汽車傳動系統(tǒng)節(jié)能改進
2012年以來，霧霾問題在我國首都及中東部大部地區(qū)頻繁出現(xiàn)，我國的霧霾問題形成機理復雜，但與汽車離不開關系。在國家、社會對改善環(huán)境的要求下，而又不能放棄汽車這個讓我們便利的交通工具，我們需要在現(xiàn)有的技術基礎上對汽車進行改進，以盡可能地減少尾氣排放和能源的消耗。而汽車能源消耗最直觀的體現(xiàn)形式是汽車的動力性，傳動系做為汽車動力傳輸?shù)闹饕h(huán)節(jié)，提高其平順性和傳動效率并對其進行其他方面的技術改造對汽車的動力性和舒適性具有重大意義。
一、傳動系的改進策略
傳動系統(tǒng)為汽車行業(yè)發(fā)展提供了動力支持，現(xiàn)以提高傳動效率為例對汽車傳動系進行技術上的研究。
1.傳動系的組成和作用
傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)由離合器、變速器、傳動軸、主減速器、差速器、半軸等部分組成。動力傳遞過程為發(fā)動機、離合器、變速器、傳動軸、差速器、半軸到驅動輪。
離合器作為發(fā)動機與傳動系的結合工具，其由主動部分(飛輪、離合器蓋等)、從動部分(摩擦片)、壓緊裝置(膜片彈簧)和操縱機構組成。作用主要有以下幾點:①保證汽車平穩(wěn)的起步;②保證擋位改變時的順滑性;③防止傳動系統(tǒng)過載造成機件損壞。
變速器是實現(xiàn)不同行駛路況下的行駛速度改變的重要工具，主要有變速器殼、蓋、輸入軸、輸出軸、中間軸、倒擋軸、齒輪、軸承、油封、操縱機構等組成，利用不同直徑的齒輪嚙合實現(xiàn)轉速和轉矩的轉變，為實現(xiàn)變速變矩、實現(xiàn)汽車倒行、中斷傳輸動力和實現(xiàn)動力傳輸?shù)墓δ堋?br />
萬向傳動裝置是實現(xiàn)汽車傳動系動力傳輸?shù)年P鍵裝置，位于傳動軸的末端，鏈接傳動軸驅動橋和半軸等零件。
作用是在汽車車身空間、汽車軸距、裝配誤差等各方面因素引起的發(fā)動機與汽車軸線不在同一位置，解決動力傳遞過程、適應轉向和汽車運行時所產生的上下跳動角度變化問題。
驅動橋，即主減速器、差速器和半軸的總稱。其中主減速器是通過增加轉矩、減少轉速來實現(xiàn)動力傳遞。差速器是主減速器傳遞的動力傳遞給兩輪，其目的是實現(xiàn)轉彎時兩車輪的不同速度需求。半軸是將差速器的動力傳遞給驅動輪的裝置。
現(xiàn)以輕型轎車為例，從離合器、變速器以及傳動部件材料等方面分析研究汽車傳動系的傳動效率的改進方向。
2.離合器改進策略
作為發(fā)動機動力的傳遞裝置，離合器的作用是保證汽車起步的平順性、便于換擋、防止傳動系過載和降低扭振沖擊。隨著科技的發(fā)展，離合器可以分為以下幾種:①液力偶合器，也稱液力變矩器，通過油液傳動，用油液帶動渦輪實現(xiàn)動力的傳遞;②電磁離合器是通過線圈的電磁感應，通電時產生磁性實現(xiàn)動力傳遞;③摩擦式離合器又分為干式和濕式摩擦離合器兩種，根據(jù)從動盤的數(shù)量又分為單雙多盤式等種類。隨著電子技術在汽車領域的應用，一些自動離合器也應運而生，由控制單元(ECU)來代替手動的離合器操作，減少了汽車駕駛者在使用過程中的不規(guī)范操作造成的能量損失。自動離合器可分為機械電機式自動離合器和液壓式自動離合器兩種。機械式是通過ECU分析油門、發(fā)動機轉速和車輛行駛速度后控制馬達拉動拉桿驅使離合器工作的運動形式，而液壓式是用電動油泵代替拉桿。裝有自動離合器的汽車比AT和CVT汽車具有耗油低、成本低的優(yōu)勢。
3.變速器的改進策略
傳動系的動力傳遞主要通過變速器將發(fā)動機的動力以改變傳動比的方式傳遞給車輪，用來適應周圍環(huán)境的變化及自身重量的改變，在汽車發(fā)展的歷程中，汽車的變速器經(jīng)歷了從手動到自動的技術變革。
1）手動變速器(MT)的改進
手動變速器也就是通俗講的手動擋，是需要駕駛者在使用汽車時根據(jù)個人意愿和實際情況自我調節(jié)汽車的一種變速方式。它通過大小不同的齒輪在駕駛者的操控下完成高速和低速的不同動力傳輸需求。
采用新型技術進行技術升級是MT發(fā)展的道路，可采用以下幾種方法:①采用高性能的鋼材，增加齒輪的剛度，減少變速器齒輪在轉動過程中的變形磨損，增加齒輪間的結合，減少滑動產生的能量損失。②采用不同的軸承結構，用球和柱軸承結構替換錐軸承，減少齒輪轉動的摩擦錯位帶來的能量損失。③采用高性能的潤滑劑，減少換擋時齒輪的摩擦，增加契合度減少能量損失。④減少變速器潤滑油的油量，可以減少汽車在空載時能量損失6%～8%。
2）液力機械式自動變速器(AT)的改進
AT是通過液體壓力的方式傳遞和改變扭矩，實現(xiàn)控制機構的閉鎖功能。運用液體壓力和齒輪傳動與電控系統(tǒng)相結合實現(xiàn)速度的改變和扭矩的轉換。
寶駿630采用了新型的6AT變速器，改變4AT的變速箱結構，在材料上運用耐久材料，又運用空擋怠速控制技術和通用的行星齒輪組專利，增加了換擋速度，平順性更好，在油耗方面與4AT相比更加經(jīng)濟。且配合通用公司的DVVT發(fā)動機運用的可變進氣道VIN技術，實現(xiàn)了較高的燃油經(jīng)濟性。
奔馳研發(fā)了9G－TＲONIC變速器，把齒比擴大到了9．15，發(fā)動機的轉速被有效地降低，節(jié)油效果較好。采用了雙扭減振和離心技術保證了舒適性，運用最新式的行星齒輪直控單元，使齒輪控制迅速;在材料方面采用了新型的鋁合金材料，將整車質量減小;在箱體中采用了兩個油泵，鏈傳動的離軸式設計主油泵在保證潤滑的同時增加了冷卻效果。
3）無級變速器(CVT)的改進
CVT是通過傳動帶將動力傳遞給一個可改變槽齒寬度的棘輪完成動力的傳遞，達到變速的目的。
奧迪公司提出了對CVT進行改進，用鏈條作傳動方式，能實現(xiàn)更大的扭矩，但噪音大。傳動比的范圍越大，對提高燃油經(jīng)濟性更有利，所以CVT的最大傳動比為7.7，燃油經(jīng)濟性能相對較好。
4）機械式自動變速器(AMT)的改進
AMT是在原來的固定軸式有級變速器的基礎上增加了自動控制機構，即ECU。簡單的就是在手動變速箱的基礎上增加電控離合系統(tǒng)和電控換擋系統(tǒng)。
AMT繼承了MT的優(yōu)點在燃油經(jīng)濟性方面比傳統(tǒng)的4AT相比，油耗降低20%～30%，這是一個相當可觀的數(shù)據(jù)，AMT相比于MT減少了不熟練駕駛者在操作時的燃油消耗，但舒適性與其他車型相比略差，在換擋時存在頓挫感，一直沒有被廣泛使用。
5）雙離合器自動變速器(DCT)的改進
DCT變速器通過兩組被自動控制的離合器交替工作，實現(xiàn)無時間間隔換擋。
2012年東風與格特拉克這個變速器巨頭展開了4年的合作，由格特拉克研發(fā)的6速DCT150與東風A14TD缸內直噴發(fā)動機成功匹配，并裝備在東風風神AX5上，這款格特拉克的第三代DCT是世界上第一款小扭矩濕式雙離合自動變速器，質量相對較輕，適合小排量的發(fā)動機，同時采用電機驅動適時精確控制換擋時機，能使發(fā)動機在較長的一段時間內保持較低速度運轉，效率高，更加省油，在離合器方面采用了格特拉克獨有的微滑摩技術，摩擦器片和摩擦片之間會有一層油膜，能緩解發(fā)動的瞬時轉速。
4.傳動裝置材料的改進
運用于汽車的材料可以分為兩大類:(1)用作汽車構造的結構材料，主要有鋼鐵材料、合金材料、復合材料、非金屬材料;(2)汽車工作過程中的功能材料，如:磁性材料、保溫材料、傳感器材料和電子材料等。
鋼鐵材料是汽車制造的基礎材料，但是隨著科技的進步，一些強度更高、彈性更好、剛度更好的高分子材料被逐漸研究出來，給汽車輕量化設計提供了技術支持。占汽車重量很大部分的傳動系也應采用新型的輕量化材料來減輕汽車自重，這些輕量化材料有低密度和高強度兩大類，低密度的包括鋁、鎂、鈦合金、復合材料(鋁基、鎂基)，高強度的有高強度鋼、高強度不銹鋼、高強度鑄件等。
二、未來傳動系技術發(fā)展方向
根據(jù)我國的基本情況，汽車的離合器仍然存在不足之處，研究新型的離合器很有必要�，F(xiàn)在一種新型的粉磁離合器正在被研究用于汽車，粉磁離合器通過改變輸入電流的方式改變輸出轉矩，當電磁線圈通電后，磁通形成閉合回路，流動的磁粉凝固，當磁場強度足夠大時，磁粉就足夠堅硬，電磁鐵和從動盤之間形成磁鏈，電流越大，磁鏈越多，足夠多的磁鏈回到主動部分與從動部分結合起來，電流消失，磁鏈消失，兩者分離，實現(xiàn)了離與合。這種離合器性能優(yōu)越，對轉矩的控制精度高，磁粉耐高溫性能穩(wěn)定，使用壽命長;使用鋁合金結構散熱性能好，質量輕，啟動時無振動、無沖擊、無噪聲，響應速度快，輸出轉矩恒定，平順性較好，但多運用于工業(yè)設備以及機械加工，在車輛上應用很少，鑒于其優(yōu)點，是未來離合器研究的一個方向。
變速器在傳動系中的比重更大，根據(jù)國家對乘用車平均燃料到2020年實現(xiàn)每百公里耗油5L的目標規(guī)劃，研究CVT和DCT等高效節(jié)能變速器、多擋化變速器以及速比優(yōu)化是我們汽車的技術選項。
近年來，混動力汽車在國家的大力支持下發(fā)展迅速，主要有單電機并聯(lián)、雙電機混聯(lián)和動力分流三種，豐田THS和通用Voltech2采用了分流混動變速器結構。目前新能源汽車還處于起步階段，現(xiàn)在國內主要發(fā)展插電式混動，在大電池的幫助下，規(guī)避了單電機并聯(lián)和雙電機混聯(lián)的工作效率低劣勢，所以混動汽車的發(fā)展也必須提上日程。
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