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汽车自动变速系统的能源效益及可靠性

—— Energy Efficiency and Reliability in Automatic Transmission Systems
作者:Juliano Vidi 美国国家半导体时间:2009-03-17来源:电子产品世界收藏

  对于购买汽车的人来说,可靠性及燃油效益是仅次于价格的两项重要考量因素。毫无疑问,对于新车主而言,最可怕的事情莫过于汽车在途中熄火。此外,车主也期望汽车能尽量经久耐用。与此同时,由于目前全球燃油价格不断上升,以使车主更加关注燃油效率,并希望能尽量减低二氧化碳的排放量。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/92485.htm

  汽车的动力传动系统包括有一个内燃机、一个多齿轮比变速器及车轮。发动机转矩及速度会因汽车所需的牵引动力而在变速器中进行转换。此外,汽车的变速器还可控制车轮的转动方向。

  变速器一般分为手动及自动变速两种。自动变速可自动控制磨擦单元、齿轮比的选择及换档。

  自动变速会采用液压油来达到润滑及冷冻的效果,液压油是一种非常特别的液体,可在任何恶劣的环境下运行。自动变速箱油(ATF)的主要功能为:

  •    把动力从发动机变矩器传送到动力传动装置;
  •    吸收由变矩器产生的热力并转移到汽车前端的冷冻装置;
  •    作为离合器磨擦的冷冻剂,它可吸收及散发由离合器或带啮合所产生的热能;
  •    通过一个复杂的液压控制系统把液体压力传送开去,该系统采用汽门、伺服机、泵、离合器总泵、液压管路及管道来进行控制;
  •    作为行星齿轮、轴承、伺服机、离合器和轴衬的润滑剂及冷冻剂。

  冷起动

  自动变速箱油于工作温度下(约90°C/195°F)的黏度一般都非常低。可是假如油温太低时(例如是0°C/30°F以下),其粘度便会大幅增加,导致产生非常高的曳力矩(drag torque)。结果,齿轮便难以啮合,原因是当中的同步器件一般都不能应付这般高的转矩力。假如齿轮不能啮合或换档,汽车便不能开动。基于这个原因, “冷起动”程序会因应油温而被激活,以确保至少有一个齿轮能够成功啮合。

  暖车过程

  当汽车开始行驶后,除非需要明显加速或拖拉笨重的物体(例如是拖车),否则液压油温只会慢慢地上升,而这也意味着曳力矩也会缓慢地上升。假如汽车长期处于高曳力矩的环境,同步器件便会超载并且受损。

  在齿轮箱加入一些损耗、将换档点移到较高的转速汽门及提高齿轮箱润滑油的质量,这些均可加快暖车的过程。由此,发动机、齿轮箱及催化剂便可更快地达到最佳的运作温度。变速器越快达到最优的工作温度,便可越快启动用于节省耗油量的齿轮换档程序。

  齿轮的换档组成部份是经由液压或电子起动汽门来控制,这些换档单元的起动会显著地受到温度的影响,原因是自动变速箱油的粘度会随着温度而显著地上升,因此温度可以影响施加压力的程度及时间特性。一旦自动变速箱油变热,其温度变化的幅度便会增大,因此当设定标准的换档油压时,必须考虑有关油温的问题。

  在高温下运行

  毫无疑问,自动变速箱油很容易受到温度的影响,但相比对低温的反应,其对高温的反应要大得多。自动变速的过程会产生很多的磨擦,而这些磨擦会产生很多热力。液体会不断在变矩器中搅动并且被泵过测流口(metering orifice)和液压电路。每当变速换档时,离合器组件会产生出超乎箱油所能带走的热力。变速器的负载越大,所产生的热力便越大,而箱油也会变得更热。

  一般的传统变速箱油温所能允许的最高温度为80到100°C或175到212°F,而特制的变速箱油温则可高达110到130℃或230到265°F。然而,现如今先进的汽车的变速箱油温可能高达120到150℃或250到300°F,而对于重型货车例如是18轮的货运列车来说,假如在炎热天气下行驶,其油温甚至可高达160到170°C或320到340°F。如此高的油温会导致箱油及变速组件受损。


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