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机遇\挑战

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随着技术的不断创新以及中国汽车市场的快速发展,汽车对自动变速器技术的要求也越来越高,各国汽车企业及变速器公司都在加快开发或引进生产各种先进的自动变速器。中国本土的汽车企业和研究机构对变速器的研究也已经达到相当的深度。一汽集团在DCT变速器的研究上取得了突破,开发并生产了新一代的7速D CT变速器;吉利汽车收购澳大利亚独立变速器企业DSI走出了一条研发的捷径;奇瑞公司集成创新CVT即将批量生产;世界各知名公司也纷纷在中国建设研发中心和生产基地。各种变速器类型的运用在中国形成百花齐放的局面。2010年4月23-24日,中国汽车工程学会(sAE-CHINA)举办了第二届国际汽车自动变速器技术及中国产业化研讨会,针对自动变速器的各项新技术进行了研讨,介绍了各种变速器研发解决方案、零部件创新技术,新型混合动力变速器总成、变速器和零部件的应用开发和制造技术等。其中重点是围绕节能环保,低碳降低油耗的目标,介绍了国内外各大公司目前及今后在自动变速器技术方面的进步和创新。

一、自动变速器发展现状

目前市场上的主流自动变速器类型有传统的AT(4AT/5AT/6AT),还有CVT、DCT、AMT等等,国内主要的变速器类型及份额如表1所示。

各供应商的市场份额如表2所示。

目前我国的自动变速器装车率在30%左右,但轿车自动变速器市场将会持续增长,到2015年市场份额将达到450―520万台,目前自动变速器市场上以AT为主,且多为国外供应商提供,自主产品份额低于1%,未来发展空间巨大。随着第三阶段的燃油消耗法规的即将实施,预计2012年仅仅依靠追求发动机来节油达到法规限值是不够的,而需要采用新型的自动变速器的技术来达到。AT的技术也在发展,目前大多数已经装备6AT,还在向7AT。8AT方面发展,也是新型变速器进入市场的挑战。根据对AMT、DCT、AT、CVT的燃油经济性。成本、整车布置方便性、扭矩容量、起步性能、换挡舒适性、平台化潜力、生产实现性、现有资源利用、技术风险等方面做综合对比,D CT具有综合优势,也最适合中国的国情和技术条件。

二、新一代的自动变速器技术

来自中国一汽、吉利、日产、吉孚动力、博格华纳、博世、格特拉克、采埃孚、舍弗勒、加特可、马瑞利、德国大陆、里卡多、艾尔维、・盛瑞、森萨塔、NTC、艾菲、中国石化、路博润、VAR旧OX等公司,在研讨会上分别介绍74自公司最新研发产品的技术特点,向环保低碳的目标,设计更加优化的自动变速器。下面将介绍这些公司新的设计理念和技术情况,从中可以看出今后将要装备车辆的自动变速器的技术特点,对于售后的技术人员也需要未雨绸缪,做好准备。

1 DOT异军突起

(1)一汽集团自主研发了DCT自动变速器。与传统AT相比,DCT节油潜力在10%以上,是轿车低碳化的重要措施。一汽集团自主开发的7DCT自动变速器,可以实现7个前进挡、1个倒挡。在设计结构上,通过合理的齿轮数量实现7个挡位,结构紧凑,自主创新,已申请发明专利;R挡和2、4、6挡同在偶数挡输入套轴上,1、3、5、7挡在奇数挡输入轴上,1挡和R挡切换速度快,起步速度快;轴系为多点支撑,刚性好;偶数挡输入轴套固定在主壳体上,降低了工艺难度;驻车制动系统布置在中间轴上(申请专利),系统受力小,双离合器与减振器集成一体,倒挡轮采用偏心安装方式(自主创新,申请专利),提高壳体扭转刚度。7DCT-350R还具有扩展匹配为混合动化技术,把驱动电机布置在变速器后部,或者发动机前部布置电机和7DCT后部布置同时采用,可以根据设计要求选择不同的混合动力形式。另外自主创新的7DCT是一个完整的乘用车DCT产品平台,预计将会有三个系列产品,5FDCT-180F面向A00级(车重800kg)和A0级(980kg);7FDCT-270F则面向A级车(1200kg)和B级车(1500kg);7DCT-350R则主要匹配C级车(1800kg以上)。可以看出一汽集团自主研发的7DCT技术是比较领先的,7DCT的结构与生产工艺能与MTOt-线生产,质量80kg,尺寸长800m m,且其零部件、模块均可上下兼容,在未来批量上市后会带来良好的成本控制。据透漏7DcT会首先应用于一汽的一款C级车上,上市时间目前是秘密。

(2)吉利汽车研究院的陈勇博士介绍了吉利DCT开况,目标是自主开发高功率高动力和舒适性、平台化、轻量化及低成本的DCT,掌握核心技术。目前吉利收购了澳大利亚DSI公司,为其开发AT和DCT提供了强有力的支持。吉利目前开发的7DCT250(F-F)已经做出样机和做台架实验阶段。陈勇博士表示中国今后DCT技术会广泛应用,吉利采用7速DCT的考虑也是基于2015年后严格的排放法规做出的选择,因为目前采用6速DCT也是可以达到要求的。

舍弗勒公司也展示了其7DcT的产品,如图1所示。

2 CVT当仁不让

CVT自动变速器技术也是不错的选择,CVT的核心部件是钢带(钢链),Av形橡胶带CVT到V形金属带CVT再到滚轮转盘式CVT,摩擦传动CVT的研究已持续了整整一个世纪,尽管摩擦传动无级变速器的发展已经达到很高的水平,也已经装备汽车,达到了实用的水平。但齿轮变速器依然占据着半壁河山,这至少说明了几个问题。无级变速(CVT)是汽车变速器始终追逐的目标;摩擦传动CVT实现大功率的无级变速传动是较为困难的;关键的零部件受控,扭矩受限制。但是通过材料研究的进步,也在逐渐克服困难。LU K公司开发了新一代的CVT,设计了模块化的链条,LK08系列(LK3708、LK3308、LK3008)。传输扭矩值提高,最高达可500N・m,另外还采用了孔式扭矩传感器代替两级式扭矩传感器,优化锥盘母线,由直线变为曲母线,倒挡为链条传动和机械式同步啮合。

博世公司对CVT的燃油经济。陛进行了改进,如采用了高效的两级油泵,减少油泵所消耗的发动机的能量,CVT还可以与混合动力完美结合,可以容易地布置起停系统和电子驱动的应用。

CVT的另一创新。在技术创新上总是有新颖的思路,让我们眼前为之一亮。德国G I F公司创新地开发了锥环式CVT自动变速器KRG(The Cone RjngTransmission)。锥环式自动变速器是采用两根圆锥轴平行安装,在两轴的锥面间放置一特殊钢制圆环,通过改变圆锥环的位置来改变传动比,锥环起到传递扭矩的作用。该CVT结构非常简单,设计新颖,属于G I F公司专利,未曾在车辆上应用。该变速器的油也是特殊的。如图2所

示。

3 AT宝刀未老

在自动变速器的发展趋势逐渐向DCT、CVT、AMT等方向发展时。传统的AT也并没有停止脚步。根据统计,2008年市场上的自动变速器几乎100%依赖进口,进口额约30亿美元。要改变依赖进口,必须自主设计开发自动变速器。山东盛瑞传动股份公司在本次研讨会上了其自主开发的一款8AT自动变速器。选择传统的AT进行研发是基于这样的判断:中国市场需要低成本、低油耗、低输入扭矩、高换挡品质的自动变速器。且中国城市的车辆处在长时间低速行驶。传统AT技术成熟,而具有8个前进挡,低输入扭矩,带有液力变矩器的传统自动变速器将是不错的选择。盛瑞公司的徐向阳博士介绍了自主开发的300型8AT的主要技术特点:2轴齿轮系统,3个行星排,3对连接齿轮,5个换挡元件,实现8个前进挡和一个倒挡,可匹配1.6-3.0L发动机,最大输入扭矩达300N・m。根据研发进度可知,2010年2月完成了工程化和A样机制造,B样机将于2010年11月完成,2011年中期完成c样机研制,8AT量产的时间将在2011年底。另外该8AT也可以扩展设计向混合动力车型匹配。巧合的是,艾尔维公司展示了一款前置横驱中度混合动力自动变速器,如图3所示。

4 AMl风华正茂

除了如上的几种自动变速器的类型,还有一种更加简单的自动变速器,即AMT。 AMT最早运用在F1赛车上,可以实现对MT的离合器自动操纵和自动换挡控制。AMT的技术优势非常明显,几乎具有低成本(单价和投资成本)、低油耗、低重量、低排放、开发时间短等MT的所有优势。对消费者而言,其后续维护费用相比其他类型自动变速器也是最低的。上海上汽玛瑞利公司研发了最新第四代的AMTo众所周知,马瑞利第一代的AMT基本功能是控制10m s单一换挡任务功能,换挡驱动为开环控制,2000年开发第二代AMT200系列保持了10ms单一任务,换挡驱动实现部分闭环控制,通过阶梯式打开离合器,引入动力传动系统转矩波动来实现动态同步。2005年推出的第三代300系列,实现了2/10/100ms多任务。换挡全闭环控制,液压和机械系统模块化控制,提高换挡舒适性;第四代AMT的特点:不受限制的蠕动功能,没有离合器打滑;具有在二挡低扭矩起步,更好更快的1-2、2-3换挡,更好的整车加速性能。另外新一代的AMT是基于特别速比设计的变速器,提出了新的P-AMT概念,为了提升低挡位1-2、2-3换挡舒适性能,增加一套扭矩中断填充装置,在飞轮和差速器间加装一套行星齿轮,如图4所示。对行星机构制动某元件来达到动力传递,并加装一制动电磁阀,未来在菲亚特Punto 1 3mjt车型上装配,2012年上市。

AMT可以应用在混合动力车辆上,把电机布置在与输出轴相连,换挡时电机能够给车轮提供扭矩,填充在离合器打开时的扭矩中断。电机可以在需要时单独或与发动机共同驱动车轮。如N5所示。那么由此可知,AMT是最简单有效的自动变速器,第四代AMT和P-AMT对C级和D级车来说是最有价值的变速器;对混合动力车、电动汽车和star-stop车(轻混合),AMT在舒适性、功能灵活性、效率方面都是不错的技术选择。

三、其他相关新技术

燃油排放的降低,是新的技术产生的因素,目前的混合动力总成的系统越来越复杂,而技术的可能性也越来越多,比如实现器、执行器,同时传感器、变速器油等,随着技术标准的提高也在不断地提升,相关新技术也是层出不穷。

1 新型传感器技术

变速器中,齿轮、离合器的控制,离合器的接触控制,还有换挡的控制,所有这些需求都需要传感器的满足,新型变速器传感器在本次研讨会上也成为了一大亮点。

艾菲发动机零件有限公司为世界各大变速器生产商提供各种不同的传感器技术,能够满足他们的具体技术需求,现在已经基本实现从独立传感器到机电模块的转型。对于新型传感器,每一种都有不同的使用范围。新的LVDT技术,是目前一种非常先进的DCT的速度和定位传感器技术,不仅传感器本身的效率得到了极大的提升,而且最主要的是从很大程度上改善了车辆的运行效率。VTRS双线的速度感应器,集成了位置、速度、温度、压力传感器的所有功能,放在同一个模块当中,同时还把记忆,像类似的触动器以及驱动器放在同一个板块当中。这些新型高度集成的传感器,对于提高自动变速器的性能、降低二氧化碳的排放和减少油耗,无疑都将会起到很大的促进作用。

2 变速器油新性能

变速器油作为变速器的关键零部件,发挥着相当重要的作用,尤其是自动变速器,一种好的油可以使变速器达到更好性能。变速器由于原理的不同,对变速器油提出的要求也不同;即使是同种的变速器,不同的传送形式,对油品也会提出不同的要求。除了低温流动性、剪切性、热氧化、抗摩和抗暴性能等共性要求,耐久性、抗抖动性等特殊性能要求,对油品也提出了更高的要求。油品的低黏化是实现变速器节能的一种很重要的方式,所以一个最大的趋势,就是变速器油品的低黏化。中石化开发了新型的自动和手动变速箱油。与传统相比较,新型手动变速器油在性能上有很大的提升,从很大程度上降低了摩擦系数,具有很好的摩擦性能的保持能力。新型自动变速器油在抗抖动性能、摩擦耐久性、低温性能、抗剪切能力等方面更是发挥了极大的作用。

本次研讨会上,需要回答的一个重要问题是:对应未来的排放法规和动力总成系统的较高要求。变速器的应对策略是什么?又要通过那些方面来实现?《国家乘用车燃料消耗量评价方法及指标》标准(以下简称第三阶段标准)即将,标准制定的油耗限值比第二阶段下降20%。到2015年,全国平均乘用车燃油消耗量将降为7L/100km左右,与前两个阶段最大的不同是,第三阶段标准不再以单一车型作为评价对象,而是将汽车企业作为整体进行评t#o这里释放7--个重要信息,一个企业所量产的车型中可以有超过标准的大排量车型,但要达到限值要求必须生产出其他的低排放的车型,包括节能小排量车型、混合动力车型,电动车型等,把超过标准的那部分给平均过来。众所周知,中高级车型的销售好和利润丰厚,但是一个2.4L排量的轿车综合油耗就在9N10L门00km左右。围绕节能和环保的主题,通过研讨,对动力总成(变速器)而言,大致有如下的要求:

1 降低(低碳化):要不断降低油耗和降低排放,满足日益严格的排放法规。

2 增强:增强驾驶者的灵活性,驾驶的舒适性。

3 减小:减小总成的重量,降低成本费用,减小设计空间、尺寸。

4 增加:要增加实现额外的功能,扩展实现混合动力化功能。

汽车自动变速器的发展在不断深入,MT、AT、AMT、DCT、CVT,哪些自动变速器会成为市场主流的选择?综上所述,MT的份额会下降,传统AT的技术仍然在发展进步,但将是下降的,AMT、DCT、CVT会逐步上升。各自占领一定的市场份额。科学技术的发展没有止境,艾尔维公司发明了4象限动力整合变速器,可以配置在混合动力汽车上。这些包含未来技术的总成存在的一个关键的问题,就是和目前传统的汽车产品相比,究竟是否具有更高效的低碳效能。所以节能、环保、高效、兼容性强的自动变速器将是今后的发展主题。