汽車自動變速系統(tǒng)的能源效益及可靠性

　　對于購買汽車的人來說，可靠性及燃油效益是僅次于價格的兩項重要考量因素。毫無疑問，對于新車主而言，最可怕的事情莫過于汽車在途中熄火。此外，車主也期望汽車能盡量經(jīng)久耐用。與此同時，由于目前全球燃油價格不斷上升，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。

　　汽車的動力傳動系統(tǒng)包括有一個內(nèi)燃機、一個多齒輪比變速器及車輪。發(fā)動機轉(zhuǎn)矩及速度會因汽車所需的牽引動力而在變速器中進行轉(zhuǎn)換。此外，汽車的變速器還可控制車輪的轉(zhuǎn)動方向。

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

　　自動變速會采用液壓油來達到潤滑及冷凍的效果，液壓油是一種非常特別的液體，可在任何惡劣的環(huán)境下運行。自動變速箱油(ATF)的主要功能為：

• 　　 把動力從發(fā)動機變矩器傳送到動力傳動裝置;
• 　　 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;
• 　　 通過一個復雜的液壓控制系統(tǒng)把液體壓力傳送開去，該系統(tǒng)采用汽門、伺服機、泵、離合器總泵、液壓管路及管道來進行控制;
• 　　 作為行星齒輪、軸承、伺服機、離合器和軸襯的潤滑劑及冷凍劑。

　　冷起動

　　自動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(例如是0°C/30°F以下)，其粘度便會大幅增加，導致產(chǎn)生非常高的曳力矩(drag torque)。結(jié)果，齒輪便難以嚙合，原因是當中的同步器件一般都不能應付這般高的轉(zhuǎn)矩力。假如齒輪不能嚙合或換檔，汽車便不能開動?；谶@個原因， “冷起動”程序會因應油溫而被激活，以確保至少有一個齒輪能夠成功嚙合。

　　暖車過程

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

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

　　齒輪的換檔組成部份是經(jīng)由液壓或電子起動汽門來控制，這些換檔單元的起動會顯著地受到溫度的影響，原因是自動變速箱油的粘度會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間特性。一旦自動變速箱油變熱，其溫度變化的幅度便會增大，因此當設定標準的換檔油壓時，必須考慮有關(guān)油溫的問題。

　　在高溫下運行

　　毫無疑問，自動變速箱油很容易受到溫度的影響，但相比對低溫的反應，其對高溫的反應要大得多。自動變速的過程會產(chǎn)生很多的磨擦，而這些磨擦會產(chǎn)生很多熱力。液體會不斷在變矩器中攪動并且被泵過測流口(metering orifice)和液壓電路。每當變速換檔時，離合器組件會產(chǎn)生出超乎箱油所能帶走的熱力。變速器的負載越大，所產(chǎn)生的熱力便越大，而箱油也會變得更熱。

　　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110到130℃或230到265°F。然而，現(xiàn)如今先進的汽車的變速箱油溫可能高達120到150℃或250到300°F，而對于重型貨車例如是18輪的貨運列車來說，假如在炎熱天氣下行駛，其油溫甚至可高達160到170°C或320到340°F。如此高的油溫會導致箱油及變速組件受損。