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自動變速器的現狀及發展趨勢探討

發布者:重慶賽之源齒輪制造有限公司 發布時間:2018/3/10 12:51:28 閱讀:次 【字體:

摘要:隨著人們生活水平的提高,汽車逐步進入了我們普通人的生活,當我國已經超過美國、俄國、日本成為世界第一汽車生產和消費國時,作為汽車核心零部件之一的變速器卻著實令人堪憂。本文就汽車自動變速器的現狀及發展作一簡單的探討。

關鍵詞:自動變速器的現狀 核心技術 發展趨勢

0 前言:

現在世界上的變速器有兩種:一種是手動變速器MT,即我們常說的手動擋。另一種是自動變速器即自動擋。根據自動擋的控制原理又可分為:液力變速器AT,電控機械自動變速器AMT,機械無極自動變速器CVT以及雙離合自動變速器DCT或DSG。

隨著人們對轎車個性化的需求以及低碳、高效、易操縱和駕駛舒適性等政策法規的強制要求,AT、AMT、CVT、DCT(DSG)等各種類型的自動變速器已在近幾年的終端市場上贏得了各種消費群體的青睞。有關專家預測,未來幾年自動變速器將進入高速剛性的持續增長期,年復合增長率將達20%以上,新車裝車比例將以35%發展,到2015年末達到50%甚至更高。

1. 全球自動變速器現狀

從全球范圍來看,比較大的自動變速器廠商有3家,它們是ZF、Aisin AW和Jatco.

ZF的中文名是采埃孚,成立于1915年,總部位于德國,是最大的傳動技術公司。ZF生產的自動變速器在歐洲品牌車上得到了廣泛的應用。奔馳、寶馬、奧迪這些德系車大都裝備ZF自動變速器。

1998年ZF在蘇州建立了ZF傳動技術公司,在那里生產商用車自動變速器。自2006年首度亮相以來,經過這幾年市場反饋試用數據的積累,以及與國內主流OEM廠商在整車動力系統電氣系統等方面的磨合引導,如今ZF系列6檔、12檔AMT體現出的駕駛操縱性、舒適性以及優異的燃油經濟性而聞名于世。國內的卡客車廠家MAN,東風汽車,青年客車,海格客車,國外的依維柯Iveco,達夫DAF、曼MAN、雷諾Renault以及沃爾沃Volvo等歐洲制造商,ZF系列商用車自動變速器都是首選。

Aisin AW中文名爰信,這是一家成立于1969年的日本公司,豐田公司擁有其22.2%的股份,它的自動變速器除了提供豐田外,還被其它整車廠商廣泛采購。1996年與唐山齒輪廠合資成立唐山爰信齒輪有限公司生產手動變速器,爾后于2003年變為外商獨資企業,2004年合資成立天津艾達自動變速器有限公司專業生產AT自動變速器。

據不完主統計,使用爰信變速器的外資品牌有:保時捷、悍馬、雷克薩斯、沃爾沃、吉普、三菱、現代、起亞、鈴木、菲亞特、阿爾法羅密歐、五十鈴、越野、大發......使用爰信變速器的自主品牌有:比亞迪、東南、長城、華晨、長安、名爵、榮威、一汽奔騰、東風風神、廣汽傳祺......

Jatco沒有正式中文名,業內稱捷特科,它的前身就是日產AT/CVT研發部。1999年從日產獨立出來聯合Jatco成立專業自動變速器公司,并在2004年正式更名稱Jatco株式會社,后來又合并了同樣獨立出來的三菱AT/CVT研發部。Jatco的自動變速器除裝備日產三菱外,還先后給現代、捷豹、通用大宇、福特、戴克、雷諾供貨。目前已在廣州建立了合資企業專業生產CVT自動變速器。

除了上述較大的三大家外,通用旗下的艾里遜自動變速器(Alison Transmission)也挺有名氣。它在商用車傳動系統領域處于領先地位。艾里遜產品有數十種型號、上百種用途,可以和超過550種不同廠家的發動機相匹配。艾里遜的軍用變速器更是以先進的技術性能、良好的維護使用性能以及卓越的可靠性令人稱贊。上世紀九十年代初期,綦江齒輪廠曾打算引進該技術,但由于種種原因最終擱淺。

如果把雙離合變速器也歸于自動變速器的話,那么目前唯一量產的是德國大眾的DSG變速器。在歐洲由于消費更為關注駕駛感受和燃油便換性DCT被認為是一個理想的解決方案。由于在換擋過程中沒有動力中斷,燃油經濟性顯著提高。有數據表明6檔DCT與傳統5檔自動變速器相比,燃油效率可增加10%。

在這里值得提一下的是俄羅斯年輕的KATE LLC公司,這家公司成立于2004年,專注于為各類汽車行業應用設計,制造與發布現代自動變速器系統。KATE為商用車提供簡潔的FT系列7AT,這種變速系統具有結構緊湊,而7個齒輪極度優化了扭矩分配,使動力損失極低,從而優化了引擎動力降低燃油消耗。同時還專為后輪傳動車設計了RL/RLX 608自動變速系統。

2. 國內自動變速器的現狀

2010年中國自動變速器進口額達40億美元,市場增長率超過35%,且呈逐年上升之勢。來自中國汽車工業協會的統計數據顯示,在國產自動擋乘用車中,幾乎100%依賴進口,準確地講是80%左右搭載的是進口自動變速器,而剩下的20%也來自外資控股的合資企業。憑借對中國市場的高度壟斷跨國公司從中國獲得了驚人的超額利潤。他們的自動變速器在中國的售價是其本國售價的3倍,更為嚴重的是,跨國公司還對中資企業自動變速器進口實行嚴格的配額限制,使得中國一些整車企業不得不因此放棄自動擋汽車的生產,同時也導致我國很多自主品牌車型在自動變速器匹配上缺乏合作伙伴,汽車自動變速器已經成為制約我國汽車工業發展的瓶頸。

據美國汽車咨詢公司CSM數據分析,過去的2013年,中國商用車市場(包括轎車SUV.MPV),自動變速器的市場份額為45%左右。中國齒輪協會秘書長王聲堂對《汽車觀察》記者語重心長地說:“加速我國汽車自動變速器研發及產業化進程,已經成為改變進口自動變速器產品獨霸市場的關鍵,也是中國汽車產業的當務之急。”

尷尬的開發,經過20余年的發展,我國的自動變速器大部份仍停留在樣機階段(包括最近吵得沸沸揚揚的某大學的“中汽1號”),并未產業化。為了攻克自動變速器技術,國家曾在863項中給予支持,但由于種種原因終未取得突破性進展,多年的實踐形成了兩種模式,一是和國外有經驗的企業合資,利用市場換技術。另一種則是自主發展。然而這兩種模式都處在尷尬的階段,現在還沒有一家企業能夠拿得出完全自主的自動變速器產品。事實上,“以市場換技術”的政策在中國汽車行業已推行多年,可時至今日,一些已經成立十幾年的合資汽車企業,其核心零部件依然依賴進口。

重慶汽車零部件及檢測技術重點實驗室主任、重慶理工大學校長石曉輝認為,中國汽車產業實際上最弱的項目就是自動變速器。手動變速器與國外先進水平雖然也有差距,但自動變速器不僅差距更大,而且不是趕不趕,而是有還是沒有的問題。

3. 制約我國自動變速器發展的核心技術

正如前言所述,自動變速器大概分為:AT、AMT、CVT、DCT(DSG)誠然自動變速器本土化的發展離不開先進的電子控制器,執行器和算法,但控制策略的制定是建立在對控制對象工作特性掌握基礎之上的。

① AT是由液力變矩器、行星齒輪機構及電液控制系統組成的液力變速器,但實際上隨著微電子技術的發展已經成為電控液力變速器,過去單純的液控AT已被淘汰。電液控制系統是無極變速器的主要部分,包括TCU、液壓控制裝置以及執行機構。其關鍵技術為液壓控制系統設計和試驗方法;比例電磁閥試驗與開發技術;速比控制技術和產品一致性和可靠性技術。迫切需要系統的液壓控制系統分析方法和設計理論。

② AMT的控制系統和執行機構

要實現電控換檔,AMT對換擋執行機構,離合執行機構及變速器加工精度要求較高,而我國目前加工工藝水平較低,即使實現了批量生產,其可靠性也還是未知

③ CVT自動變速器的核心技術

a. 濕式離合器接合過程動態特性的掌握及控制

濕式離合器是主要的摩擦組件,在包括換擋和閉鎖在內的各工況中,需要對濕式離合器摩擦片進行精確控制,其關鍵技術的核心內容是對濕式離合器主、被動摩擦片動態結合特性的掌握。

b. 金屬帶傳動的基本理論和金屬帶的制造技術。

基本理論最關鍵的是對金屬帶夾緊力的研究和控制。夾緊力直接影響到CVT的傳動效率,需要根據汽車運行狀況控制在目標值的小范圍內。金屬帶的制造,目前國際上只有博世等個別零部件巨頭企業具有生產能力,國內企業短時間實現產業化的可能性很小,鋼帶只能依賴國外采購。

④ DCT自動變速器核心技術

液壓閥總成及電控單元是開發DCT的關鍵。DCT動力傳遞及換檔過程是通過電控單元發生控制信號,控制液壓執行元件的執行動作來實現液壓控制系統則由離合器壓力控制部分,同步器壓力控制部分和潤滑冷卻控制部分組成。目前閥體,電磁閥等關鍵零部件的設計制造技術不能突破,制約了我國DCT的進一步發展。

4. 總結

面對液壓系統,各種閥體、鋼帶、控制策略等軟硬件領域的難點,其實反映的是工程技術問題,說直白點就是基礎數據的研究。自上世紀70年代末改革開放以來,為了加速我國汽車工業的發展,國家提出了引進→消化→創新的強國策略,然而回首過去的30多年,我們急功近利人心浮躁走出了一條引進→消化→山寨的中國特色之路。由于沒有領先的核心技術,核心零部件是無法山寨的,直接導致了我國汽車工業的發展高度依賴國外的被動局面。

作為在汽車行業工作了近二十年的老員工,撰寫此文以期引起眾多知音的關注和認同,希望企業政府靜下心來,用超長的毅力去持久應對,企業需要持續發展的永恒動力,政府需要戰略平臺的發展思路,我國的工程技術人員以及各科研院所的專家教授們更要專注于技術的研發與生產力的轉換,從而推動中國制造向中國創造的進程。利在當代,功績千秋!

作者:劉昌明

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