商用車(chē)AMT變速箱的應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

張海明

（大同齒輪有限公司，山西 大同 037005）

1 國(guó)內(nèi)商用車(chē)變速箱的開(kāi)發(fā)背景

隨著國(guó)家“一帶一路”經(jīng)濟(jì)的全面建設(shè)，國(guó)家基建投資擴(kuò)大、技術(shù)創(chuàng)新加強(qiáng)、新能源的發(fā)展等，商用車(chē)近5年呈逐年遞增的態(tài)勢(shì)。雖然2020年上半年受疫情影響車(chē)輛銷(xiāo)售數(shù)量有所降低，但是受擴(kuò)大內(nèi)需戰(zhàn)略、促進(jìn)消費(fèi)政策持續(xù)發(fā)力的影響，截止到2020年12月，我國(guó)商用車(chē)產(chǎn)量為523.1萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)20.0%；銷(xiāo)售完成513.3萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)18.7%，表1是近6年國(guó)內(nèi)商用車(chē)產(chǎn)量及銷(xiāo)量。

表1 近6年國(guó)內(nèi)商用車(chē)產(chǎn)量及銷(xiāo)量

雖然我國(guó)商用車(chē)市場(chǎng)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)，汽車(chē)“新四化”的快速發(fā)展，汽車(chē)企業(yè)“躺著賺錢(qián)”的時(shí)代已一去不復(fù)返，商用車(chē)企業(yè)要進(jìn)一步深耕市場(chǎng)，需要提升產(chǎn)品質(zhì)量，在節(jié)能減排、新能源、智能網(wǎng)聯(lián)、輕量化等關(guān)鍵核心技術(shù)上尋找突破。汽車(chē)變速器是影響整車(chē)動(dòng)力學(xué)、經(jīng)濟(jì)性、舒適性的重要總成，其使用壽命與整車(chē)基本相當(dāng)，目前國(guó)產(chǎn)商用車(chē)匹配的變速箱主要以國(guó)產(chǎn)手動(dòng)變速箱為主，部分中、高檔客車(chē)和重型貨車(chē)裝配國(guó)外進(jìn)口變速箱，少數(shù)高檔客車(chē)裝配自動(dòng)變速箱[1]。在商用車(chē)自動(dòng)變速器的研發(fā)方面，國(guó)家大力推動(dòng)國(guó)內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)商用車(chē)自動(dòng)變速器，國(guó)內(nèi)企業(yè)普遍選擇了和外國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)合作的模式。

2 AMT變速箱的結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 AMT變速箱的結(jié)構(gòu)

AMT變速箱是在機(jī)械手動(dòng)變速箱基礎(chǔ)上增加電腦操控機(jī)構(gòu)，從而使整車(chē)實(shí)現(xiàn)離合、操縱智能化。常見(jiàn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電控氣動(dòng)、電控液壓、電控電動(dòng)三類(lèi)[2]。

1）氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：環(huán)保、整車(chē)儲(chǔ)備氣源，控制技術(shù)要求較高。

2）液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：技術(shù)成熟、工作平穩(wěn)、易于維護(hù)，但是制造成本高。

3）電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、零部件易采購(gòu)，但是輸出功率小，不適用于商用車(chē)。

駕駛員通過(guò)加速踏板和操縱桿向電子控制單元（ECU）傳遞控制信號(hào)；電子控制單元采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、車(chē)速傳感器等信號(hào)，時(shí)刻掌握著車(chē)輛的行駛狀態(tài)；電子控制單元（ECU）根據(jù)這些信號(hào)按存儲(chǔ)于其中的最佳程序，最佳換擋規(guī)律、離合器模糊控制規(guī)律、發(fā)動(dòng)機(jī)供油自適應(yīng)調(diào)節(jié)規(guī)律等，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)供油、離合器的分離與結(jié)合、變速器換擋三者的動(dòng)作與時(shí)序?qū)崿F(xiàn)最佳匹配，從而獲得優(yōu)良的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性能以及平穩(wěn)起步與迅速換擋的能力，以達(dá)到駕駛員所期望的結(jié)果。

2.2 AMT變速箱的工作原理

AMT變速箱的變速原理和直齒變速箱一樣，最大分別是AMT變速箱在換擋時(shí)只需簡(jiǎn)單地推上或拉下排擋桿，這設(shè)計(jì)不但加快了換擋速度，更大大減低了換錯(cuò)擋的可能（在比賽中換錯(cuò)擋的后果往往是發(fā)動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)速過(guò)高而爆缸），因此直牙（齒）變速箱和AMT變速箱對(duì)分秒必爭(zhēng)的專(zhuān)業(yè)比賽是有一定幫助的。

AMT軟件主要功能系統(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)模式。AMT軟件無(wú)論是手動(dòng)還是自動(dòng)主要具備經(jīng)濟(jì)模式和動(dòng)力模式、載重識(shí)別和坡道識(shí)別功能、爬坡沖坑功能、在線(xiàn)故障診斷、坡行回家功能、巡航功能、自學(xué)習(xí)功能。

1）自動(dòng)模式下TCU根據(jù)AMT工況（車(chē)速，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、轉(zhuǎn)速、油門(mén)、制動(dòng)踏板、車(chē)輛載荷、道路狀況、緩速系統(tǒng)狀態(tài)和制動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)）來(lái)綜合判斷選擇最合適的擋位。

2）手動(dòng)模式下，駕駛員來(lái)控制換擋時(shí)機(jī)和擋位，離合器由AMT系統(tǒng)自動(dòng)控制。

不過(guò)AMT變速箱并非完美的，AMT變速箱最大的缺點(diǎn)就是換擋舒適性不佳，且在換擋過(guò)程中產(chǎn)生動(dòng)力中斷，使得換擋過(guò)程中極速性能不好，表現(xiàn)為頓挫感。

3 AMT變速箱與其他變速箱的對(duì)比

對(duì)于變速箱而言，能夠影響油耗高低有兩個(gè)因素：

1）傳動(dòng)效率，AT變速箱由于液力變矩器的存在，導(dǎo)致效率的損失，所以最費(fèi)油。AMT或者DCT變速箱的傳動(dòng)效率與手動(dòng)變速箱相當(dāng)，不考慮其他因素，油耗相當(dāng)；

2）換擋頻率和時(shí)間，AT變速箱能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)區(qū)域，MT變速箱得需要熟練司機(jī)才能實(shí)現(xiàn)。

整體來(lái)說(shuō)，AT變速箱比較費(fèi)油，AMT或者DCT變速箱較MT變速箱省油。當(dāng)然，在復(fù)雜路況司機(jī)若是技術(shù)熟練到一種很高程度，開(kāi)MT變速箱也許會(huì)更省油。

對(duì)于換擋頻繁的路況，AMT的車(chē)型換擋頻率普遍高于MT車(chē)型，會(huì)更省油。對(duì)于高速工況，基本不換擋，油耗應(yīng)該基本相當(dāng)。駕駛MT變速箱的駕駛員節(jié)油技術(shù)不是十分熟練，不能很好地掌握換擋時(shí)機(jī)的話(huà)，駕駛AMT變速箱車(chē)型比駕駛MT的車(chē)型還會(huì)更省油。

4 AMT變速箱未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

行業(yè)內(nèi)人士都知道，采埃孚從20世紀(jì)80年代就開(kāi)始研發(fā)AMT變速箱，經(jīng)過(guò)幾代產(chǎn)品性能優(yōu)化，2015年ZF推出了最新的TraXon系列AMT。TraXon變速箱不僅繼承了ZF此前的集成式TCU設(shè)計(jì)，同時(shí)還有中央分離軸承單元，后副箱采用行星齒輪設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)效率更是達(dá)到了99.7%，同時(shí)采用的是模塊化設(shè)計(jì)。國(guó)產(chǎn)AMT變速箱起步晚，發(fā)展緩慢，硬件均為外掛式，同樣控制軟件變速箱和整車(chē)的配合不是很好，甚至變速箱不能理解駕駛員的駕駛意圖等等。

未來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，人們的消費(fèi)水平越來(lái)越高，客戶(hù)對(duì)汽車(chē)的舒適性要求越來(lái)越高。AMT變速箱自身的優(yōu)點(diǎn)在商用車(chē)領(lǐng)域會(huì)進(jìn)入被大量需求的階段，尤其是適用于長(zhǎng)途物流載貨車(chē)。要清醒地知道，我們現(xiàn)在商用車(chē)AMT變速箱技術(shù)水平與采埃孚差20多年，這就需要研發(fā)人員不斷提高變速箱可靠性，緊追猛趕世界標(biāo)桿變速箱以及商用車(chē)的核心技術(shù)。