富国基金马全胜简介:不一样的便捷 汽车AMT变速器技术解析

文章要点：

AMT的优点和缺点同样明显

电-液执行器的AMT变速器目前在小车中是主流

电动执行器的AMT变速器有很大的发展空间

    现在市面上的车型采用的自动变速器形式很多，除开最常见的就是以液力耦合器为基础的AT变速器，CVT无级变速器、DCT双离合变速器目前都在不少车型上能够见到，而今天我们要介绍的则是大家能接触到的，常见于小车和商用车的AMT变速器（对于较为特殊的序列式变速器我们将单独进行介绍）。

    AMT的研发始于20世纪60年代，伊顿、戴姆勒·奔驰和斯堪尼亚等是研发AMT变速器的先驱。所谓AMT变速器是在普通手动变速器的基础上，主要改变机械变速器换档操纵部分（对变速箱壳体、拨叉、换挡轴、换挡指等进行优化设计），即在总体传动结构不变的情况下通过加装TCU控制的自动操纵系统来实现换挡的自动化。因此AMT实际上是由一个机器人系统来完成操作离合器和选档的两个动作。由于AMT能在现生产的机械变速箱基础上进行改造，生产继承性好，也就具备了操作方便、成本较低、经济性好（传动效率高）等优点。现在的AMT自动变速器类型也有不少，如果以执行器区分，常见的装车的有电-液，电动和电-气三种方式。

电-液执行器的AMT变速器
优点：技术成熟，在小车上应用广泛
缺点：液压装置对环境适应性较差，容易泄漏

    以马瑞利速选器（SELESPEED）为代表的电-液执行器核心AMT变速器，已经在诸如奇瑞QQ3、瑞麒M1、雪佛兰赛欧等车型上广泛得到应用，它主要是在发动机控制单元ECU和变速器控制单元TCU的控制下，由液压泵驱动液压油提供动力，液压油进入选换挡机构和离合器阀体中，实现选挡、换挡和离合器的分离结合。

以电-液执行器为核心的AMT变速器结构示意图，浅色部分为机械变速器，深色部分为AMT执行器单元

以电-液执行器为核心的AMT变速器控制原理示意图

    为整套电-液执行器提供液压动力的单元由直流电动机和齿轮泵组成，马瑞利的液压系统通常工作压力范围在38到52bar之间，控制单元通过继电器控制直流电机，当蓄能器压力低于38bar时，电器闭合，电动机开始工作，蓄能器压力升高到52bar时继电器断开，电动机停止工作。

执行器的动力单元组成：1、电源线缆，2、齿轮泵，3、电动机，4、支架，5、液压油回流，6、液压油输出（至液压油箱），7、油泵驱动轴

MG3上的AMT变速器液压系统储压罐（箭头所指右下角黑色圆形物体）

    液压油进入执行器之后，通过电磁阀控制不同的油路，推动多个活塞实现选挡、换挡以及离合器的分离、结合，其中油路又分主油路、控制油路和回油路，主油路指指从动力单元到控制电磁阀之间的油路，控制油路是指从电磁阀到选换档组件压力腔的油路，而回油路是指从选换档组件压力腔到油壶之间的油路。

液压执行器内部油路示意图：红色油路为主油路；粉红的为控制油路；黄色的为回油路。

控制用的电磁阀由比例电磁阀和开关电磁阀组成：比例压力电磁阀（黄色）用来控制离合器执行元件；两个（EV1和EV2）比例流量电磁阀（橙色）来控制换档；电磁阀（粉色）用来控制选档

    除开变速器控制单元TCU、发动机控制单元ECU和液压执行器本身之外，还有多个传感器提供发动机转速、加速/制动踏板位置、换挡杆位置、离合器位置、车速、液压系统油压等数据，经过高速运算，明确车辆和发动机所在的即时状态，为实施各项操作打好基础——电子控制单元TCU根据电子加速踏板位置、制动踏板状态、车速、发动机转速等等信息直接控制离合器和自动管理档位变化。在换档过程中，发动机电控单元ECU接到TCU通过CAN发来的换档信息，会同步地控制发动机扭矩（当离合器分离时扭矩下降，当离合器闭合，换档完成时扭矩增加），使整车在最佳工况下运行。

TCU（左）和ECU（右）在行车过程中是协同运作的

    电-液执行器是研发历史较长的AMT变速器执行器，它在很多小车上已经得到了长时间的应用，技术已比较成熟，不过由于液压系统受到外界温度的影响很大，而且换挡机构本身工作次数多，一旦密封件出现问题就是出现液压油外泄，影响变速器正常工作的情况，同时液压系统的反应也相对较慢，不如电机驱动来得迅速。

 
MG3也采用了电-液执行器为核心的AMT变速器

    目前采用马瑞利电-液执行器的AMT变速器在国内应用最为广泛，其中马瑞利已经和上汽成立合资公司，为马瑞利的AMT变速器提供配件，而奇瑞等自主企业也开始研制AMT变速器，出于成本因素，这类AMT变速器预计今后将更多出现在A00、A0级国产车型上面。此外，国内也有采用电-液执行器的AMT变速器应用于大客车上面（如ZF的AS Ttronic 6速AMT变速器），相比原来多采用的4AT变速器，在经济性和平顺性上面都有提升。

电动执行器的AMT变速器
优点：电动执行器的换挡、换挡、选挡速度优于电-液式执行器，体积和重量小
缺点：变速器型号少，应用不广

    来自德国的舍弗勒集团旗下的卢克（LUK）和格特拉克集团都在国内生产采用电动执行器的AMT变速器产品，这类AMT变速器的特点是采用电机驱动执行器，电动机配合带动蜗轮蜗杆机构机构实现档位、离合器的位置切换。其优点是换挡、选挡速度优于电-液式执行器的AMT变速器，同时没有了执行器上的液压装置，结构更为紧凑简单，体积和重量更小，但目前变速器型号选择余地小，应用范围也相对有限。

LUK的电动执行器AMT变速器（ASG）

执行器外观（蓝色箭头方向为选挡方向）

执行器内部结构示意图

    除开选挡和换挡之外，ASG变速器的离合器的结合分离也采用电机驱动，电机带动蜗杆推动液压主油缸，通过液压油管带动副油缸，副油缸推动离合器拨叉完成离合器的分离和结合。由于不用借助离合器踏板的机械结构完成这一系列动作，ASG的离合器伺服机构也更为紧凑。

 
海马丘比特采用了格特拉克生产的6速ASG变速器

    电动执行器的AMT变速器在国内尚处于起步阶段，江西格特拉克目前已经开始生产采用电动执行器的6速AMT变速器，额定输入扭矩155牛·米，景逸1.5AMT和海马丘比特就采用这种变速器，此外，诸如重庆青山、南京奥联的国内企业也开始为江淮同悦、长城腾翼C30等一些自主品牌车型匹配此种电控执行器的AMT变速器。从长远看，只要解决电机的可靠性问题，电动执行器的AMT变速器还有很大的发展空间。

电-气执行器的AMT变速器
优点：大大提升驾驶的便利性，降低驾驶员的疲劳程度，减小机件的不必要磨损
缺点：需要专门供气机构，体积重量大

    最后这类变速器可能大多数网友平时很少接触，因为普通的大客车都很少使用这类变速器，它们更多地出现在重卡和工程机械上面，尽管也以普通机械变速器为基础，但是它们的执行器由压缩空气推动，也就是下面介绍的电-气执行器的AMT变速器。

采用电-气执行器的重汽SmartShift变速器结构示意图

SmartShift变速器实物

    相比其他乘用车所用的AMT变速器，这类电-气执行器的AMT变速器工作状况要复杂许多，因此需要由发动机传感器、油门踏板位置传感器、车辆制动状况、车辆载荷、道路地面状况等提供信息，电控单元综合以上信息选择最合适的挡位来完成换挡动作。它的最大特点就是用压缩空气推动主、副变速箱实现多达12-16个挡位的切换。

重汽的SmartShift变速器挡把，其中F为功能按钮，N空挡，“+”、“—”则为加减挡，C为爬行模式，E/P为经济/动力模式切换，M/A为手动/自动模式切换

    这些专为商用车设计的AMT变速器大大降低了重型汽车驾驶的难度，同时也减小了驾驶员的劳动强度，应该说还是非常便利的，同时也避免了一些误操作对车辆机件造成的不必要磨损；而它的缺点就是需要压缩空气泵为执行器供气，重量颇重，占据了很大的空间，因此不具备在没有气源的中小型车辆上安装的条件。

电-气执行器的AMT变速器在国产商用车已经得到初步应用

    国内的主要商用车变速器生产商如法士特、苏州采埃孚（ZF）、中国重汽、一汽等都先后研发了采用电控气动执行器的AMT变速器，虽然还存在稳定性和成本的一些问题，但是从现在物流和商用车的技术日渐提升的趋势看，这类重型AMT变速器依然有很大的应用空间。

结语：

    选择一款自动变速器涉及到成本、动力和产品战略等多个方面，从电-液执行器的变速器使用效果来看，并不是特别理想，尤其是漏油和换挡的延迟为不少用户所诟病，从国内复杂的使用环境来看，电-液执行器已经很难满足需求了，在保障关键部件质量的情况下，电动执行器的AMT变速器更适合小车产品的使用，而对于排量更大的乘用车和商用车来说，研发更为稳定的电-气执行器的AMT变速器目前看还是较好的解决办法。此外，AMT的核心技术是单片机控制，电子技术及质量将直接决定AMT的性能与运行稳定性。