提加卡车人网签约作者:Cooling
随着时代发展,卡车驾驶员对车辆的舒适性及燃油经济性需求越来越高,传统的手动变速器操作强度大,想要提升燃油经济性对驾驶员要求高,一些路段频繁的换挡让驾驶员苦不堪言,解放左脚和右手最好的方式就是像乘用车一样配备自动变速器。在重型车上自动变速器并不是一个稀奇的东西,多年前就已经有装配自动变速器的车型销售。
装配ZF(采埃孚)AMT变速箱的四川现代创虎卡车
在重型车上最常见的变速器类型就是电控机械自动变速箱,简称AMT变速器。为何这种在乘用车上被誉为廉价、舒适性差的低端变速器在重型车上反而发扬光大呢?这就需要先了解一下目前常见的自动变速器类型。
AT(Auto Transmission)液力自动变速器
AT变速器是乘用车上一种主流的变速器,上至百万级,下至十万级的乘用车都在广泛应用这一类变速器。AT传动系统的结构与手动档相比,在结构和使用上有很大的不同,手动档主要由齿轮和轴组成,通过不同的齿轮组合产生变速变矩;而AT传动系统是由液力变矩器、行星齿轮和液压操纵系统组成,通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。
AT变速箱结构,本图片来自网络
AT变速器具有换挡速度快,起步加速平稳的特点,因前段带有液力变矩器,在起步的时候还可以进一步放大发动机输出扭矩,这个特性很符合重型车在重载起步的需求,但是AT变速器在重型车上并没有成为主流的原因和其缺点有关。
第一是结构复杂,一款AT变速器包含液力变矩器、行星齿轮、液压油泵、各种电磁阀等零部件,挡位数量多少和行星齿轮组数量成正比,挡位越多结构越复杂,过于复杂的结构在重型车恶劣使用工况环境下太显娇气;
第二是造价高,结构复杂带来的副产品必然是高成本,发动机、变速器、车桥被誉为卡车三大件,其中任何一项成本的上升对车辆售价影响非常大,和手动变速器比价格差距太大必然导致自动变速器无法普及;
第三是经济性,AT变速器因为结构原因,挡位数量很难做到多,重型车动辄12挡、16挡的数量在AT变速器上是非常难实现的,重型车挡位越多相对来讲更容易适应道路情况变化。
虽然有上述几个明显缺点,但是AT变速器在卡车上还是有应用的,例如矿山上的矿用卡车,它本身价格不菲,AT变速器拥有变矩器这个优势,价格的差异根本可以忽略不计;长期在矿山形式,多挡位的优势也不是很大;还有则是在城市配送的中卡、轻卡上有配备AT变速器,欧洲有不少车型都可以选配采埃孚(ZF)的AT产品。
CVT(Continuously Variable Transmission)无极变速器
CVT无极变速器在乘用车上也是一种比较主流的变速器,它具有动力传递线性不中断的特点,动力性和平顺性表现非常优秀。动力传递不中断这个特点是重型车梦寐以求的东西,每一次换挡动力中断背后都是油耗的浪费,特别是重型车爬坡的时候。所以才有不少技术熟练的驾驶员练就一手不踩离合器换挡的技能,就是想尽可能减少动力中断时间。
CVT变速箱,图片来自网络
CVT虽然很美好,但是因为结构原因,缺陷也十分明显。CVT传动系统里,传统的齿轮被一对滑轮和一只钢制皮带所取代,每个滑轮其实是由两个椎形盘组成的V形结构,引擎轴连接小滑轮,透过钢制皮带带动大滑轮。传动变速器都是齿轮传动,CVT却是“带传动”,就类似我们发动机的皮带一样,这种传动方式不可避免会产生一定的打滑现象,所以天生就注定不能传递过大的扭矩,而重型车发动机和乘用车发动机最大区别就是扭矩输出大,CVT无福消受,因此CVT这种变速器也和重型车无缘。
DCT(Dual Clutch Transmission)双离合变速器
双离合变速器不同的厂家和品牌会有不同的名称,但大体结构上都是类似的,传统的手动变速器前面多加了一个离合器,变成有两个离合器的变速器,离合器还分为干式、湿式等类型。最初双离合变速器应用于赛车,因为他具有换挡间隔小、传动效率高等特点,在分秒必争的赛道中,非常有优势,后来被应用到乘用车上。
因为结构上和手动变速器类似,都是通过改变齿轮组合产生来实现挡位变换。理论上来说,双离合变速器很适合在重型车上应用,但是双离合较高的故障率成为它的一个缺陷。
双离合变速箱,图片来自网络
目前为止,重型车上应用双离合变速器的只有瑞典沃尔沃卡车。2014年沃尔沃推出I-Shift双离合变速器,I-Shift双离合变速器基本上可以理解为两个齿轮箱连接在一起。当变速箱一个档位处于工作状态,下一个档位的齿轮被预选在的另一个变速箱。在档位变化的时候,第一变速箱离合器断开的同时,第二变速箱则由另一个离合器迅速结合,所以档位在变换的同时能够保证动力不间断的输出。
沃尔沃卡车I-shift双离合变速箱
业界主流 AMT变速器
通过对几款自动变速器特点简单分析,可以得出重型卡车对自动变速器的几个要求:传动效率高、燃油经济性好、操作方便性佳、结构简单、维修便利、使用寿命长、成本低。符合这几点的只有手动变速器和与手动变速器结构相同,只是多增加一套电控系统的AMT。
AMT自动变速器中文全称是“电控机械自动变速箱”,从名字就能猜到结构。简单来说,AMT变速器就是传统的手动变速器+自动换挡机构+电子控制单元(TCU)。动力传递还是和原来的手动变速器一样,只不过原来是手操纵换挡杆去改变变速器齿轮组,现在由一套电控换挡机构去代替你的手“换挡”,电子控制单元(TCU)就像你的人脑,分析什么时候需要换挡,什么时候需要减挡等需求。因为用电控换挡机构去代替人操作,AMT变速器换挡间隔时间短,速度快,动力中断时间小,就像是一个非常熟练操作手动变速器的驾驶员,因为AMT变速器对部分手动换挡能力弱的驾驶员来讲是非常有益的。
AMT变速器工作逻辑是当驾驶员通过换挡手柄、踏板等部件表达操作意图的时候,电子控制单元判断当前车辆工况,经过计算后向AMT系统各个部件发出指令,电磁阀就会根据电子控制单元指令进行工作,实现离合器结合、选挡、换挡等动作。与此同时传感器会将当前数据实时反馈给电控单元,电脑就能判断出刚才发出的指令有没有被执行到位。还有当前挡位、车速等信息会在仪表盘上显示出来。
AMT中的电脑系统相当于将掌握各种驾驶技巧及在最佳换挡时机的驾车高手的经验固化在电脑中,因而规避了手动变速器各种人为操作的随意性,因此反而比手动变速器更加省油。
2004年的时候,欧洲卡车AMT变速器普及率仅有20%;到了2008年,AMT变速器占比40%;时间到2012年,AMT变速器占用率成压倒性优势,占比80%,意思就是在欧洲见到10辆卡车,里面有8辆都是AMT自动变速器,这个比例中国估计低的吓人。
为什么欧洲人会放弃手动变速器而青睐AMT变速器,我们可以做个表格对比一下优劣,心里自然就有数。
综合对比下来,目前只有AMT变速器才是卡车的首选,传动效率高,经济性好,换挡舒适性好,易维修,价格适中,可靠性高这些优点都是其他变速器暂时不能替代的。
未完待续,在下一篇中,我将详细介绍国内外装配AMT变速箱的车辆大对比,敬请期待!