汽车动力传动装置的新技术与发展方向

2023年12月28日发(作者：江淮汽车报价图片)

汽车动力传动装置的新技术与发展方向

摘要：针对现阶段汽车动力装置的研究重点主要在如何降低废弃排放量、提高传动效率以及燃油的经济性。本文主要对动力传动装置中变速器的发展趋势进行了阐述，探讨未来新技术、新结构、新设计在手动变速器、无极变速器、自动变速器以及混合动力车专用转速器的应用情况，并指出其发展的趋势。

关键词：动力传动装置；新技术；研发动向；设计理念

前言

随着世界各国开始关注环保问题，相关的法律法规政策也越来越严格，由此推动了插电式混合动力车辆、零排放车辆的发展；进而加快了传统动力传动装置的变革和创新，以满足整个市场环境及政策环境的需求。由此进一步提高传动部件的性能成为了汽车企业需要面对的难题。本文主要对汽车行业的动力传动装置所用到的技术进行了分析，并探讨其未来发展的趋势。

1 传动装置参数与动力性和燃油经济性之间关系

通过汽车的传动系可以解决车辆行驶功率与发动机工作特性曲线相匹配的问题。传动系的参数设置直接影响着汽车的燃油消耗量、行驶功率等；以往在设计传动系统时，行驶动力边界条件要求会对其产生一定的约束。若是能够将这些条件达成，适度地更改传动系的传动比，以使汽车的常用工况契合于发动机特征曲线，那么汽车的耗油量也会大降。

传动分配比例、驱动桥传动比、档位数、传动比分配规律等均为传动系的关键参数。在实际选取的时候，需对下述要求加以满足：适宜的传动比、比较高的传动销量、合适的档位数、性价比高、易于安装和拆卸、振动和噪声较小，维修方便。

1.1 传动比范围的影响

结合车辆的最大速度、最低稳定速度、使用条件以及发动机特性，由此确定传动系的范围。最大传动比的确定需要从三个方面予以考虑，即为附着力、汽车最低稳定速度、最大爬坡度。最小传动比的确定，不仅要考虑车辆的最大速度，还要考虑车辆要有足够的动力在最高档位行驶，简而言之需要有充足的最高档动力因数。

1.2变速器档位数的影响

增加车辆的档位数，可以提高发动机最大功率的概率，进而提升车辆的动力性能；同时让发动机处于最佳经济区工作的概率大幅度提高，使得车辆的燃油经济性能得到显著提升。但是一旦机械变速器的前进档位数达到五档以上，又会使结构的复杂程度变得更高，为后期的维护带来更多的干扰。就发动机来说，若其仅有比较小的转矩储备系数，则需多个档位数来促成相邻挡位的斜接。在档发动机转矩储备系数比较大的情况下，可适度下调档位数。

1.3传动比分配规律的影响

针对变速器各个档位传动比的分配，传统方法主要是以等比级数来完成，这种方法可以确保发动机处于同一转速范围内，使发动机提供的功率得到充分利用，使得车辆的动力性能更加突出。 车辆在运行时，变速器一般处于高档位。传统方法导致出现较多的档位数；实际行驶时，很少用到一些低档位，但是高档位的传动比存在较大间隔。为确保变速器有限的档位得到合理使用，汽车行驶时的燃油经济性和动力性都达到最优，就应以行驶条件要求为根本，以此为基础来逐渐减小传动比的间隔，由低挡渐渐转换为高档，亦即为基于偏置比等级来有效地分配各档传动比。在档位比较低的状况之下，发动机的转速范围相对会比较大一些；倘若情况相反，则范围就会小一些，也就是使高档位两档彼此间存在更大的重合区。汽车高速行驶的时候，变速器在高档间，换挡期间发动机功率不会因此而出现大幅的减小，从而使其工作区的平均功率得以增强。

确保变速器总传动比范围恒定，以等比级数的变速器，让各个档位下发动机的转速范围一致，档车辆在爬坡或者驾驶时，发动机可以达到最大功率状态，进

而发挥出车辆的动力性能；使用偏置等比级数的变数器，在各个档位下发动机的转速范围不同，相比高档位传动比，低档传动比有着更大的间隔；可以确保高档行驶过程中，发动机的转速处于经济工作区域，有助于提高车辆的经济性。

1.4驱动桥传动比的影响

选定变速器之后，再通过对驱动桥的传动比进行调整，就能够有效改善车辆的动力性和燃油经济性。驱动桥的波动会干扰到行驶阻力功率曲线，倘若传动比偏大，则会使曲线移向发动机万有特性图靠右处。倘若视情况相反，则会移向相应的靠左处。在一定的范围以内来合理地控制驱动桥传动比，能够使单位行程里发动机的曲轴总转速、动力性、内部摩损都有所减小。为提高车辆的燃油经济性和动力性能，一般都会选择较小的驱动桥传动比【1】。

2手动变速器（MT）

发动机前轮驱动（FF）车型是由Magna getrag公司研制而成的，同时还有前置型的特点。运用于其中的T215手动变速器是5档/6档，能够达到215N?m的扭矩。对低损失润滑油等方法的运用，极大地提升了变速部件的传动效率。除了这些以外，与传动的变速装置相对比来说，它的质量也相对更小一些，约为前者的80%。

3自动变速器（AT）

日本丰田公司开发出一款“LC500”FR10档自动变速器（AT），并将其装配在雷克萨斯LC500车型上，其具备了低油耗、较好驾驶体验等诸多优点。因为公司非常重视如何改善乘驾体验，设计出的汽车产品具备高相应变速，大大提高了驾驶体验。

设计出的新型齿轮传动系参数和原8档AT一样，设计出新款的10档AT。通过精心的设计齿轮传动比，使得变速间隔更加的均匀，且保持持续的加速感，达到了交叉换挡的目的。此外，实现直线行驶和低燃油油耗的目标，让低速档位锁紧机构工作更加合理，让液力变矩器的低惯性化得以实现。

将圆环状涡轮模块运用到全新研发的液力变矩器在高阻尼减振器中，从而将动态减振器加以得出。对小型多片离合器的运用，能够切实有效地优化低速档位锁紧机构的运行。

就新研发出来的液压控制系统而言，在线性螺管、阀门的配置方面做了改进，油路的管道阻力大为减小，相较于改进之前而言，减幅约为67%，这使得高响应变速成为了现实。同时，还把变速特性作为思考的首要部分，而且还对硬件结构进行了深度研发，相较于原有8档AT重量少了4.9kg.真正地达成了轻量化，车辆燃油耗也有所下降，降幅在6.7%左右。

4无级变速器（CVT）

斯巴鲁公司在2016年10月将新型im-pressa车推入市场，这款车型在技术开发方面所运用的思想是全完不同于过往的。基于各项开发目标，譬如动态质感和环保性能等，对中等容量型的竖置链式CVT进行了深度改造。在外观大小方面，变速器是以传统变速器为参照的，同时还优化了结构参数，以使其性能达到最佳。特别是对变速器用短节链的运用可谓是全球比较领先的，而且生产也是批量进行的。不单单可以使减振降噪性能大为提升，而且因为并未对副变速器加以运用，所以对传动齿轮变速比进行了开拓，以使最大有效比例范围（7.0）得到保障。在对其起步加速性能确保的同时可以将发动机的低转速化加以达成【2】。

5混合动力车专用混合动力传动系统

5.1 日产公司note e-POWER

有报道指出，选择此款车型的客户无需对其充电问题进行忧虑，这也是电动汽车全新技术水平的具体展现。e-POWER车借助发动机发电，驱动力源于电动机，无需再进行外部充电，使得驾驶感受更为顺畅，而且强劲有力，在燃油耗性能方面也表现的十分卓越。除了这些以外，电动机驱动的静音性也是其突出优势。

以下是传动系统配置：将发电机、驱动电机装设在车辆左侧，而发动机装设于其右侧，同时配有薄型的齿轮箱。从结构来看，齿轮箱能够向驱动轴的减速器传送驱动电机的动力，而且还可以向发电机的增速器传送发动机动力。因为对润

滑油流动循环结构做了改进，充油量也减至1.93 L，以使摩擦最小化，最终得出的润滑油循环系统足够可靠，而且仅需较小的成本。

5.2 Lexsu LC500h混合动力车专用多级变速器

全球第一台混合动力车专用多级变速器（L310）是由丰田汽车公司研发而成的，它的动力性、燃油经济性都极具优势。其关键就是为了使高速运行的时候的燃油经济性能得到较大的提升。详细来说，可借助对变速机构的4档齿轮传动比数值的合理设定来达成在变速器的增速范围里对高效的工作点的有效追加。

6四轮驱动装置

2016年，本田公司曾对将会推入市场的全新运动体验车NSX的消息进行了发布。NSX要求运动性能达到最佳，譬如在转弯、加速性能上亦可对电机的驱动力进行有效运用，也就是运动型混合动力精准操控的全时四驱技术。但是，因为动力只来源于发动机，无法使操作性能、灵敏度得到较大的提升，这就对驾驶的愉悦性造成了不利的影响。在中置式V型6缸双涡轮增压式发动机的曲轴上装设全新开发的功率与效率都比较高的混合动力系统，能够直连于高效率电动机，同时对9档双离合变速器（DCT）进行配设。因为可以和前置右、左独立的电机将扭矩引导功能达成，所以强劲且线性的加速也得以实现，转向性能也远优于过去。

7动力传动装置的研究动向

近些年，为了使环保需求得到较佳的满足，插电式混合动力车、电动车倍受市场青睐。即便在驱动系统的开发发展上也应以电驱动为大方向，但基于对发展中国家的现实状况的思考，仍不能放弃传统内燃机的发展。动力传动系统可以使环境得到有效的改善，要着力于各个部件摩擦的减少，同时还要对变速范围进行开拓，以使轻量化变为现实，同发动机更有效地协调。另外，当前急需以变速技术、动力传动为方向展开多层面、多视角的探究和研发【3】。

8 结语

汽车动力传动装置的功能十分丰富，譬如倒车、轴间差速、变速等，配合发动机则能够使车辆在任何情况下的行使都不受干扰，而且使其经济性、动力性的优势得到充分的展现。

参考文献

[1]康保利. 汽车动力传动装置参数匹配及软件实现[D].南京航空航天大学,2008.

[2]荒川一哉,服部勇仁,彭惠民.汽车动力传动装置的新技术与发展动向[J].汽车与新动力,2018,1(06):30-33.

[3]黄立君.纯电动汽车新型动力传动装置的匹配仿真与优化探究[J].智库时代,2019(41):228+234.