變速器發(fā)展趨勢:從少擋到多擋再到少擋
日前,第四屆國際CTI“汽車(chē)變速器、混合動(dòng)力汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)”論壇如期在上海召開(kāi)。自2002年以來(lái),CTI論壇(Car Training Institute,簡(jiǎn)稱(chēng)CTI)已在德國舉辦了13屆。如今,CTI論壇每年在德國、美國和中國召開(kāi),成為享譽(yù)世界的汽車(chē)傳動(dòng)領(lǐng)域的行業(yè)會(huì )議。作為德國 CTI論壇的姐妹論壇,今年在上海舉辦的第四屆國際CTI論壇吸引了來(lái)自世界各地的業(yè)內專(zhuān)家,在6個(gè)分會(huì )場(chǎng)的42場(chǎng)專(zhuān)業(yè)報告會(huì )中,與會(huì )者共同探討了汽車(chē)傳 動(dòng)與驅動(dòng)領(lǐng)域內的新技術(shù)發(fā)展和成果。
當前,世界上每4輛轎車(chē)中就有1輛是在中國出售的,作為汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)大國的中國汽車(chē)工業(yè)的動(dòng)態(tài)已在影響著(zhù)全球汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展。由于汽車(chē)保有量不斷增長(cháng)所帶來(lái)的 環(huán)境、交通、能源壓力越來(lái)越突出,到2020年國內車(chē)輛總體要減少30%的燃油消耗量和乘用車(chē)平均油耗降至5升/百公里的目標并不是說(shuō)說(shuō)而已。在可預期的 未來(lái)二三十年內,傳統型式的內燃機和各類(lèi)變速器仍將是汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統的主力。在此背景下,如何繼續提高傳統動(dòng)力傳動(dòng)型式的效率,如何加入更多電力與電動(dòng) 化因素從而使綜合效率有更好的提升,這些都是CTI論壇所要討論的大的技術(shù)主題。
電動(dòng)化如何更好地與傳統動(dòng)力傳動(dòng)系統相結合?哪些變速器方案會(huì )給中國帶來(lái)何種好處?混合驅動(dòng)方案如何進(jìn)一步提升整體驅動(dòng)系統的效率?起步和換擋元件如何改 善舒適性、動(dòng)力性和傳動(dòng)效率?類(lèi)似的話(huà)題,在今年的CTI論壇上得到了更為充分的討論。中國工業(yè)報記者在會(huì )場(chǎng)聆聽(tīng)與采訪(fǎng)CTI論壇顧問(wèn)委員會(huì )主席、德國倫 瑞克工業(yè)大學(xué)教授費里特•庫曲凱時(shí),已經(jīng)找到了部分答案。
AT和CVT仍然是兩種適應的變速器
關(guān)于哪種變速器更為適合中國市場(chǎng),是一個(gè)老生常談的話(huà)題,但在今年費里特•庫曲凱教授的解答中,也透露出了些許新意。
從市場(chǎng)應用情況看,中國的絕大多數乘用車(chē)還主要集中在交通密集的超大型城市和大中城市中。費里特•庫曲凱教授認為,從油耗和駕駛安全角度衡量,自動(dòng)換擋的 變速器(即自動(dòng)變速器)更適合于中國市場(chǎng),其中包括傳統的自動(dòng)變速器AT、雙離合變速器DCT、無(wú)級變速器CVT以及自排擋變速器AMT。
AMT基于手動(dòng)變速器,對離合器和換擋機構的操作實(shí)現了自動(dòng)化。根據汽車(chē)行駛情況,控制器可以通過(guò)液力或電子執行機構對離合器實(shí)現開(kāi)啟或閉合,同時(shí)對擋位 進(jìn)行控制。但是由于在換擋過(guò)程中汽車(chē)的牽引力需要短暫中斷,導致汽車(chē)的加速度不連續,由此使得AMT的舒適性相對偏低。由于中國汽車(chē)市場(chǎng)對舒適性要求較 高,AMT的這個(gè)缺點(diǎn)導致其不適應中國市場(chǎng)。但從另一方面看,AMT在效率和燃油經(jīng)濟性上有不小的優(yōu)勢,對于商用車(chē)變速器是值得考慮的方案。
DCT對于中國變速器供應商是一個(gè)極為重要的產(chǎn)品,是由于中國相關(guān)企業(yè)有著(zhù)非常豐富的研發(fā)和生產(chǎn)手動(dòng)變速器的經(jīng)驗。由于DCT與手動(dòng)變速器的齒輪箱非常相 似,中國企業(yè)的這些經(jīng)驗完全可以用在DCT的研發(fā)和生產(chǎn)上,而用于生產(chǎn)手動(dòng)變速器的機床也可以用于DCT的生產(chǎn)?;谶@個(gè)原因,中國變速器企業(yè)已經(jīng)有能力 自主研發(fā)和生產(chǎn)中國自己的DCT產(chǎn)品。但在少數一些關(guān)鍵部件上,中國企業(yè)還需要借助國外廠(chǎng)商的供應。
AT與CVT的結構都更為復雜,研發(fā)中的挑戰性更大,所需的核心技術(shù)知識更深,尤其涉及到齒輪組的結構、液力變矩器、自動(dòng)變速器中的換擋裝置以及無(wú)級變速器中的滾輪和執行機構的研發(fā)等。 盡管DCT近幾年在中國市場(chǎng)上升的勢頭很快,其所帶來(lái)的傳動(dòng)效率和舒適性也皆有口碑,但AT對于中高級車(chē)仍然極為重要,因為這一級別的汽車(chē)對舒適性的要求 很高。恰恰在這一方面,AT能提供佳的起步、換擋舒適性和起步動(dòng)力性,這也是為何AT在全球所有自動(dòng)換擋的變速器市場(chǎng)中占多份額的原因。因此,費里特 •庫曲凱教授認為,中國的變速器企業(yè)繼續加大對AT技術(shù)的研發(fā)是尤為必要的。
此外,費里特•庫曲凱教授也表示,基于中國客戶(hù)的駕駛風(fēng)格、中國的交通狀況,同時(shí)也由于CVT在近10年中的長(cháng)足發(fā)展,CVT將在中國市場(chǎng)上扮演舉足輕重的角色,并將不斷獲得更大的市場(chǎng)份額。
4擋變速器已顯老 “主動(dòng)變速器”時(shí)代是否已來(lái)臨
當前的汽車(chē)保有甚至是新出產(chǎn)汽車(chē)中,仍然有不少是自然吸氣發(fā)動(dòng)機與4擋自動(dòng)變速器的組合。在節能減排壓力越來(lái)越大的未來(lái)市場(chǎng)中,這種動(dòng)力傳動(dòng)組合還能否擔當市場(chǎng)的主力?對此,費里特•庫曲凱教授發(fā)表了他的看法。
傳統的自然吸氣式發(fā)動(dòng)機以及4到5速變速器的傳動(dòng)系統,是無(wú)法達到今天燃油消耗以及二氧化碳排放的標準的。為了達到法律法規的要求,如果不配備混合動(dòng)力的 話(huà),以C級車(chē)及更小級別的車(chē)型為例,只有通過(guò)采用小排量直噴式渦輪增壓發(fā)動(dòng)機并配備7~9速的自動(dòng)變速器才能達到要求。而對于SUV等較大車(chē)型來(lái)說(shuō),則必 須采用混合動(dòng)力系統才能滿(mǎn)足油耗及排放的要求。
在電氣化已滲透到汽車(chē)技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域的背景下,作為提高燃油經(jīng)濟性的核心角色,汽車(chē)變速器會(huì )有什么大的變化方向嗎?有,一種在變速器內集成1到2個(gè)電機,從 而實(shí)現所謂“主動(dòng)變速器”的方案出現在人們面前。在這種變速器內,包含有電機、功率電子裝置、執行器、傳感器、控制器,可以在變速器內將電能轉換為機械能 從而實(shí)現汽車(chē)驅動(dòng)。為實(shí)現“主動(dòng)變速”,變速器可以與汽車(chē)內所有模塊進(jìn)行通信交流,特別是與驅動(dòng)系統、底盤(pán)系統、駕駛輔助系統以及車(chē)載資訊娛樂(lè )系統的通 信。“主動(dòng)變速器”可按照駕駛性能、舒適性、動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟性等不同優(yōu)化目標執行換擋任務(wù),還可以根據駕駛情況將發(fā)動(dòng)機或電機與傳動(dòng)系統分開(kāi),在適當的 時(shí)候再將其閉合。