淺析汽車自動變速器

目前，幾乎所有型別的汽車都裝載了自動變速器，手動變速器不再是主流。本篇文章將簡述DSG、AT、CVT這三種自動變速器的基本結構，並淺析它們的優缺點。

要想搞懂汽車自動變速器的結構與功能，我們要先弄明白這樣幾個問題：汽車傳動系統是如何構成的、離合器的作用、手動變速器的組成及其作用。

汽車傳動系統的組成

我們都知道，常規內燃機在運轉的狀態下停車，發動機並沒有停止工作，而會進入怠速狀態，發動機曲軸仍然保持一定的轉速。此時發動機還在運轉，車輪卻停止轉動了，這是如何實現的呢？要想弄明白這個問題，我們要引入汽車的傳動系統，來看看發動機產生的動力輸出是如何傳遞給車輪的。

以一輛前置後驅的汽車為例（見上圖），傳動系統的動力傳遞路線依次為：

發動機→離合器→變速器→傳動軸（包括萬向節）→驅動橋（包括：主減速器、差速器及左右傳動半軸）→（車輪）

離合器&手動變速器

當我們在駕校學開車的時候，經常會聽到教練大聲的訓斥學員：“踩離合撒！掛擋不用踩離合的嗎？”教練似乎強調過無數次，踩離合器踏板才能掛擋，但卻很少向學員解釋為什麼掛擋、換擋必須踩離合器踏板。其實只要瞭解了汽車的傳動系統，我們便能知曉原因。

（5MT 手動變速器）

發動機的動力依次經過離合器、變速器才會繼續向後傳遞至車輪。離合器這個部件處於發動機與變速箱之間。手動變速器，顧名思義，需要手動調節擋位來切換齒比以調節傳動比，內部由多組常齧合齒輪組成，其功能是變速變矩，根據車輛的動力請求，放大或減小扭矩的輸出。因此在換擋的過程中，需要中斷髮動機的動力，這個時候只需踩下離合器踏板，離合器摩擦片便會與發動機飛輪分離，動力即被中斷。換擋動作完成後，鬆開離合器踏板，離合器摩擦片與飛輪接合，中斷的動力又被連線起來。臨時的切斷動力，保證換擋時工作的平順是離合器的主要功能。變速器也有切斷動力傳輸的功能——掛入空擋。

綜上所述，汽車為什麼需要一個變速器？

a。改變傳動比，從而改變傳遞給車輪的扭矩和轉速

b。利用空擋中斷動力

c。實現倒車

接下來將分別介紹三種自動變速器的基本結構組成，並綜合分析三種變速器在傳動效率、換擋速度、換擋平順性、燃油經濟性、可靠性這五個方面的差別。

先從結構上最像傳統手動變速器的DSG(DCT，雙離合自動變速器)說起。

（圖1-1）

所謂雙離合自動變速器，顧名思義，有兩個離合器。以6速雙離合自動變速器為例（圖1-1），離合器1連線1、3、5這幾個奇數擋位，離合器2連線2、4、6這幾個偶數擋位。傳統手動變速器傳動效率不高，是因為在每次換擋操作之前，都需要踩下離合器踏板切斷髮動機動力，再進行換擋操作，這樣頻繁的中斷髮動機的動力傳遞，必定會降低變速器的傳動效率。而雙離合變速器則彌補了手動變速器的這點不足。例如在1擋升2擋的過程當中，2擋齒輪組已經提前就位，與1擋搭配的離合器1在斷開與發動機連線的一瞬間，與2擋搭配的離合器2便立刻與發動機接合。這樣帶來的好處是在換擋過程中，動力幾乎沒有任何中斷，換擋動作無縫連線，幾乎一氣呵成。

雙離合自動變速器工作原理

https：//www。zhihu。com/video/1017852670014496768

接下來說一說歷史較為悠久的AT自動變速器

（愛信6AT）

AT自動變速箱由液力變矩器、多組行星齒輪機構、液壓操縱系統3大部分組成。透過液力傳遞和齒輪組合的方式來達到變速變矩的功能。AT自動變速箱中最重要的部件便是液力變矩器，使得發動機動力傳遞到變速箱是透過油液來傳遞的，而非手動變速器那種經由離合器摩擦片的機械硬連線。（關於行星齒輪機構，在上篇講混合動力的文章裡已經詳細介紹過了。）

AT自動變速器工作原理影片動畫

https：//www。zhihu。com/video/1017853486645583872

液力變矩器工作原理影片動畫

https：//www。zhihu。com/video/1017854359974944768

最後說一說近年來在中小型車上頗受歡迎的CVT無極自動變速器

（CVT 結構爆炸圖）

（CVT 結構原理圖）

CVT變速器的結構是所有變速器中（包括手動變速器）最簡單的，現在應用最廣泛的CVT變速器由四個錐輪構成的兩個錐輪組、一個鋼帶、再加上一個液力變矩器組成。透過改變每個錐輪組中兩個錐輪之間的距離來使鋼帶掛在不同的半徑上面實現變速。具體的請參照下面的影片動畫，可以更為直觀的理解其原理結構。

CVT工作原理影片動畫

https：//www。zhihu。com/video/1017855945505914880

上面透過簡單的概述+影片動畫介紹了三種自動變速器的結構，下面將透過對比的形式淺析三種自動變速器的優缺點。

雙離合自動變速器真的有廠家宣稱的那麼好嗎？

各大廠家都在鼓吹自家的雙離合變速器換擋速度快、傳動效率高、燃油經濟性好、特別平順，是有最新科技高階感特強的自動變速箱技術。真的有這麼棒嗎？

下面來說一說雙離合自動變速器的幾個硬傷：

1.DSG變速器不知道該預升擋還是預降擋

開著一輛DSG變速器的車子平穩加油提速到3擋，此時轉速2000轉，內部判斷我會繼續升擋。此時另外一組偶數擋位的4擋已經提前就位，而恰巧這時前面有一輛行駛緩慢的車輛，我想加速超車。這時猛地加深了一腳油門，變速箱應該降擋才對，可是另外一組擋位已經掛進4擋。那這時變速箱會怎麼處理？重新切換齒比，掛進2擋，然後離合器2再與發動機接合。

這樣導致的結果就是平時換擋很快的DSG變速器，在某些工況下會突然的換擋變慢、換擋頓挫、動力有中斷感，並且導致給變速器造成多餘的磨損。

【與之相比AT自動變速箱假如此時處在3擋，其餘的所有擋位都是在同步待命的一個狀態，無論是升擋還是降擋都是一氣呵成，升降擋都是無縫連線。並且AT變速箱中有液力變矩器，油液傳動可以吸收、抑制大量的換擋衝擊，而DSG中有很多摩擦片，換擋衝擊會更為明顯。】

2.DSG變速器不能跨擋對接

AT自動變速器可以跨擋對接，而雙離合自動變速器不行。

什麼是跨擋對接？比如當車子在5擋行駛時，突然需要加速超車，AT變速器可以直接降入3擋跨過中間的4擋，而DSG變速器由於結構邏輯原因必須是5——4——3這樣降擋。所以DSG變速器換擋快的特性在這種情況下被AT變速器追成平手。

3.DSG變速器在腳踩剎車停車怠速時的抖動

DSG變速箱中的離合器在此時是一種近似半聯動的狀態，這樣就會產生明顯的抖動。就像一臺手動擋車型油離配合不好所產生的抖動。

【反觀AT變速器就不會存在這個問題，AT變速器中的液力變矩器是油液傳動，可以吸收掉多餘的震動。低速起步行駛就會特別平順。】

搭載CVT的車型就是“肉”車嗎？

很多人對CVT是有著很多誤解的，接下來詳細的說一說CVT無級變速器的優勢：

1.可以使發動機轉速始終保持在最大功率點上

沒有固定的傳動比，可以使得傳動比的選擇更加精確化、進而也能使發動機的轉速更加精確化。傳統變速器例如AT，升擋時轉速的變化是：升——降——升——降——。。。 而CVT可以使發動機轉速保持恆定，這個恆定點是能滿足所需動力的最經濟合理轉速。最終決定動力的是功率，傳統變速器由於只有幾個固定的擋位（固定的傳動比），所以沒法使發動機始終保持在最大功率點。而CVT是無級變速、連續可變，就可以使發動機轉速始終保持在最大功率點上。所以，CVT車型絕不是“肉”車，搭載CVT變速器的1。5T本田思域0——100加速成績很輕鬆的可以跑進8秒，CVT佔很大功勞。

2.CVT變速器可以做到絕對的平順

CVT在所有工況下變速，都不會有任何衝擊，可以做到絕對的平順。因為它的變速過程相當於改變錐輪之間的距離，使鋼帶在錐輪的不同半徑上平滑的移動。而不是像手動變速箱是齒銷副、齒輪之間的切換，自然會有一定的衝擊。

3.換擋全程沒有任何動力中斷

在深踩油門急加速的瞬間，傳統的有級變速箱也是先降擋完成後再加速出去，而CVT卻可以一邊降擋的同時不中斷動力，仍然在加速，只是使加速越來越快

綜上所述，下面給三種變速器在傳動效率、換擋速度、換擋平順性、燃油經濟性、可靠性這五個方面做一個總結：

傳動效率：

理論資料上，DSG是三者裡傳動效率最高的。

而實際情況是，DSG跟AT差別不大。以前的AT變速箱油泵會消耗很多動力+變矩器一直處在滑動狀態，效率不如雙離合器的硬連線，而現在大部分AT變速箱，變矩器除了在起步、換擋之外的時間幾乎都是鎖止的狀態，很接近一個硬連線的狀態。這樣看來，DSG原來的優勢已經不在。而CVT變速器理論傳動效率也很高。這裡不做排名，因為傳動效率跟車廠的匹配標定也有著巨大關係。

換擋速度：

AT快於DSG，CVT多數情況下跟DSG速度差不多。

換擋平順性：

CVT最平順、AT次之、DSG在三者中表現最差。

燃油經濟性：

CVT好於AT，DSG理論上好於AT，實際跟AT表現的差不多。燃油經濟性實際表現還與發動機有關，這裡討論的只是誰更有利於燃油經濟性。

可靠性：

AT與CVT差不多，AT雖然結構複雜，但歷史悠久，勝在技術穩定。CVT勝在結構簡單。而DSG雙離合變速器有一些硬傷。

這麼看來，DSG雙離合變速器確實是被廠家過度神話了。既然DSG沒有這麼好，那它背後的推手德國大眾為什麼要大力發展DSG呢？我們把時間往前推不難發現，早期的帕薩特轎車搭載的都是AT變速器，而大眾公司當時用的AT變速器都是日本愛信提供的，愛信卻是豐田旗下的。豐田是大眾最大的競爭對手。大眾為了擺脫掉豐田的牽制，才開始自己研發雙離合變速器。

大眾為什麼不開發AT？ AT的結構比較複雜，大眾若是能造的好，當初也不會使用愛信的AT變速器。雙離合變速器結構簡單、成本低、與發動機的匹配難度也低。所以大眾公司選擇了大力推廣DSG變速器。

文章的最後還是想提醒各位，不要輕易的相信廠家的各種宣傳，不要理所應當的認為“可能這車比較高階吧？”比如下面這位大眾車主，車在路上自燃了，卻認為這車比較高階，然後一不小心他就被做成了表情包。

可能這車真的比較高階吧