自動波箱
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| 波箱 類型 |
|---|
| 手動波箱(MT) 自動波箱(AT) |
| 「Automatic Transmission」的各地常用譯名 | |
|---|---|
| 中國大陸 | 自動變速器、自動擋 |
| 臺灣 | 自排變速箱、自排 |
| 港澳 | 自動波箱、自動波 |
| 星馬 | 自動牙箱、自動牙 |
自動波箱（英語：Automatic Transmission，縮寫：AT），簡稱自動波，中國大陸稱自動變速器或自動擋，台灣稱自排變速箱或自排，馬新則稱自動牙箱或自動牙。是一種可以在車輛行駛過程中自動改變齒輪傳動比的汽車波箱，從而使駕駛員不必手動換檔，也用於大型裝置鐵路機車。它與手動波箱相對。另外，無段變速波箱（CVT）、自動手動波箱（AMT）與雙離合器波箱（DCT）等，也均屬自動波箱的一種。
自1950年代以來，絕大部分在美國銷售的汽車都是採用自動波箱的，但在歐洲和其他地區卻並非如此。早期產品大幅降低燃油效率和功率，近年來自動波波箱顯着地提高燃油效率但是仍然低於手動波箱。
多數自動波箱有一組可選的變速範圍，而無段變速波箱則能連續改變傳動比。此種自動波箱在電單車上已有數十年的應用，但因為能承受的引擎扭力較小在汽車上應用還比較有限。
液力式自動波箱
液力式自動波箱（Hydraulic Automatic Transmissions）是目前汽車自動波箱的主流，應用最為廣泛，平時稱AT（本應是各種自動波箱的總稱）一般即指此種類型。液力機械式自動波箱通常使用液壓聯軸器或扭矩轉換器，再加上一套行星齒輪機構來傳遞動力。
系統組成
- 機械式齒輪變速系統：多數是行星齒輪機構，也有少數是固定軸線式齒輪機構。一般具有三、四個波的自動波箱至少需要兩排行星齒輪機構。
- 液壓操縱系統：液壓油在油泵的驅動下，推動各種離合器和制動器，使波箱自動地換入各個波段。
- 電子控制系統：偵測器測出車速、引擎負荷等參數，轉換為電子訊號。引擎控制單元根據這些訊號做出是否需要轉波的判斷。
發展歷史
世界上第一台用於大規模生產的的全自動波箱是通用汽車公司在1940年代生產的Hydra-Matic，這台波箱使用液壓聯軸器（而不是扭矩轉換器）和三排行星齒輪提供四個前進波和一個後波。Hydra-Matic最初被裝於奧茲莫比爾汽車，而後佳特力和龐蒂克也採用這種波箱。
自動波箱最重要的改進是在二戰期間，別克汽車為坦克開發出扭矩轉換器，有助於避免坦克在戰場上因換波不慎而造成引擎熄火，到1948年，這種扭矩轉換器與其它部件結合成為液力波箱而定型成為現在通用的自動波箱。
1968年法國雷諾汽車公司率先在自動波箱上使用電子元件。
1970年代，美國每年生產的600萬～800萬輛轎車中，自動波箱的裝備率已超過90%。2015年本田汽車率先發表十前速自動波，2016年福特和雪佛蘭車廠也先後推出十前速自動波，波段愈多每個波段之間的齒輪比落差愈小，可減少換波震動和減緩升波時扭力衰退的時間，或在最後幾個波段使用更省油的齒輪比。
波棍與波段模式
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駕駛裝有自動波箱的汽車時，駕駛員需要通過操縱波棍來改變波段模式。這個過程常俗稱為「轉波」，但它並不同於手動波箱的轉波過程，因為操縱波棍並不選定特定的波段，只選定波段模式，而轉波過程是由自動波箱自動完成的。不同的自動波箱設定的波段模式並不相同，但多數都會有以下幾個波段：P（駐車波）、R（倒車波）、N（空波）、D（前進波）、S（低速2波）、L（低速1波）。
- P (Park)
- 選擇該波段時，波箱中的駐車勾將齒輪鎖住，汽車無法移動。此時應同時將手制動拉緊，只有這樣才能完全鎖住車呔穩固車身，可延長波箱和駐車裝置的壽命。為防止波箱中的齒輪受損，應等汽車徹底停穩之後，再排入該波。
- R (Reverse)
- 選擇該波段時，波箱後波齒輪被結合，驅動汽車向後行。應等汽車徹底停穩之後，再排入該波。
- N (Neutral)
- 選擇該波段時，波箱中的齒輪分離，是為空波。拖車時應使用N，否則波箱會損壞。
- D (Drive)
- D波是最常用的行駛波段，稱為前進波，汽車在該波段下能在一定波段範圍內自動轉波，不同的自動波箱的波段數會有所不同，其中以6個（尤其手自動）、8個波段最為常見。從1990年代至今生產的汽車則主要以至少四個前進波段為主。
- 2 或 S (Second)
- 屬前進低波，在該波段下，波箱只能在1波和2波這兩個低波段間自動轉波。當汽車在不良路面（如冰雪覆蓋路面等路面附着條件差的路面）上行駛或行駛緩升坡及緩降坡的時候可選擇該波段。
- 1 或 L (Low)
- 亦屬前進低波，在該波段下，汽車只能以1波行駛。該波段同2速波一樣適用於不良路面和緩升坡及緩降坡時使用。
安全性設計
為了防止非預期加速發生，除了較早期車輛外，現今大多數自動波車輛具有下列安全方面的設計：
- 排波桿位於在P波及N波以外波段時，無法發動引擎。
- 駕駛人未踩制動時，無法排入D波。
- 避免誤觸排波桿或排入錯誤波段，從P波排至R波、N波等需要按下波段釋放鈕才可入波，但排波桿移動路徑非直線的車款，如1980年代平治汽車以及多數豐田汽車的鋸齒式自動排波，模仿手動波箱的拐動換波動作，則沒有波段釋放鈕。
控制開關
裝有自動波箱的汽車通常還提供了許多控制開關，用以控制汽車的行駛狀態。比較常見的控制開關如下：
- 超速傳動（超比）波開關（O/D）：自動波箱的最高波通常是超比波，該波段齒輪比（減速比）低於一，也就是該波段將引擎扭力放大倍數變成低於一倍，有助於省油，但不利於加速。超比開關關閉後，D波行駛時，自動波箱將無法換入超比波。通常在上坡及路面狀況不良時應考慮將此開關關閉。
- 模式選擇開關：目前多數自動波箱都會提供模式選擇開關，在不同的模式下，自動波箱的轉波規律不同，因而其效能會有所差異。常見的模式有以下幾種：
- 經濟模式（ECONOMY MODE）：在此模式下，自動波箱具有較高的燃油經濟性，節油效能佳。入此模式行駛波箱會提早升波。
- 動力模式（POWER MODE）：又稱「運動模式」（SPORT MODE），在此模式下，引擎常在大功率範圍內運轉，使汽車具有較高的動力效能和爬坡能力。入此模式行駛波箱會延後升波。
- 標準模式（NORMAL MODE）：亦稱普通模式。此模式兼顧經濟性和動力性。
- 強制降波（KICK-DOWN）開關：當加速踏板的位置超過節氣門全開的位置時，此開關接通，波箱自動下降一個波段，以提高汽車的加速效能。
- 保持開關，亦稱波段鎖定開關或手動轉波開關。部分裝有自動波箱的汽車提供此開關，選定後，波箱不能自動轉波，駕駛員通過操縱波棍（此時波棍成為轉波杆）手動選擇波段。
與手動波箱的比較
優點
- 免去離合器操作和頻繁的轉波，使得操作簡便。特別在壅塞的市區路段與山路，可降低駕駛人的負擔。
- 能自動適應行駛阻力的變化，在一定範圍內實現無段變速。
- 汽車在起步和加速時更加平穩。
- 可避免因外界負荷突然增加而造成引擎熄火的現象。
- 由於變速原理採用行星齒輪減速的方式，所以製造技術精密的情況下，可不增加體積和質素來提升波段數（目前已成功開發9速波箱，體積和質素卻與6速波箱差異不大）。
- 一些設計良好的自動波箱，已經比手動波箱省油。
- 於商用車輛上使用自動波箱能夠減少職業司機工作負擔，例如巴士、的士等。
缺點
- 構造精密複雜，生產成本較高，維修不便。
- 傳動效率較低，油耗較大。（CVT及雙離合自棍波有自動波的方便性、但傳輸效率比傳統自動波更接近棍波，若考慮到駕駛技術問題，整體效率可能會超越棍波）
- 引擎制動（波煞）的效果較差。
- 對於汽車駕駛愛好者來說會減少操控所帶來的快感，起步加速亦遜於棍波。
- 電池電量耗盡時無法依靠推車來發動引擎。
無段變速波箱
相對於液力式波箱，CVT大都利用鋼帶及滾輪間的摩擦力傳動。由於使用鋼帶與齒輪，所以能利用循序漸進的改變齒輪的半徑，來達到接近無段控制齒輪比的目的。CVT的優點很多，例如由於使用鋼帶及滾輪傳動，所以動力的傳遞比液力式波箱直接，損失的動力也比較少；而舒適性也不在話下，因為能無段控制齒輪比，所以不會出現討厭的頓挫感。過去由於驅動鋼帶強度問題，這種波箱只在少數動力較小的車輛上裝配。現在，慢慢的也出現了強度不錯的滾輪轉盤式CVT波箱，例如Audi的CVT波箱，搭配電腦控制棍波離合器，加上高強度鋼帶驅動，動力損失小；日本車的CVT如富士汽車和Nissan的CVT原本是使用電磁式磁粉離合器，但故障率較高，後來則大都採用CVT搭配傳統扭力轉換器，動力損失較多。意大利快意的CVT如Selecta則採用油壓驅動多片式摩擦離合器。綿羊仔機車的CVT波箱則採用離心式離合器，但能負荷的重量較輕。
參考
- ^ How Automatic Transmissions Work. www.howstuffworks.com. 29 November 2000 [22 November 2020]. （原始內容存檔於2022-07-09） （英語）.
- ^ What Makes Automatic Transmissions Automatic. Popular Mechanics (Hearst Magazines). February 1955: 169–173 [22 November 2020]. （原始內容存檔於2022-07-11） （英語）.
- ^ How does the AT work?. AW North Carolina. [6 October 2014]. （原始內容存檔於6 October 2014）.
參見
