3、 HMT的结构和性能特点分析
HMT是由液力变矩器和液压操纵换档变速器组成。
HMT和AMT对比主要差异是:
3.1 起步装置以液力变矩器代替主离合器
变矩器传递扭矩与泵轮转速成平方关系,在发动机低转速时传递力矩小,它解决了内燃机不能有载启动问题,具有不需操纵,只需加油门就能自动起步的功能。通过长期使用证明液力变矩器对汽车来说是一个有效的部件,它具有以下优点:
●自动变矩,起步时扭矩自动增加,提高起步性能,行驶时能自动适应外界阻力的变化。扭矩和牵引力随油门踏板变化很容易操纵调节,特别是低速起动或爬坡时,使得驾驶容易方便。
●起步加速和换档平稳,降低传动系统动载荷,延长传动系统寿命。
●阻隔发动机扭矩不均匀性引起的振动,降低噪声,提高乘坐舒适性给人以驾驶平稳高级的感觉。
●防止发动机因过载而突然熄火,提高车辆的通过性。
变矩器主要缺点是传动效率低,增加油耗。在变矩器应用的初期,人们存在着一种错误认识,认为变矩器能起自动变矩作用,因此最初的HMT变矩器的失速比很大,变矩主要靠变矩器来实现,而变速器是辅助的,因此档位很少,最初只有两档,后来才逐渐明白,要靠变矩器提高变矩比,必然会导致变矩器油耗增大,是行不通的。HMT适应外界阻力的变化变速变矩主要还得依靠变速器。因此HMT的变速器档位数在不断增加,从2档发展到3、4档,目前高档轿车采用5档,并有可能发展到6档。而变矩器的失速变矩比降低到2以下,以提高其最高效率。
同时对变矩器的作用也有了进一步的明确,它仅在起步加速和换档过程中起有效作用,在稳定行驶时不起什么作用,反而使油耗增加。因此采用闭锁离合器,将变矩器闭锁成机械传动,以提高效率。刚开始采用闭锁离合器,其闭锁区域仅限于高档位、高车速和低油门较狭窄的区域。因为在低档区域变矩器闭锁后,发动机转矩不均匀产生的振动没有经过液力传动减振直接传给机械传动系,会产生振动和噪音,影响乘坐的舒适性。为了解决燃油经济性和驾驶平稳性之间的矛盾,使得闭锁区域向低速档、低车速和大油门开度领域扩展。最近在轿车上大多采用了闭锁离合器微小打滑控制,使得油耗稍有增加,但驾驶平稳性大大改善。
从上面分析可知在汽车上使用液力变矩器已经日趋成熟,尽量解决其传动效率低的缺点,发挥其传动平稳、自动增扭的优点。在变矩器的设计上采用了先进的三维叶栅理论,对循环园形状、各叶轮的叶片和形状进行优化设计,合理确定变矩器力矩系数,使变矩器和发动机匹配优化,改善其共同工作的经济性和动力性。
从制造角度来看,变矩器制造不算复杂,成本不高,从使用角度看,变矩器工作可靠,使用寿命长。
3.2 从整体控制系统来看
●AMT:机械变速器换档是同步器+杆杠拨叉+电液操纵机构。操纵过程由电信号→液压信号→再通过机械机构(杆杠和同步器)来换档
●HMT:动力换档变速器换档过程由电信号→液压信号,直接控制换档结合元件的结合与分离。
3.3 从AMT和HMT换档操纵方式来看
(1)HMT换档操纵方式比较简单直接,电信号转换至液压信号直接去控制结合元件换档,而AMT转换至液压信号后,再需要通过机械机构去控制换档,显然比较麻烦。
(2)AMT是开关型操纵(分离和结合);HMT是比例型的操纵,可控制一个结合元件的逐渐分离,另一个结合元件的逐渐结合。这样就可以控制换档过程的搭接和平稳过渡。
如果AMT和HMT都采用定轴式变速器(本田HMT就采用定轴式)从结构复杂程度和制造难易程度来说,HMT并不比AMT差。
应该说HMT采用油压控制结合元件换档要比AMT采用液压机构同步器换档性能要好,而且结构并不复杂。
目前不少HMT具有手动模式,在手动模式下HMT相当于动力换档变速器,即所谓手动与自动一体的变速器。它具有普通机械变速器的效率高、人工选择换档等特点,但换档操纵却大大简化了。
从以上分析可知,HMT在性能上优于AMT,这也就说明了为什么HMT是AT的主流。
我们认为HMT可选择的多种工作模式,操纵驾驶容易方便,起步换档无冲击,驾驶平稳,振动噪声低,给人以舒服和高档的感觉,它特别适用于高档轿车。随着HMT的不断改进和完善,对一般驾驶者来说,其动力性能和经济性能也不比AMT差。
4 CVT的结构和性能特点分析
CVT有多种形式,这里仅对具有代表性的推块式V型金属带式来进行分析
4.1 CVT的结构组成
(1)起步装置,有以下3种形式:
●电磁离合器:重量尺寸大,热负荷能力低,一般仅用于微型车辆上;
●电子控制式湿式摩擦离合器:结构尺寸小,响应快,能量损失小,在有些轿车上采用;
●液力变矩器:起步扭矩大,坡道起步性能好,驾驶容易方便,微动性能好(进出车库),而且能阻隔发动机扭矩不均匀所引起的振动和冲击。因此,目前CVT也比较倾向于采用变矩器。
(2)推块式金属V型带无级变速装置。
(3)前进后退换向机构,有行星式和定轴式两种。
4.2 CVT和HMT的比较
从性能上看,CVT是无级传动,能最大限度地利用发动机特性,提高动力性和经济性,同时变速平稳,行驶性能和驾驶感觉都好,HMT是有级传动,为了改善性能必须增加档位数,目前已增加至5档,与CVT性能较接近,但仍稍有差距。
(2)从结构制造上看,CVT上仍采用变矩器,还需要前进后退转向机构和液压操纵摩擦结合元件。从结构制造复杂程度上看两者差距不大,目前来看CVT制造成本稍高。
(3)CVT作为新产品,从诞生、发展到成熟需要经历充分时间考验和使用证实;对用户来说要有一个认识、信任和接受的过程。目前CVT产品尚有不成熟尚需改进的地方。
●金属带的结构形状和参数还在不断改进和完善,其传递扭矩的能力在进一步提高。
●在变速过程中,带的轴向偏移会造成主从动轮的带平面中心线不在同一平面上的现象。此现象会使带在运转过程中发生扭曲,在带轮的入端和出端造成冲击,使噪声增大,传动变的不平稳,并会使带的寿命急剧下降。为解决此问题,目前采用与金属带相接触的带轮的锥面形状进行修正设计。但是最好能使主从带轮两侧对称轴向移动,使两轮带平面中心线不产生偏移。
●在使用上曾出现不够理想的地方,例如起步和低速行驶时会感到有种CVT独特的滞涩不圆滑的感觉,在紧急停车后再起步时,偶尔会发生低速无法起步的现象。
●从控制系统来看,包括变速控制,带夹紧力控制和起步控制等都有不够完善的地方。从目前来看,CVT尚未替代HMT大规模使用,主要是因为与HMT相比,性能没有明显突出的优越地方,尚存在不够成熟的地方,而HMT已有60多年的生产制造使用历史,性能相当完善,产品相当成熟。因此虽然很多厂家都在研究、试验、试用CVT,并进行了批量生产,但仍对CVT抱谨慎态度,从目前来看,HMT的主流地位尚未动摇。