AT、CVT、双离合都是如何换挡的？明白这些才知道哪种变速箱好

随着家庭汽车在中国越来越普及，国人也越来越懂车了，越来越认识到变速箱对一辆车的重要性。变速箱作为汽车三大件之一，承担着变速、变扭、分配发动机动力的功能，对汽车的动力性以及行驶质感影响极大。汽车上常用的变速箱大致可以分为手动（MT）、液力机械（AT）、无级（CVT）、双离合（DCT）这几种，大家经常会为哪款变速箱好而吵翻了天。今天老侯从变速箱档位切换过程的角度来给大家分析一下，究竟哪款变速箱更好。

首先我们来看看手动变速箱（MT）的换挡过程。手动变速箱是最简单的一种变速箱，它的主要结构就是两根轴，上面安装着两套不同齿数的齿轮。通过手动控制不同齿轮的啮合，来改变变速箱的传动比，实现档位的切换。比如一档是11齿的主动齿轮带动48齿的被动齿轮旋转，传动比是4.36；二档是16齿的主动齿轮带动41齿的被动齿轮旋转，传动比是2.56；以此类推，档位越高，主动齿轮越大，被动齿轮越小，传动比越小，一般五速变速箱五档是传动比等于1的直接挡，六速变速箱五档是传动比等于1的直接挡，六档是传动比小于1的超速档。

手动变速箱换挡过程最重要的是“同步”。换挡过程中有齿轮的强制脱离与啮合，而两个齿轮要啮合，转速就必须相等，这个使两个待啮合的齿轮转速相等的过程，就叫做“同步”。同步有两种方法，一种是踩踏油门踏板控制发动机转速，使主动齿轮与被动齿轮转速相等，但是这种方法需要驾驶员有极高的操作技巧，整个换挡过程中只有两个换挡点，很难把握；另一种方法是强制同步，就是使用同步器强制让待啮合的两个齿轮转速相等，这是现在绝大多数手动变速箱使用的方法。而同步器的技术与质量，就直接决定了换挡的手感与顺畅程度。比如大众的MQ200手动变速箱，采用了独特的同步环结构，待啮合的齿轮同步迅速，档位切换过程速度快且顺畅，吸入感强。

此外，手动变速箱在换挡过程中，还要踩下离合器踏板，断开发动机与变速箱的连接，让主动齿轮处于自由状态，更有利于齿轮的同步。在这个过程中离合器是处于半结合状态的，磨损量较大，所以离合器也要定期更换。在整个换挡过程中，由于齿轮的强制同步与啮合，必然伴随着机械磨损，所以手动变速箱是有一定使用寿命的。换挡过程中，由于变速箱传动比突变，所以油门踏板的踩踏深度、离合器的结合程度、车速这几个参数要协调配合，以适应发动机负荷的变化，需要较高的驾驶技术，劳动强度也大，在乘用车上使用得越来越少了。

AT变速箱全名是“液力机械变速箱”，它的主要结构大致可以分成三部分：液力变矩器、行星齿轮变速机构、液压控制机构。现在的AT变速箱基本都是电控的，用电子系统来控制液压控制机构，所以又叫做“电控液力机械变速箱”。

液力变矩器负责把发动机的动力传递给行星齿轮变速机构，液压控制机构通过控制离合器、制动器的结合与分离，可以改变行星齿轮变速机构的传动比。一个行星齿轮组是由太阳轮、行星齿轮、齿圈三部分组成的，每个部分都连接一个离合器或者制动器。我们将其中任意一个作为主动轮，然后再固定一个齿轮，就可以从另一个齿轮上输出动力。在理论上一个行星齿轮组可以组成六种不同的动力传递方式，有六个传动比。我们将几个行星齿轮组组合起来，就可以组成适合汽车使用的变速箱。比如一个普通的六速AT变速箱，里面有三个或者四个行星齿轮组。

AT变速箱的换挡过程，其实就是这些行星齿轮组排列组合的过程。变速箱电控单元根据车速、发动机负荷等参数，计算出变速箱应该挂入的档位，然后发出控制信号给变速箱机电单元，变速箱机电单元中的电磁阀切断或者接通相应的油路，控制相应行星齿轮组上的离合器、制动器的结合与分离，就可以组成不同的传动比，实现档位的切换。

比如第一个行星齿轮太阳轮输入动力，行星齿轮固定，齿圈输出动力到第二个行星齿轮组，传动比为8.1:1；第二个行星齿轮行星架为输入，齿圈固定，太阳轮输出动力到第三个行星齿轮组，传动比为1:2.6；第三个行星齿轮齿圈和行星架都固定，太阳轮输出动力，传动比为1。这样总的传动比就是

（8.1:1）×（1:2.6）×1=3.1

即这个档位的传动比是3.1:1。

同样的道理，液压控制机构如果改变了行星齿轮的输入与输出齿轮，传动比就随之改变。多个行星齿轮组排列组合，就可以组合出很多种不同的传动比。我们选取其中有意义的部分，就组成了多档位的AT变速箱。有趣的是：现在有些多档位AT变速箱，其实并不需要增加机械部分的零部件，只要改变控制逻辑，就可以增加档位数量。

在AT变速箱的换挡过程中，没有任何机械齿轮的啮合与脱离，只有液压控制机构在动作，所以档位的切换过程是非常柔和、平顺的。在档位切换完成后，为了提高传动效率，会在液力变矩器中使用锁止离合器，将发动机与变速箱完全锁止，二者成一个整体对外输出动力，此时的变速箱就是一个刚性齿轮传力机构。需要切换档位时，锁止离合器分离，液力变矩器会吸收变速箱与发动机负荷突变引发的冲击与振动，降低换挡冲击，实现档位平顺切换。

CVT变速箱的基本结构与AT变速箱类似，只是将行星齿轮换挡机构换成了钢带与锥轮。控制逻辑也类似，变速箱电控单元根据车速、发动机负荷等参数，计算出变速箱的传动比，然后发出控制信号给变速箱机电单元，变速箱机电单元中的电磁阀控制相应油路的通断，控制主动锥轮与被动锥轮的直径大小，就可以改变传动比，实现档位的变化。

在理论上，CVT变速箱可以有无限多个传动比，钢带可以在锥轮上任意位置停留传递动力。但是在实践中，为了降低控制逻辑的复杂度，通常是选取几个固定的传动比，让钢带在这些位置停留。比如常见的模拟十速CVT变速箱，就是在锥轮上选取十个点，再根据车速以及发动机负荷等参数，让钢带在这十个点中的某一个位置上停留传递动力。只不过在钢带改变位置的过程中（比如从1点到2点），传动比是连续变化的，不会出现突变。所以CVT变速箱换挡过程是极为平顺的。

最后再来说说双离合变速箱的档位切换过程。双离合变速箱在结构上与手动变速箱类似，其内部齿轮的啮合过程与手动变速箱基本也是一致的。只是双离合变速箱把离合器与变速箱组合在一起了，同时离合器的分离与结合、变速箱内部齿轮的脱离与啮合，都由电控系统来完成，不需要人工控制了。

双离合变速箱可以看做是两个手动变速箱串联组合在一起的。使用两组离合器，分别带动两组齿轮运转。当一组齿轮传递动力时，另一组齿轮已经挂入相应的档位待命了，换挡过程事实上只是离合器的分离与结合，所以换挡速度才非常快。而在换挡过程中为了不中断动力输出，会有短暂的两个离合器同时结合的情况。此时两个离合器都处于半离合打滑状态，二者的转速比称为“滑移率”。

双离合变速箱的控制逻辑是不太好编制的，离合器片磨损会导致间隙经常变化，顿挫与异响是最大的问题。特别是低速行驶时，由于频繁在低速挡之间切换，离合器长期处于半离合状态，离合器的热量无法及时散发出去，会导致离合器烧蚀，进而导致换挡顿挫、抖动等。而中高速行驶时，发动机与变速箱刚性连接，传动效率非常高，并且动力传递直接，性能是非常好的。

最后总结一下，手动变速箱换挡过程完全由人工控制，伴随有机械磨损；AT和CVT变速箱换挡过程事实上是液压控制机构的动作，没有机械连接的变化，几乎没有机械磨损；双离合变速箱换挡过程与手动变速箱类似，只是由手动变成了电控。小伙伴们，你认为哪一种变速箱最好、最适合家用呢？欢迎大家在评论区留意讨论。