许少华
长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心河北保定071000
摘要 如何将自动变速箱与汽车发动机进行正确的匹配，不仅影响到汽车的性能及使用寿命，同时影响到汽车的安全性。自动变速箱与发动机的匹配要考虑性能和发动机的输出功率两方面，确保转速与车速、扭矩与驱动力相匹配。
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关键词 变速箱；匹配；评价指标
1 概述
汽车采用机械齿轮变速器具有效率高，工作可靠，结构比较简单等优点，故被广泛地应用在各种汽车上。但为了适应汽车行驶条件的变化，必须经常换挡，频繁的换挡操作，不仅要求司机有较好的驾驶技术，而且要求变速器有较高的质量。而汽车采用自动变速器有很多优点，比如使汽车的驾驶更方便，提高发动机和传动系的使用寿命，提高汽车的通过性，具有良好的适应性，较大程度地减少汽车的尾气排放量，提高汽车乘客的乘车舒适程度等。汽车自动变速器匹配的研究在国外处于较为成熟的发展阶段，但在国内的技术水平还相对比较落后。因此，对自动变速器匹配研究显得尤为重要。
2 自动变速箱的种类及特点
2.1 液力机械式液力机械式自动变速系统(Automatic Transmission，AT)是指液力变矩器加行星齿轮排式自动变速系统。AT是目前主流的自动变速系统，应用范围较为广泛。其优点是相关技术发展较为成熟，有着较为可靠的性能；但是它也存在诸多缺点，例如由于结构复杂而导致的制造工艺难度大、产品过于沉重、性价比不高等。经过不断地发展，其功能与相关技术已经接近发展至极限，很难进一步取得突破性变化。
2.2 电控机械式电控机械式自动变速系统(Automated MechanicalTrans-mission，AMT) 是在手动变速器的基础上加装微机控制的自动操纵机构，实现机械变速器电动控制的自动变速系统。AMT 代替了驾驶员手动进行的分和离合器以及换挡操作，实现换档操纵自动化。其主要功能靠电控系统来实现，传动效率高，并且成本较低，同时它的自动变速功能也让操作更加简单方便。
2.3 无级变速式无级变速传动(Continuously Variable Transmission，CVT)主要有金属带式和牵引式两种。它可以自由改变传动比，从而实现全程无级变速，换挡过程非常得流畅，使汽车保持平稳的车速。其缺点是需要经常保养，养护费用高，使用寿命也较短。
3 自动变速箱与发动机的匹配
对于汽车而言，将发动机与变速箱组形成较好的匹配关系，才能保证汽车的性能及使用寿命。发动机的扭矩和输出功率的关系并不是固定不变的，而是一种比较复杂的变化关系。通常，用发动机特性曲线来定性地描述输出功率和扭矩的关系。不同排量的发动机，甚至同一排量但根据不同需求设计的同一排量的不同发动机，其特性曲线也是不同的。
变速箱有很多种类，但是根据其齿轮的密集程度可分为普通类和密齿类两种；发动机根据其涡轮的转速高低可以分为低转速和高转速两类。对于高转速发动机，它扭矩曲线往往有两个峰值，一个峰值出现在较低的转速时，另一个峰值出现在较高的转速时。一般驾驶员都会选择换挡时机在尽量保证换完档后转速正好对应第一个峰值，可以保证车辆在换挡之后有较大的加速驱动力。对于高转速小扭矩的发动机来说，两个峰值间的曲线较为平缓，峰值持续时间较短；对于低转速大扭矩的发动机来说，扭矩峰值持续时间较长。由于高转速小扭矩发动机在每次换挡之后的加速时间较短，需要较大的扭矩来帮助加速，因此匹配齿类变速箱更合适。而普通变速箱挡位之间加速时间较长正好满足发动机扭矩峰值持续时间较久的需要，因此低转速大扭矩发动机匹配普通变速箱更合适。
由于自动变速箱与发动机直接相连，它的性能和工作状态将影响到发动机的有效输出功率的输出。所以在与发动机匹配时，必须分析一下自动变速箱的工作状态，从而保证发动机和自动变速箱都工作在有效范围。
4 匹配原则与评价指标
4.1 匹配原则（1）由于当车辆起步时，瞬时速度变化最大，相应地负载也最大。此时理想的工作状态为自动变速箱的零负载输入特性曲线通过发动机的最大实际输出转矩点，才能保证车辆在瞬时启动或者负载最大时获得最大输出转矩。（2）车辆在起步之后的加速过程中，发动机的转速以及功率随着车速的增快而增大。此时的理想工作状态为自动变速箱的最大工作效率输入特性曲线通过发动机的最大实际输出功率所对应的转矩点。（3）车辆整体在行驶过程中应该有良好的经济性。也就是说，自动变速箱与发动机的共同理想工作范围应该在发动机燃烧效率最高工况附近。
4.2 评价指标设置自动变速箱与发动机的匹配性能评价指标的意义在于，可以通过量化分析，对一些参数进行计算分析，从而可以用数据对匹配性能作出比较客观的评价。
（1）最大输出转矩MTmax，表示车辆从瞬时起步以及加速所能客服重负载的能力。
MTmax=MT0
式中，MT0 表示车辆启动时（即转速比为零）时自动变速箱的输出力矩，单位为N·m。
（2）高效力矩范围DM，表示自动变速箱与发动机的共同工作范围的动力性能。
DM=MT1/MT2
式中，MT1，MT2 为对应于共同工作范围最高和最低转速的输出转矩。
（3）正常工作情况下的平均单位燃料消耗量ge
式中，nTmax 为空载时的最大涡轮转速，r/min；ge(nT)为共同工作特性中的单位燃料燃烧特性曲线。
5 总结
如何将自动变速箱与汽车发动机进行正确的匹配，不仅影响到汽车的性能及使用寿命，同时影响到汽车的安全性。现如今，自动变速箱的应用越来越广泛，发展越来越迅速。自动变速箱的匹配不仅对于汽车生产者非常重要，也越来越成为汽车消费者选择汽车的重要依据。自动变速箱与发动机的匹配要考虑性能和发动机的输出功率两方面，确保转速与车速、扭矩与驱动力相匹配。