汽車(chē)自動(dòng)變速系統的能源效益及可靠性

　　對于購買(mǎi)汽車(chē)的人來(lái)說(shuō)，可靠性及燃油效益是僅次于價(jià)格的兩項重要考量因素。毫無(wú)疑問(wèn)，對于新車(chē)主而言，最可怕的事情莫過(guò)于汽車(chē)在途中熄火。此外，車(chē)主也期望汽車(chē)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(chē)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(chē)的動(dòng)力傳動(dòng)系統包括有一個(gè)內燃機、一個(gè)多齒輪比變速器及車(chē)輪。發(fā)動(dòng)機轉矩及速度會(huì )因汽車(chē)所需的牽引動(dòng)力而在變速器中進(jìn)行轉換。此外，汽車(chē)的變速器還可控制車(chē)輪的轉動(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(dòng)變速箱油(ATF)的主要功能為：

• 　　 把動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機變矩器傳送到動(dòng)力傳動(dòng)裝置;
• 　　 吸收由變矩器產(chǎn)生的熱力并轉移到汽車(chē)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)復雜的液壓控制系統把液體壓力傳送開(kāi)去，該系統采用汽門(mén)、伺服機、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、離合器和軸襯的潤滑劑及冷凍劑。

　　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?？墒羌偃缬蜏靥蜁r(shí)(例如是0°C/30°F以下)，其粘度便會(huì )大幅增加，導致產(chǎn)生非常高的曳力矩(drag torque)。結果，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矩力。假如齒輪不能?chē)Ш匣驌Q檔，汽車(chē)便不能開(kāi)動(dòng)?；谶@個(gè)原因， “冷起動(dòng)”程序會(huì )因應油溫而被激活，以確保至少有一個(gè)齒輪能夠成功嚙合。

　　暖車(chē)過(guò)程

　　當汽車(chē)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(chē))，否則液壓油溫只會(huì )慢慢地上升，而這也意味著(zhù)曳力矩也會(huì )緩慢地上升。假如汽車(chē)長(cháng)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)移到較高的轉速汽門(mén)及提高齒輪箱潤滑油的質(zhì)量，這些均可加快暖車(chē)的過(guò)程。由此，發(fā)動(dòng)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(dòng)用于節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(mén)來(lái)控制，這些換檔單元的起動(dòng)會(huì )顯著(zhù)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(zhù)溫度而顯著(zhù)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，因此當設定標準的換檔油壓時(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，但相比對低溫的反應，其對高溫的反應要大得多。自動(dòng)變速的過(guò)程會(huì )產(chǎn)生很多的磨擦，而這些磨擦會(huì )產(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)測流口(metering orifice)和液壓電路。每當變速換檔時(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，現如今先進(jìn)的汽車(chē)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(chē)例如是18輪的貨運列車(chē)來(lái)說(shuō)，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(huì )導致箱油及變速組件受損。