汽車自動(dòng)變速系統(tǒng)的能源效益及可靠性

　　對(duì)于購(gòu)買汽車的人來(lái)說(shuō)，可靠性及燃油效益是僅次于價(jià)格的兩項(xiàng)重要考量因素。毫無(wú)疑問(wèn)，對(duì)于新車主而言，最可怕的事情莫過(guò)于汽車在途中熄火。此外，車主也期望汽車能盡量經(jīng)久耐用。與此同時(shí)，由于目前全球燃油價(jià)格不斷上升，以使車主更加關(guān)注燃油效率，并希望能盡量減低二氧化碳的排放量。

　　汽車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括有一個(gè)內(nèi)燃機(jī)、一個(gè)多齒輪比變速器及車輪。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩及速度會(huì)因汽車所需的牽引動(dòng)力而在變速器中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。此外，汽車的變速器還可控制車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。

　　變速器一般分為手動(dòng)及自動(dòng)變速兩種。自動(dòng)變速可自動(dòng)控制磨擦單元、齒輪比的選擇及換檔。

　　自動(dòng)變速會(huì)采用液壓油來(lái)達(dá)到潤(rùn)滑及冷凍的效果，液壓油是一種非常特別的液體，可在任何惡劣的環(huán)境下運(yùn)行。自動(dòng)變速箱油(ATF)的主要功能為：

• 　　 把動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)變矩器傳送到動(dòng)力傳動(dòng)裝置;
• 　　 吸收由變矩器產(chǎn)生的熱力并轉(zhuǎn)移到汽車前端的冷凍裝置;
• 　　 作為離合器磨擦的冷凍劑，它可吸收及散發(fā)由離合器或帶嚙合所產(chǎn)生的熱能;
• 　　 通過(guò)一個(gè)復(fù)雜的液壓控制系統(tǒng)把液體壓力傳送開(kāi)去，該系統(tǒng)采用汽門、伺服機(jī)、泵、離合器總泵、液壓管路及管道來(lái)進(jìn)行控制;
• 　　 作為行星齒輪、軸承、伺服機(jī)、離合器和軸襯的潤(rùn)滑劑及冷凍劑。

　　冷起動(dòng)

　　自動(dòng)變速箱油于工作溫度下(約90°C/195°F)的黏度一般都非常低。可是假如油溫太低時(shí)(例如是0°C/30°F以下)，其粘度便會(huì)大幅增加，導(dǎo)致產(chǎn)生非常高的曳力矩(drag torque)。結(jié)果，齒輪便難以嚙合，原因是當(dāng)中的同步器件一般都不能應(yīng)付這般高的轉(zhuǎn)矩力。假如齒輪不能嚙合或換檔，汽車便不能開(kāi)動(dòng)?；谶@個(gè)原因， “冷起動(dòng)”程序會(huì)因應(yīng)油溫而被激活，以確保至少有一個(gè)齒輪能夠成功嚙合。

　　暖車過(guò)程

　　當(dāng)汽車開(kāi)始行駛后，除非需要明顯加速或拖拉笨重的物體(例如是拖車)，否則液壓油溫只會(huì)慢慢地上升，而這也意味著曳力矩也會(huì)緩慢地上升。假如汽車長(zhǎng)期處于高曳力矩的環(huán)境，同步器件便會(huì)超載并且受損。

　　在齒輪箱加入一些損耗、將換檔點(diǎn)移到較高的轉(zhuǎn)速汽門及提高齒輪箱潤(rùn)滑油的質(zhì)量，這些均可加快暖車的過(guò)程。由此，發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪箱及催化劑便可更快地達(dá)到最佳的運(yùn)作溫度。變速器越快達(dá)到最優(yōu)的工作溫度，便可越快啟動(dòng)用于節(jié)省耗油量的齒輪換檔程序。

　　齒輪的換檔組成部份是經(jīng)由液壓或電子起動(dòng)汽門來(lái)控制，這些換檔單元的起動(dòng)會(huì)顯著地受到溫度的影響，原因是自動(dòng)變速箱油的粘度會(huì)隨著溫度而顯著地上升，因此溫度可以影響施加壓力的程度及時(shí)間特性。一旦自動(dòng)變速箱油變熱，其溫度變化的幅度便會(huì)增大，因此當(dāng)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的換檔油壓時(shí)，必須考慮有關(guān)油溫的問(wèn)題。

　　在高溫下運(yùn)行

　　毫無(wú)疑問(wèn)，自動(dòng)變速箱油很容易受到溫度的影響，但相比對(duì)低溫的反應(yīng)，其對(duì)高溫的反應(yīng)要大得多。自動(dòng)變速的過(guò)程會(huì)產(chǎn)生很多的磨擦，而這些磨擦?xí)a(chǎn)生很多熱力。液體會(huì)不斷在變矩器中攪動(dòng)并且被泵過(guò)測(cè)流口(metering orifice)和液壓電路。每當(dāng)變速換檔時(shí)，離合器組件會(huì)產(chǎn)生出超乎箱油所能帶走的熱力。變速器的負(fù)載越大，所產(chǎn)生的熱力便越大，而箱油也會(huì)變得更熱。

　　一般的傳統(tǒng)變速箱油溫所能允許的最高溫度為80到100°C或175到212°F，而特制的變速箱油溫則可高達(dá)110到130℃或230到265°F。然而，現(xiàn)如今先進(jìn)的汽車的變速箱油溫可能高達(dá)120到150℃或250到300°F，而對(duì)于重型貨車?yán)缡?8輪的貨運(yùn)列車來(lái)說(shuō)，假如在炎熱天氣下行駛，其油溫甚至可高達(dá)160到170°C或320到340°F。如此高的油溫會(huì)導(dǎo)致箱油及變速組件受損。