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    来源: 南方日报网络版     时间: 2019-09-20 05:22:48
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    要不是通用在1939年推出一款名为“Hydra-Matic”的全球首款4速自动变速箱,并从此让自动变速箱(Auto Transmission,简称AT)解放我们左脚的话,估计大家还在开车上下班的路上跟离合器较劲着。

    伴随着汽车工业发展的过程中,尤其是近些年涡轮增压发动机技术的突飞猛进,AT也迎来一波大爆发,从5AT、6AT乃至更多。但与之同时,也有不少人疑惑:各厂家争相提升自动变速箱的挡位数的意义究竟在哪呢?我们真的需要这么多挡位的自动变速箱吗?咱们今天就来聊聊这个话题。

    对于一台豪华轿车而言,更多挡位的AT意味着什么?

    如果单纯从变速箱的作用来看,它的职责主要是降速、增矩、中断动力传输以及实现倒车这几样。无论是普通的家用车或是豪华车,变速箱的作用都是如此。除了换挡平顺这最最基本的要求外,普通家用车的消费者所关注的焦点也仅仅是变速箱的耐用或者省油与否而已。但对于豪华轿车来说,实际上变速箱所肩负的任务还要更加多。

    要知道排放法规以及排量税已经让涡轮增压发动机成为了当下豪华轿车的主力配备,因此让发动机保持在最合适的发力区间自然成为了变速箱的另一项重任。

    与此同时,豪华车消费者对于更快的换挡速度、更低的油耗、更高的传动效率等指标的要求也越来越高,原有的挡位数已经不能满足需求的前提下,以更多挡位来达到目的便成为兼顾上述各项需求的最合适解决方案。

    ▲发动机万有特性曲线图:红圈位置为最高燃效区间

    那么多挡位AT有什么好处呢?最简单直接的答案便是扩大齿比范围之余,让发动机有更多合适的齿比选择数量以及更小的挡位之间齿比落差。

    我们都知道发动机存在一个比较狭窄的最高燃效区间,那么在复杂多变的工况下,越是多挡位的变速箱越能通过不同齿比的组合,让发动机尽可能接近或者停留在这个最高燃效区间转速内工作。

    而更低的齿比落差则能够减小挡位切换时发动机的转速升跌幅度,在同样的液力变矩器标定前提下,理论上换挡速度冲击会小很多,也就是我们平时所说的换挡会更加平顺。至于齿比范围很好理解,无非是变速器最小齿比和最大齿比之间的落差,理论上齿比范围越大,变速箱低挡位的加速性能以及高挡位的燃油经济性会得到相应的提升。

    不过齿比范围还需连同发动机的动力输出一并考虑,ZF那台横置9AT便是很好的例子。它有着9.81:1的齿比范围,第9挡的齿比仅为0.48。按道理能让发动机高速巡航的转速更低。然而由于ZF 9AT的主减速比太小,因此放在老款的2.4L自由光上,却出现了120km/h续航时却挂不上第9挡的尴尬。

    那按照上述逻辑,为何大家不继续把AT变速箱的挡位继续往上堆,尤其是某些厂商至今仍停留在8AT甚至6AT的阶段呢?最主要的问题其实是更多的挡位数,意味着变速箱的机械复杂程度更高,体积、重量、尺寸也会随之上升。而且过多的档位还需要更多的换挡逻辑指令,匹配做不好反而影响换挡速度。

    因此出现在各家旗舰轿车上的变速箱,往往凝聚了当下最尖端的技术,正如当年6AT之于E65 7系,8AT之于USF41 LS以及当下10AT之于CT6。

    8AT/9AT,燃油经济性压力下的应试作业

    当然了,在究竟多少挡位才合适的问题上,每个厂家都会有自己的见解,我们不妨以奔驰和采埃孚作为例子。奔驰自家9G-Tronic的最大亮点在于其相当宽泛的9:15:1齿比范围,并且通过4个行星齿轮组、6个换挡机构便实现了9个挡位的布局,结构上更加精简。

    而且得益于液力变矩器和油底壳分别采用铝合金和镁铝合金材质,让9G-Tronic在重量和体积上反而比7G-Tronic更轻更小,同时它还能承受高达1000Nm的扭矩输出。另外,并且奔驰还改进了液力变矩器的液压回路,令传动效率提高到92%。从齿比排布来看,9G-Tronic的7、8、9挡均为超比挡,工程师尽可能降低转速,达到较好的燃油经济性的意图很明显。

    对于ZF 8AT来说,开发之初其最大的目的便是降低油耗,因此它的齿比排布比起ZF 6AT更加绵密,四个行星齿轮组和五个换挡离合器能够让它最大限度地减少了阻力损失。同时液力变距器内配备锁止离合器,让传统效率得以提升之余,换挡速度也能达到200毫秒的水平。

    从齿比排布上,ZF 8AT旨在提升齿比范围,以达到变速器的适用范围更广(兼顾低速大齿比和高速省油)的目的。

    80km/h就能上第10挡,齿比绵密得惊人!

    无可否认,ZF 8AT和奔驰的9G-Tronic都是相当出色的变速箱,但仍未能称之为完美。直至通用发布了10AT以后,才用事实告诉大家:搭载在新款CT6上的这台10AT或许是当下 AT变速箱的最优解。

    从数字上,10AT比9AT只增加一个挡位,可是正如上文所述,其内部结构将会变得更复杂,并因此而带来的重量、体积等一系列负面影响。但令人意想不到的是,CT6 所搭载的10AT的结构其实相当紧凑,尺寸上也就和ZF、爱信这两家的8AT大致相仿。

    ▲CT6 10AT多片式三重离合器

    深究原因的话,主要得归功于它的液力变矩器的直径只有260mm,同时离合器所采用的同轴设计大大节省了布置空间。让这台10AT通过四组行星齿轮和六组离合器便能实现10个前进挡的切换。另外,通用的工程师还通过一体式铝制外壳来减轻变速箱的整体重量,让变速的挡位数增加之余并没有在重量上给发动机带来更多负担,从而影响到燃油经济性。

    而在齿比排布上,这台10AT的齿比范围为7.39:1。从这点可以看出,它的思路和此前的Hydra-Matic 横置9AT很相似。并没有执着于把齿比范围扩大,而是通过密齿比的设计,让挡位切换来得更加连贯和平顺。而且更小的齿比落差,能够让发动机转速保持在峰值扭矩平台附近,让动力输出能够更加快一些。电子控制容量离合器(ECCC)技术的加入,能通过可调节的滑动量来抑制发动机脉冲,实现换挡过程中更加平稳的衔接。

    如果再把它和ZF 8AT、9G-Tronic的齿比数放在一起便能发现,这台10AT从第7挡开始才进入直接挡(齿比等于1)。换言之,在市区走走停停这种比较耗油路况中,变速箱有着多达6个挡位的选择空间,让发动机尽量接近高燃效的转速区域工作。同时后三挡为超比挡的设计,令第10挡有更高的使用率。知行君试驾CT6时实测过,只要时速达到80km/h便能挂上第10挡。

    你没听错,TA换挡比保时捷PDK还快!

    如果单纯以齿比和重量体积这两个维度就说它出色未免还不够全面,然而这台10AT最值得称道的地方在于因挡位数增多也导致换挡速度下降的问题在它身上并不存在,其换挡速度甚至超越了双离合变速箱。一方面它支持快速降挡策略,尤其大脚油门急加速时可从10挡直接降至5挡,让变速箱避免逐级降挡所带来的拖沓。

    ▲CT6 10AT液压阀体

    另一方面则是在4个行星齿轮组和6组换挡离合器的结构内,变速箱离合器的两两配对实现了“结合”和“松脱”这两个动作的无缝衔接,再结合通用为其量身开发的控制器和电磁阀,让这台10AT的1-2升挡比保时捷的PDK双离合变速箱快36%,而2-3和3-4升挡分别快27%和26%。

    ▲CT6 10AT可变排量叶片泵

    再者,为了避免因齿轮组数目增多而导致的机械摩擦损失的递增,这台10AT采用了粘度比原来上一代自动变速箱减少25%的低粘度变速箱油,并且变速箱内部的油路还增加了旁通设计,让变速箱可以更快达到工作温度;而可变排量叶片泵则能根据速度和负载调节变速箱油压,从而提高变速箱的传动效率。

    在此前试驾的新款CT6上,这台变速箱确实能让换挡动作做到近乎无感的丝滑状态。而且正常的驾驶节奏下,发动机能用到2000转以上的机会并不多,密齿比的好处便体现在这了。只要路况允许,60km/h便能挂上7挡、甚至8挡来巡航。别看10AT的燃油经济性较前代的提升只是2%,但搭配全新的2.0T可变缸涡轮增压发动机以后,能让CT6以堪比D级车的身型尺寸做到7.1L/100km的油耗成绩,算是非常出色的数字了。

    和其它多挡位的AT相比,CT6 上的10AT并没有单纯执着于齿比范围或者超比挡数目,而是在提升燃油经济性的前提下,同时把换挡速度、平顺性乃至传动效率都一并兼顾到。而且紧凑的体积也降低了它和不同车型匹配的难度。而CT6有了10AT的加持以后,无疑能让它继续捍卫了凯迪拉克家族旗舰的身份,奠定CT6、5系、E级这后驱三强的局面。



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