。
正确的方法是：
首先，要求将汽车停放在水平路面，发动机怠速运转状态，且油温达到正常值70～80℃（158～176F）。
再将自动变速器的操纵手柄在各挡位轮换停1～2S，使油液充满液力变矩器和所有执行元件。
然后抽出油尺，用干净的抹布擦净后重新插入，接着拔出检查。
检查时应注意，油面高度应达到油尺规定的上限刻度。
据介绍，这是因为油尺上的冷态范围（COOL）用于常温下的检测属于参考值，而热态范围（HOT）才是比较标准的。
如果未达到或超出允许范围，则要添加或排出部分油液。
有经验的师傅只需通过查看变速器油品的状况和颜色，就可以了解是否应该更换新油。
正常情况下，油液应该清爽，并基本保持原来的红色或粉红色（添加红色染料是为了能便利装配车间区别自动变速器油与发动机机油或防冻剂。
红色染料不是油量的指示器，也不是永久不变的，通过一定时间使用后，自动变速器油颜色会变成较暗，最终会显浅褐色），如果有变脏、变色、变味或者有粉末，说明自动变速器内部有损坏，应该查明原因并更换新的自动变速器油了。
4.4按规定时间和里程更换ATF
在正常的使用条件下，自动变速器达到规定行驶里程15000～20000公里或放置一年以上必须更换全部油液，同时还应更换ATF滤清器。
如果汽车行驶条件恶劣，
例如山区、高温炎热地带或者汽车长期大负荷运行等，应适当缩短换油间隔里程。
常用的方法为：
先确定ATF的规定型号；
再取下放油孔塞，放出ATF，更换新衬垫后装回拧紧；
然后通过加油管加入新ATF（一般先加入2.5L左右）；
之后按标准方法检查油面高度，并调为规定值。
采用传统的方法更换旧油只能排放或填充ATF总容量的1/2，（如捷达都市先锋01M自动变速器ATF总容量5.3L，换油量3L；
奥迪A6自动变速器ATF总容量5.4L，换油量3L；
丰田A540型容量6.5L换油加注量2.5L，A142E型容量5.6L换油加注量2.5L）这样，残留下来的旧油会污染新的变速器油，而新旧油混合后，必然会影响自动变速器各方面的性能。
若用专用的换油设备，就能彻底将旧的变速器油全部排尽，而且在排放的同时填装等量的相同规格的新变速器油，因此，建议使用专用的换油设备。
4.5通过ATF的品质判断变速器故障
自动变速器零部件的损坏主要有两种形式，即自然磨损和突然损坏。
这两种形式的损坏，特别是自然磨损，都伴随着杂质的产生。
而磨损部件在磨损中产生的杂质大部分积在油液中，有经验的维修人员通过观察自动变速器油的品质，可以大概判断变速器的健康状态。
一般ATF油质变化有以下几种情况：
（1）油液清洁，颜色是透明的红色，说明自动变速器油质正常；
（2）油液变为暗红色，且轻微烧焦气味。
其主要原因为：
自动变速器油使用时间过长；
离合器或制动器存在轻微打滑现象；
制动带调整过紧；
自动变速器长期在重负荷工作，出现过度磨损。
此种油质对变速器的性能影响不大，但变速器油应该及时更换。
（3）油液呈黑色，有严重烧焦气味。
此现象的发生主要是离合器、制动器的摩擦片和制动带严重磨损。
此种油还经常伴随的故障现象是自动变速器严重打滑。
（4）油液特别容易变质或从加油口冒气。
此现象主要是变速器油的温度过高引起的。
引起变速器油的温度过高原因有：
液力变矩器打滑；
自动变速器的离合器、制动器的摩擦片或制动带打滑；
自动变速器油散热器堵塞；
自动变速器循环油管堵塞；
自动变速器内装备间隙过小，引起部件过热，从而引起变速器油的温度高。
（5）油标尺上粘附胶质油膏。
此现象的主要原因与4中所说的一样，也是油的温度过高引起的。
（6）油液从加油管口溢出。
此种现象是由两个原因引起的：
变速器油加注过多；
自动变速器上面的透气孔堵塞。
（7）油中有泡沫。
此现象主要是由于油面过高引起的。
油面过高，行星齿轮和旋转部件部分浸泡在工作液中，发生搅动工作液现象，导致工作液产生气泡。
若气泡进入液压控制系统，液压控制系统的压力会下降，影响自动变速器正常工作，引起打滑。
（8）油变成草莓色的泡沫奶状液体。
此现象是自动变速器油液中渗入冷却液造成的。
（9）油液中有金属杂质。
此种现象是由于自动变速器内的金属件磨损造成的。
（10）油中有摩擦片的剥落物。
造成此现象的主要原因是摩擦片质量太差或新更换摩擦片在油中浸泡时间过短，造成离合器摩擦片成块剥落。
更换新摩擦片时，一定要把新摩擦片在变速器油中浸泡2～3个小时后再装配。
（11）油底壳中油泥过多。
油泥过多与前述的离合器、制动器打滑，变速器油的温度过高有关。
4.6自动变速器油的选用
4.6.1自动变速器油的基本功能
1）自动变速器油是传力的介质。
它充当泵轮与涡轮之间的介质,不同的自动变速器油传递扭矩的能力不同。
2）自动变速器油是高压液压油。
各阀、蓄压器、用油元件的油缸的动作靠一定压力的自动变速器油来完成。
3）自动变速器油是润滑油。
各相对运动部件之间靠它来润滑，要求有稳定的油膜以抗摩擦。
4）自动变速器油有冷却功能。
变矩器增扭产生的热量，变矩器闭锁期间（半联动间）产生的热量、用油元件中的摩擦片、钢片、制动带、制动鼓接合和分离期间产生的热量，及其他有相对运动的机械部件之间摩擦产生的热量，都要由自动变速器油通过水冷式或风冷式冷却器散热。
5）自动变速器油有密封功能。
自动变速器油在阀与阀套之间、密封环与轴和轴套之间等地方形成的油膜，不但起润滑作用还起到一定的密封作用。
6）自动变速器油有防腐蚀作用。
在变速器内各金属部件上形成的油膜有效地阻止生锈氧化。
7）自动变速器油的防泡沫能力。
作为自动变速器的工作油液，如果有气泡，自动变速器（尤其是阀体）则不能正常工作。
自动变速器油加入的抗泡沫成分有效地阻止了自动变速器油在被搅动时产生气泡。
8）自动变速器油的工作温度区域宽。
它可以在-40℃〜175℃下工作。
要求低温时的流动性好，还要保证高温时的抗氧化性和热稳定性。
9）自动
升级会员 