商用车AMT变速箱的应用及未来发展趋势

张海明

（大同齿轮有限公司，山西 大同 037005）

1 国内商用车变速箱的开发背景

随着国家“一带一路”经济的全面建设，国家基建投资扩大、技术创新加强、新能源的发展等，商用车近5年呈逐年递增的态势。虽然2020年上半年受疫情影响车辆销售数量有所降低，但是受扩大内需战略、促进消费政策持续发力的影响，截止到2020年12月，我国商用车产量为523.1万辆，同比增长20.0%；销售完成513.3万辆，同比增长18.7%，表1是近6年国内商用车产量及销量。

表1 近6年国内商用车产量及销量

虽然我国商用车市场呈现快速增长，汽车“新四化”的快速发展，汽车企业“躺着赚钱”的时代已一去不复返，商用车企业要进一步深耕市场，需要提升产品质量，在节能减排、新能源、智能网联、轻量化等关键核心技术上寻找突破。汽车变速器是影响整车动力学、经济性、舒适性的重要总成，其使用寿命与整车基本相当，目前国产商用车匹配的变速箱主要以国产手动变速箱为主，部分中、高档客车和重型货车装配国外进口变速箱，少数高档客车装配自动变速箱[1]。在商用车自动变速器的研发方面，国家大力推动国内企业自主研发商用车自动变速器，国内企业普遍选择了和外国相关机构合作的模式。

2 AMT变速箱的结构及工作原理

2.1 AMT变速箱的结构

AMT变速箱是在机械手动变速箱基础上增加电脑操控机构，从而使整车实现离合、操纵智能化。常见的执行机构为电控气动、电控液压、电控电动三类[2]。

1）气动执行机构的特点：环保、整车储备气源，控制技术要求较高。

2）液压执行机构的特点：技术成熟、工作平稳、易于维护，但是制造成本高。

3）电动执行机构的特点：结构简单、质量小、零部件易采购，但是输出功率小，不适用于商用车。

驾驶员通过加速踏板和操纵杆向电子控制单元（ECU）传递控制信号；电子控制单元采集发动机转速传感器、车速传感器等信号，时刻掌握着车辆的行驶状态；电子控制单元（ECU）根据这些信号按存储于其中的最佳程序，最佳换挡规律、离合器模糊控制规律、发动机供油自适应调节规律等，对发动机供油、离合器的分离与结合、变速器换挡三者的动作与时序实现最佳匹配，从而获得优良的燃油经济性和动力性能以及平稳起步与迅速换挡的能力，以达到驾驶员所期望的结果。

2.2 AMT变速箱的工作原理

AMT变速箱的变速原理和直齿变速箱一样，最大分别是AMT变速箱在换挡时只需简单地推上或拉下排挡杆，这设计不但加快了换挡速度，更大大减低了换错挡的可能（在比赛中换错挡的后果往往是发动机因转速过高而爆缸），因此直牙（齿）变速箱和AMT变速箱对分秒必争的专业比赛是有一定帮助的。

AMT软件主要功能系统有手动和自动模式。AMT软件无论是手动还是自动主要具备经济模式和动力模式、载重识别和坡道识别功能、爬坡冲坑功能、在线故障诊断、坡行回家功能、巡航功能、自学习功能。

1）自动模式下TCU根据AMT工况（车速，发动机扭矩、转速、油门、制动踏板、车辆载荷、道路状况、缓速系统状态和制动系统状态）来综合判断选择最合适的挡位。

2）手动模式下，驾驶员来控制换挡时机和挡位，离合器由AMT系统自动控制。

不过AMT变速箱并非完美的，AMT变速箱最大的缺点就是换挡舒适性不佳，且在换挡过程中产生动力中断，使得换挡过程中极速性能不好，表现为顿挫感。

3 AMT变速箱与其他变速箱的对比

对于变速箱而言，能够影响油耗高低有两个因素：

1）传动效率，AT变速箱由于液力变矩器的存在，导致效率的损失，所以最费油。AMT或者DCT变速箱的传动效率与手动变速箱相当，不考虑其他因素，油耗相当；

2）换挡频率和时间，AT变速箱能够使发动机工作在经济区域，MT变速箱得需要熟练司机才能实现。

整体来说，AT变速箱比较费油，AMT或者DCT变速箱较MT变速箱省油。当然，在复杂路况司机若是技术熟练到一种很高程度，开MT变速箱也许会更省油。

对于换挡频繁的路况，AMT的车型换挡频率普遍高于MT车型，会更省油。对于高速工况，基本不换挡，油耗应该基本相当。驾驶MT变速箱的驾驶员节油技术不是十分熟练，不能很好地掌握换挡时机的话，驾驶AMT变速箱车型比驾驶MT的车型还会更省油。

4 AMT变速箱未来的发展趋势

行业内人士都知道，采埃孚从20世纪80年代就开始研发AMT变速箱，经过几代产品性能优化，2015年ZF推出了最新的TraXon系列AMT。TraXon变速箱不仅继承了ZF此前的集成式TCU设计，同时还有中央分离轴承单元，后副箱采用行星齿轮设计，传统效率更是达到了99.7%，同时采用的是模块化设计。国产AMT变速箱起步晚，发展缓慢，硬件均为外挂式，同样控制软件变速箱和整车的配合不是很好，甚至变速箱不能理解驾驶员的驾驶意图等等。

未来随着经济不断的发展，人们的消费水平越来越高，客户对汽车的舒适性要求越来越高。AMT变速箱自身的优点在商用车领域会进入被大量需求的阶段，尤其是适用于长途物流载货车。要清醒地知道，我们现在商用车AMT变速箱技术水平与采埃孚差20多年，这就需要研发人员不断提高变速箱可靠性，紧追猛赶世界标杆变速箱以及商用车的核心技术。