Әртүрлі трансмиссиялардың салыстырмалы қабілеті

I. Функционалдық орны және негізгі міндетіТрансмиссия

Автомобильдегі қуат тасымалдау жүйесінің негізгі бөлігі ретінде, беріліс қорабының негізгі міндеті - қозғалтқыштың қуатын жүргізу жағдайларына динамикалық сәйкестендіру. Қуат тасымалдау жүйесінің көзқарасынан алғанда, беріліс қорабы қозғалтқыштың коленвалын бір жағындағы енгізу тірегі арқылы және жүргізуші осьті басқа жағындағы шығыс тірегі арқылы байланыстырады. Бұл беріліс қорабы тежеуіш коэффициентін өзгерту арқылы қозғалтқыштың айналу жылдамдығы мен тежеуіш моментін автомобильге қажетті қуат параметрлеріне айналдырады.

Техникалық тұрғыдан қарағанда, мотордың жұмыс істеу аймағы оның айналымдар санымен шектеледі (көбінесе 1000-6000 об/мин), ал көліктің жылдамдығы 0-120 км/сағ және одан да жоғары болуы керек. Айналу моментінің қажеттілігі басталу, жылдамдату және тауға көтерілу кезінде өте айтарлықтай өзгереді. Трансмиссия көп сақиналы берілістердің қосылуы арқылы қуат пен топырақтың үнемделуі арасында теңдік орнатады. Басталу кезінде айналу моментінің (басталу қуатын қамтамасыз ету) максималды болуы үшін жоғары беріліс қолданылады, ал жоғары жылдамдықта жүрген кезде мотордың айналымдар санын азайту (топырақтың үнемделуін жақсарту) үшін төмен беріліс қолданылады.

Technically, the engine's effective operating range is limited by its speed range (typically 1000-6000 rpm), while vehicle speeds must cover a range of 0-120 km/h and above. Torque requirements vary significantly during starting, acceleration, and hill climbing. The transmission achieves a balance between power and fuel efficiency by meshing multiple gears. A high gear ratio is used during starting to maximize torque (ensure starting power), while a low gear ratio is used during high-speed cruising to reduce engine speed (improve fuel efficiency).

II. Жеткізудің технологиясының классификациясы және қасиеттері

Өзінің құрылымдық формасы мен ауысу басқару әдісіне негізделген автомобиль трансмиссиялары негізінен үш негізгі түрге бөлінеді: қолмен жүйелі (MT), автоматты (AT) және үздіксіз айнымалы (CVT). Бұл трансмиссиялардың техникалық сипаттамалары мен қолданылуына арналған жағдайларда айтарлықтай айырмашылықтар бар.

(I) Механикалық беріліс (МБ): Механикалық берілістің негізгі түрі

Механикалық берілістерде тұрақты осьтегі доңғалақтардың беріліс құрылымы пайдаланылады. Жүргізуші жүйе кесу үшін сцепление педалін басады, содан кейін ауыстыру рычагын пайдаланып, доңғалақтардың қосылуын реттеу арқылы беріліс коэффициентін өзгертуге болады. Олардың негізгі артықшылықтары механикалық тиімділіктерінің жоғары болуы (беріліс тиімділігі 95%-дан астам болуы мүмкін), қарапайым құрылымдары (негізінен доңғалақ тізбегі, сцепление және ауыстыру механизмінен тұрады), жоғары іс-әрекеттіліктері (электрондық басқару бірлігінің жұмыс істемеуінің қаупі жоқ) және төмен сақтау шығындары (регулярлы сақтау аралығы 60 000-80 000 километрге дейін жетуі мүмкін).

Қолмен берілген трансмиссиялар қолданыста жоғары дәйексіздік қажет болатын (мысалы, гонкалық және ауыр жер автомобильдері) қолданбалар үшін өте қолайлы. Алайда, қолмен берілген трансмиссиялардың шектеулігінен туындайтын себептерге байланысты олар көп адамның жиналатын қалалық аймақтарда жүргізушілердің шаршатуына әкелуі мүмкін және жоғары деңгейдегі жүргізушілік дағдыларды талап етеді. Қазіргі уақытта олардың пассажирлік автомобильдер нарығындағы таралуы 5%-тан төменге түсті және негізінен арзан моделдер мен коммерциялық автомобильдерде қолданылады.

(II) Автоматтық беріліс (АТ): Негізгі пассажирлік автомобильдердің беріліс шешімі

Автоматтық тежегіштер, автоматты ауыстыру басқару технологиясына негізделген болғандықтан, жүргізушіге қолмен сақтаманы іске қосудың қажетін жоққа шығарады. Олар көлік жылдамдығы мен газ бергіш ашылуы сияқты параметрлерге негізделген ретінде автоматты түрде тежегіштерді ауыстырады. Олар негізінен моменттік айналдырғыш AT және екі сақтамалы AT (DCT) деп бөлінеді.

Торсиондық айналым AT-лары механикалық сөндіргіштің орнына гидравликалық беріліс механизмін (торсиондық айналым) қолданады, бұл гидравликалық сұйықтық арқылы күшті жалғаспай беруіне мүмкіндік береді. Олардың негізгі пайдасы - жұмсақ бастау (шок ≤ 5 м/с³) және үлкен шокқа төзімділік (көбейген күш моментінің өзгерістеріне төзімділік). Олар отбасылық пассажирлік автомобильдер мен орта және жоғары сапалы седандар сияқты комфорты жоғары болатын көліктерге сәйкес келеді. Алайда, гидравликалық берілістің шектеулеріне байланысты беріліс қызметінің тиімділігі салыстырмалы түрде төмен (шамамен 85-90%) және ол басқа берілістерге қарағанда топырақтың үнемінде жеңілік тартады.

Дуалдық сақтамалы автоматты трансмиссия (DCT): Екі параллельді тірек астындағы сақтамаларды пайдаланады, біреуі тақ санды берілістерді (1-ші, 3-ші, 5-ші және 7-ші) басқарады, ал екіншісі жұп санды берілістерді (2-ші, 4-ші және 6-ші). Ауысу уақыты электрондық басқару бірлігі арқылы синхронизацияланады, оның нәтижесінде ауысу интервалдары 0,2 секундтан төменге дейін қысқарады. Оның негізгі артықшылықтары – жоғары беріліс тиімділігі (қолмен басқарылатын берілістермен шамамен салыстырылады, 92-94% дейін жетеді) және жоғары ауысу жауаптылығы болып табылады, осының нәтижесінде спорттық седандар мен жаңа энергия көздерінің (нақтырақ айту керек болса, plug-in гибридтердің) қолданылуына мүмкіндік береді.

Алайда, төмен жылдамдықтарда (20 км/сағнан төмен) сақтамалардың жартылай басқару дәйімдігінің болмауынан ауыр жылжымалы сақтамалар пайда болу ықтимал. Сонымен қатар, DCT суыту жүйесіне үлкен талаптар қойып, жеке суыту контурын қажет етеді, бұл айнымалы айналу моменті автоматты трансмиссиялардан жоғары қызмет көрсету шығындарына әкеледі.

(III) Үнемді және энергияны сақтауға арналған трансмиссиялық технология – үнемді және энергияны сақтауға арналған трансмиссиялық технология

CVT жіп/тізбекті беру құрылымын пайдаланады. Жүргізуші және жүргізілетін шкивтердегі жылжымалы конустардың радиусын өзгерту арқылы үнемі өзгеретін беру коэффициенті (көбінесе 2,5-тен 7,0-ға дейін) жасалады. Оның техникалық артықшылығы - үнемі реттелетін беру коэффициентінде жатыр, бұл мотордың тұрақты түрде оптималды топырақтық диапазонда жұмыс істеуіне мүмкіндік береді (топырақтың шығыны 5-10% тиімді түрде төмендейді), содан кейін трансмиссияның қозғалысында толқындар болмайды және жүру жақсы жұмсақтығын қамтамасыз етеді.

Қолдану шектеулерінің жағынан, вариатордың тірек көлденең моменті жіп/тізбектің беріктігімен шектеледі (қазіргі негізгі өнімдердің максималды тірек моменті шамамен 350 Н·м), бұл оны жоғары сапалы автомобильдерге қолдануға мүмкіндіксіз етеді. Сонымен қатар, ұзақ уақытты биік жерлерге шығу немесе жылдам үйрете алу сияқты жоғары жүктемелерге тіркелген жұмыс істеу жіптің жорығына әкелуі мүмкін, бұл трансмиссия майын рет-ретімен алмастыруға (шамамен 40 000-60 000 километрде бір рет) қажеттілік туғызады. Оның қызмет өмірі автоматты трансмиссиядан қысқа болады, негізінен 1,0-2,0 л сыйымдылықтағы отбасылық пассажирлік автомобильдерге арналған.

Dual-clutch automatic transmission (DCT): Utilizing two parallel-shaft clutches, one controls odd-numbered gears (1st, 3rd, 5th, and 7th) and the other even-numbered gears (2nd, 4th, and 6th). Shift timing is synchronized via an electronic control unit, reducing shift intervals to less than 0.2 seconds. Its core advantages lie in its high transmission efficiency (approximately comparable to manual transmissions, reaching 92-94%) and fast shift response, making it suitable for sports sedans and new energy vehicles (especially plug-in hybrids).

However, at low speeds (below 20 km/h), shift jerks are prone to occur due to the lack of clutch semi-clutch control precision. Furthermore, DCT places high demands on the cooling system (requiring an independent cooling circuit), resulting in higher maintenance costs than torque converter automatic transmissions.

(III) Continuously Variable Transmission (CVT): A Highly Efficient and Energy-Saving Transmission Technology

The CVT utilizes a belt/chain transmission structure. The drive radius is altered by movable cones on the driving and driven pulleys, achieving a continuously variable transmission ratio (typically ranging from 2.5 to 7.0). Its technical advantage lies in its continuously adjustable transmission ratio, which allows the engine to consistently operate within the optimal fuel economy range (effectively reducing fuel consumption by 5-10%), without shift shock, and providing excellent ride smoothness.

In terms of application limitations, the torque carrying capacity of a CVT is limited by the strength of the belt/chain (current mainstream products have a maximum torque capacity of approximately 350 N·m), making it unsuitable for high-performance vehicles. Furthermore, prolonged high-load operation (such as continuous hill climbing and rapid acceleration) can easily lead to belt wear, necessitating regular transmission oil changes (maintenance intervals of approximately 40,000-60,000 kilometers). Its service life is slightly shorter than that of an automatic transmission, primarily suitable for family passenger cars with a displacement of 1.0-2.0L.

III. Жаңа энергетикалық көлік дәуіріндегі трансмиссия технологиясының инновациясы

Электрленуменің өзгеруімен бірге, трансмиссия технологиясы негізінен чист электр және гибридтік автомобильдердегі технологияларда қарапайымдау мен интеграцияға ұмтылып отыр.

(I) Таза электрлік көліктер: Бір жылдамдықты беріліс қорабы негізгі болып табылады

Чисто электрлік көліктердің (PEV) жоғары жылдамдықтардан бастап төмен жылдамдықтарға дейінгі барлық жұмыс жағдайларын қамтитын кең жылдамдық диапазоны бар (әдетте 0-15,000 айналым/мин). Сондықтан, жиі бір жылдамдықты беріліс қорабы (әдетте 8-12 тұрақты трансмиссиялық сандармен) қолданылады. Олардың артықшылықтарына қарапайым құрылым (тек енгізу тірегі, шығару тірегі және тұрақты трансмиссиялық сандардан тұрады), жоғары беріліс үнемі (96%-дан астам), үздік іс-әрекеттілік және беріліс ауыстырмайтын жұмсақ жүргізудің қосылуы келеді. Қазіргі уақытта Tesla Model 3 және BYD Dolphin сияқты негізгі PEV-дер барлығы бір жылдамдықты беріліс қорабын пайдаланады.

(II) Гибридтік көліктер: Көп түйменің DHT беріліс қорабы салтына айналуда

Гибридтік көліктер (қосымша зарядталатын гибридтік электр көліктері (PHEV) және бензин-электр гибридтік электр көліктері (HEV) қоса алғанда) мотор мен электр моторының координирленген қуат шығаруын қажет етеді, сондықтан олар көбінесе көп түйіншілі DHT (Dedicated Hybrid Transmission) беріліс қорабын қолданады. Мысалы, BYD DM-i Super Hybrid және Great Wall DHT 2-ден 3-ге дейінгі түйіншілі дизайнды пайдаланады. Төмен жылдамдықта (≤40 км/сағ) жүргізуді тек электр моторы қамтамасыз етеді, ал орта және жоғары жылдамдықта (≥60 км/сағ) беріліс қорабы жоғары түйіншіге ауысады, бұл мотордың тікелей жұмысына мүмкіндік береді. Бұл жоғары жылдамдықта мотордың айналу жылдамдығын тиімді түрде төмендетеді және топырақтың экономикасын арттырады (топырақтың шығыны 4 л/100 км-ден төмен болуы мүмкін).

Осымен қатар, интеллектуалды ауыстыру басқару технологиясы негізгі даму бағытына айналды. Жол жағдайы (мәселен, көлбеулік пен иілу) мәліметтерін, жүргізушінің қабыршақтың ашылу жылдамдығындай қозғалыс сипаттарын және аккумулятордың жұмыс істеу жағдайын (мәселен, SOC мәнін) біріктіру арқылы, ол адаптивті ауыстыру стратегияларын оптимизациялау арқылы қуаттылық жауап пен топырақтың экономикасын одан әрі жақсартады.

(II) Hybrid Vehicles: Multi-Gear DHT Transmissions Becoming a Trend

Hybrid vehicles (including plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) and gasoline-electric hybrid electric vehicles (HEVs)) require coordinated power output from the engine and electric motor, and therefore often utilize a multi-gear DHT (Dedicated Hybrid Transmission) transmission. For example, the BYD DM-i Super Hybrid and the Great Wall DHT utilize a two- to three-gear design. Low-speed driving (≤40 km/h) is driven solely by the electric motor, while medium- and high-speed driving (≥60 km/h) involves the transmission shifting to a higher gear, enabling direct engine drive. This effectively reduces motor speed at high speeds and improves fuel economy (fuel consumption can be reduced to less than 4L/100km).

In addition, intelligent shift control technology has become a key development focus. By integrating road condition information (such as slope and curvature), driving habits (such as the rate of change in throttle opening), and battery status (such as the SOC value), it optimizes adaptive shift strategies, further improving power response and fuel economy.