主流公务车型变速箱技术解析
变速箱:技术 服务同等重要
编者按 大众DSG召回事件,让消费者除了对厂家诚信产生质疑外,对变速箱技术也心生疑虑。实际上,目前变速箱技术已经比较稳定,市场上的主流公务车型配备的大都是经过检测和考验的变速箱,技术较为成熟。本期《政府采购信息报》推出"主流公务车型变速箱技术解析专题"报道,对目前主流公务车车型搭载的MT、AT、AMT、CVT、DCT等变速箱技术进行解析,以飨读者。
在很多人看来,发动机才是汽车的核心零部件。事实上,变速箱作为汽车的核心部件之一,对汽车性能也有着决定性影响。这也是为什么大众DSG出现问题会如此令人关注的原因。
在公务车市场,目前主流的公务车型大都配备了相对比较成熟的变速箱技术,细微的差别在于技术路线的不同和生产工艺的高低。经过大众DSG事件后,整体上看,主流公务车生产厂家更加重视变速箱技术的稳定性保证。
业内汽车技术专家周杰表示,变速箱经过100多年的发展,技术已经相对成熟,特别是传统的手动挡和自动挡车型,技术基本不会有致命的毛病,顶多会有些小问题,另外,不同技术路线的变速箱更多的是体现在油耗方面,也就是说谁的油耗更低,谁的技术就更先进,这也将是未来变速箱技术的研发趋势。周杰认为,整体来看,自动挡比手动挡变速箱更耗油。
变速箱的种类
变速箱(transmission)是汽车传动系统的主要组成部分之一。汽车的实际使用情况非常复杂,如起步、怠速停车、低速或高速行驶、加速、减速、爬坡和倒车等。作为政府用户来说,也需要公务车适应不同的路况环境,这就要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化,而目前广泛采用的活塞式发动机的输出动力范围变化较小。为了适应经常变化的行驶条件,同时使发动机在有利的工况下(功率较高、油耗较低)工作,在传动系统中设置了变速箱。
变速箱在分类上有两种方式:按传动比变化方式和按操纵方式的不同来分。按传动比变化方式来分,分有级式变速箱、无级式变速箱以及综合式变速箱。按操纵方式来分,分强制操纵式变速箱、自动操纵式变速箱以及半自动操纵式变速箱。
MT (Manual Transmission),手动变速箱,也称手动挡,即用手拨动变速杆才能改变变速箱内的齿轮啮合位置,改变传动比,从而达到变速的目的。最常见的手动变速箱多为6挡位(5个前进挡 、1个倒挡),一般来说,手动变速箱的传动效率要比自动变速箱的高,因此驾驶者技术好,手动变速的汽车在加速、超车时比自动变速车快,也省油。这就是为什么有些技术好的用户喜欢手动挡的原因。
AT(Automatic Transmission),自动变速箱,由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成,通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中液力变扭器是AT最重要的部件,因此AT也称为液力自动变速箱。
CVT(Continuous Variable Transmission),直接翻译就是连续可变传动,顾名思义就是没有明确具体的挡位,操作上类似自动变速箱,但是速比的变化却不同于自动变速箱的跳挡过程,而是连续的。
DCT(Double Clutch Transmission),即双离合器变速箱,因为大众对该技术应用较早,也比较广泛,而且把其称为DSG(Direct-Shift Gearbox),所以DSG的大名传遍天下。其实除了这两种叫法还有很多,比如三菱的SST,保时捷叫PDK,宝马叫DKG、福特和沃尔沃的Powershift,奥迪的S-Tronic等等。DCT分湿式和干式两种。
AMT(Automated Mechanical Transmission),中文意思是机械式自动变速箱。AMT可以看成是自动的手动变速箱,AMT变速箱是在通常的手动变速箱和离合器上配备一套电子控制的液压操纵系统,以达到自动切换挡位目的。
采购人看重解决方式
对政府用户来说,车型采用什么样的变速箱技术不重要,重要的是无论采用哪种技术,必须要保证车型的性能稳定和安全,公务用车很多属于领导用车,所以对车辆的稳定性和安全性尤其注重。这就是业内对大众DSG事件敏感的原因。
"采购人通过采购中心购买公务车,技术安全是最基本的要求。大家也都理解,任何技术和产品都不是十全十美的,如果出现故障,能够便捷快速的维修也是采购人最为关心的问题。最让人无法接受的是拖延和找借口不解决,"某省政府采购中心长期从事公务车采购的工作人员表示。
该人士透露,目前采购人对大众DSG车型已经基本停止了采购,主要原因除了对技术不完善的顾虑,其解决问题的态度也影响了采购人的购买热情。
据了解,大多数采购人仍倾向于采购自动挡车型,从技术来看,主要采购运用MT、CVT等技术的车型较多,原因是目前市场上搭载这两种变速箱的车型较多。
变速箱未来趋势是更节油
汽车是技术密集型产业,其发展的动力来自零部件技术的进步。目前,最新的变速箱技术仍在不断研发中。
通常来看,手动变速箱最近的研发集中在降低成本和降低体积两个方面。具体而言,在世界上,自动变速箱发展趋势主要有以下四种:摩擦传动CVT。金属带式无级变速箱(VDT-CVT)的传动功率已能达到轿车实用的要求,装备金属带式无级变速箱的轿车已达100多万辆;液力传动。人们经常把液力自动变速箱(AT)和无级变速箱(CVT)两个概念混为一谈。实际上这两种变速箱工作原理完全不同。无级变速箱是汽车变速箱的最终归属,液力自动变速箱只不过是一种过渡产品;电控机械式自动变速箱。电控机械式自动变速箱(简称"AMT")和液力自动变速箱(AT)一样,不是无级变速箱,是有级变速箱的自动换挡控制;齿轮无级变速箱。齿轮无级变速箱这是一种全新的设计思想,是利用齿轮传动实现高效率、大功率的无级变速传动。
周杰表示,变速箱未来的趋势是更方便人的操作,同时更加省油,也就是更高效。"任何变速箱技术,在传动时都会损耗一部分能量,如何把损耗降到最低,就是研发的突破点,"周杰说。
CVT:燃油经济性能提高
"开车一定要自动挡,简单"、"还是开手动挡的车在提速方面比较有成就感"、"反正我不会选大众DSG了"、"无级变速器汽车适合在城市行驶"。
随着大众DSG的曝光,人们的目光再次聚焦汽车变速箱安全问题。我们都知道发动机的最佳性能是通过变速箱来发挥的,这就使得"选择正确、安全的变速器"显得很重要。
相对于MT和AT来说,多数人对CVT感到陌生,本文即针对CVT的技术优势和不足之处进行专门介绍,并推介几款装备CVT变速箱的主流公务车车型,以飨读者。
拥有百年发展历史
CVT的英语全拼是Continuous Variable Transmission,字面意思是"连续可变传动",这主要是从工作原理层面来定义,因为CVT在操作上类似自动挡,不过速比的变化没有跳挡的过程,而是连续的。CVT也就是我们通常所讲的"无级变速器"。
CVT技术的发展有着悠久的历史,迄今已有127年,奔驰是采用CVT的鼻祖。上个世纪90年代,汽车界对CVT技术的开发日益重视,特别是在微小型车中,CVT被认为是关键技术所在。
随着电子技术和自动控制技术的不断应用,CVT技术的应用范围覆盖到1.0L~3.0L的车型。如今,CVT技术在某些领域甚至超过了AT技术,在燃油性能和加速性能两个方面都取得了突破。
2012年4月17日,我国自主研发的首款CVT无级变速器在奇瑞汽车股份有限公司顺利下线,与国外相比,此款无级变速器成本降低50%。
换挡舒适 节能省油
总结CVT最大的技术优势,那就是换挡舒适、节能省油。
由于省却了变速箱的换挡过程,CVT车在行驶过程中也就少了换挡时的顿挫感,驾驶过程显得非常平顺。
同样,由于是无级变速,动力传输不间断,所以传动系与发动机工况的匹配可以达到最佳效果,这不仅使车辆的动力性能得到最大体现,而且整车的燃油经济性大大提高。
此外,因为CVT的技术构造简单,所需的零部件数量少,在生产成本和重量方面,无级变速箱都比较有优势。
CVT是自动变速箱发展方向
由于CVT传动的钢制皮带能承受的力量有限,所以在装备的车型上,主要以小排量为主,这在一定程度上使CVT变速箱的装备范围缩小。
但是,就目前来看,随着各大汽车企业对此技术的研究,情况已有所改变,"CVT将是自动变速箱的发展方向",曾有业内专家做出此预测。
装备无极变速箱的主要车型有奇瑞A3、瑞虎、思域、凯美瑞、普锐斯、长城酷熊、奥迪A7/A5/A6等。
值得指出的是,以官车起家的奥迪是无级变速箱的"喜好者",在很多车型上都装备了CVT变速箱。
奇瑞汽车是国内CVT技术的领跑者。据奇瑞汽车的相关负责人介绍,目前,装备有CVT变速箱的车型主要有A3、瑞虎、E5、东方之子等,由于技术的不断进步,这些装载无级变速箱的车辆在行使过程中非常平顺,无级变速器特别适合在城市作为代步工具的汽车。
DCT:动力输出平顺 成本高
DSG,这项令大众引以为豪的技术,现在备受诟病。大众DSG车型由于出现动力中断等故障问题,令广大车主闻之色变。DSG技术由德国大众公司在2002年推出,目前,其旗下很多在华销售的车型都使用了这种变速器,如在政府采购市场销量较好的一汽大众迈腾和上海大众帕萨特。
实际上,不是仅有大众拥有双离合技术。DSG只是大众对自己买断的双离合技术的专有称谓而已,DSG只是DCT(双离合变速箱)的其中一种叫法。
换挡顺畅 动力输出不间断
为什么大家喜欢购买DCT车型?"主要是驾驶和乘坐的感觉都很好,因为双离合变速箱能让车辆平稳起步,在一般汽车上,汽车换档时会有动力传递暂时中断的现象,而双离合变速箱车型换挡更快速、顺畅,动力输出不间断",湖南省检察院相关人员介绍,这也是为何一汽大众的迈腾和上海大众的帕萨特如此受欢迎的原因之一,他们都是DSG车型。
据悉,DCT在效率和成本上都显示出许多优势,与传统的自动变速箱相比,该系统换挡时舒适性更高,而且能满足消费者对驾驶运动感和车辆节油的双重要求。同时,双离合器的使用,可以使变速器同时有两个挡位,换挡速度不到0.2秒,比专业车手的手动变速还快。
从技术角度上来看,DCT对所有档次的车都非常适合,比其他变速器具有更高的燃油经济性。
技术复杂 价格高
大众DSG车型屡现动力中断故障,使得大家开始重新审视这一技术,清华大学汽车技术研究院院长宋健认为,干式DSG问题属于设计缺陷,即使召回,解决问题的可能性也不大。
DCT分湿式和干式两种,湿式用的变速箱油比较多,体积较大,可以承受较大的扭力,干式用的变速箱油较少,效率更高,但能承受的扭力不如湿式大。
目前DCT变速箱面临的主要问题是制造加工的精度要求很高,导致成本也相对较高。所以,DCT车型价格都比较高,像帕萨特1.8T和迈腾1.8L双离合车型都是18万元起价。
另外,DCT依靠离合器来传递动力,在城市路况下,驾驶者通常要在较慢的速度下驾驶车辆,此时DCT的离合器经常处于半离合状态,在较拥堵的城市路况下,长时间处于半离合状态容易使得离合器过热,温度传感器会感知温度过高,从而使变速器停机。据悉,目前已知的DSG变速器停机案例多半发生在市区行驶过程中。
DSG双离合器变速箱是以大众集团为首的欧洲车系主推的一款新型自动变速箱。代表车型除了大众的车型外,其他车型搭载的DCT车型并不叫DSG,国产车型方面主要是沃尔沃S40 2.0L Powershift,进口车方面,保时捷PDK、宝马M3 DKG、三菱EVO、日产GT-R等部分车型采用了DCT技术。
MT: 油耗和维修成本低
MT(手动变速箱)可以说是我们最为熟悉的汽车变速箱之一了。很多朋友在驾校学车时所使用的教练用车基本上都使用手动变速箱。很多老驾驶员还记得一句顺口溜"踩摘轰踩挂",这就是当时没有装配同步器的手动变速车型的换挡秘诀。
节能省油成本低
在自动挡盛行的今天,为什么手动挡依然占据着一定的市场?长安汽车动力研究院传动匹配所副所长蒋平说,手动变速箱技术较为成熟,维修保养成本低,燃油经济性也比自动挡车型好。
一般来说,手动变速箱的传动效率要比自动变速箱高,引擎刹车的效能强。蒋平重点推荐了长安的逸动和CS35,"这两款车型采用的是同一款手动变速箱,传递动力能力强,能耗损失小,效率高达97%~98%。"
手动变速箱要求驾驶者根据发动机工况等因素来选择合适的档位,手动变速箱给人的操作感觉很好,特别是对于那些爱好驾驶的朋友而言,手动变速箱的驾驶乐趣也是自动变速箱难以比拟的。
换挡平顺噪音小
选购新车时,不少车主会将挡位清晰列为首要考察项目,因为清晰的挡位有助于减少换档时间和入错挡的机会,这些都是关系到行车安全的重要因素,因此,清晰的挡位显得异常重要。蒋平重点介绍了长安的手动变速箱在这方面的特点,"逸动和CS35的换挡清晰度非常好,不仅齿比的设计合理、挡位间行程不长,而且挂入挡位时还会有一定的吸入感,整体换挡的手感在同级自主品牌车型中数一数二。"
蒋平特别强调,长安逸动和CS35变速箱在开发时就在降低噪音方面采取了特别措施,采用"多点相交悬置隔震"技术,噪音只有60~70分贝,低于行业的普遍水平--90分贝。
值得一提的是,手动变速箱的很多优势都建立在驾驶员良好的驾驶技术之上,要求驾驶者较好地控制离合器,并了解一定的机械常识,以保证选择合适的档位。对于驾驶技术不高的新手来说,经常会因为控制不好离合器而屡屡熄火,特别是在上坡时,如果操作不当,有可能把引擎和变速箱弄坏。此外,市区繁多的交通灯也会让手动变速箱的操控快感大打折扣。
AT:八成车型装载
针对技术层面,用户在购买汽车之前,首先考虑的是买手动挡还是自动挡车型,两者之间的区别是在启动及行驶时,是否需要用手去换挡位。从便捷性上看,大多数人喜欢购买AT,即液力自动变速箱车型。在公务车市场,除了一些执法部门,也以购买自动挡车型为主。
业内汽车技术专家周杰介绍,由于AT技术更成熟,生产成本较低,目前,80%的车型都搭载这种技术的变速箱。在公务车市场,几乎所有的主流品牌都有搭载AT的车型,该技术的成熟度和受欢迎度可见一斑。
AT由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成,通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中液力变扭器是AT最重要的部件,它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成,兼有传递扭矩和离合两种作用。
AT的优点是免除了手动变速箱繁杂的换档动作和脚踩离合器踏板的频繁操作,让驾驶者更便捷。特别值得一提的是,AT的生产成本已经相当低,对生产厂家来说,利于控制成本。当前AT的挡位有4AT到8AT,甚至有厂家表示已经推出9AT。
AT的缺点则表现在,它对速度变化反应较慢,换挡会产生顿挫感,耗油比较大,增加档位(齿轮)可以使AT换挡顺畅,但是体积和重量也有所增加,成本和风险相应上升。
目前,市场上绝大多数品牌都有AT车型,有专家表示,自动挡车型中AT技术的采用甚至已达到市场的80%。
由于AT技术成熟,成本低廉,赢得了国内主流厂家的欢迎。目前主流AT车型都是5速AT,4速AT越来越少,中高级车型已经开始搭载6速甚至7速、8速AT,近期,有豪华车甚至搭载了9速AT。专家认为,随着生产成本降低,更多挡位的AT将被装配到更多车型上,而且随着技术的日臻成熟和成本优势的发挥,AT在未来很长时间里都将是自动挡车型的主流技术。
AMT: 制造成本低
AMT,即我们通常所讲的"手自一体变速箱"、"半自动挡",也是比较常见的一种变速箱。
提起AMT车型,众说纷纭,褒贬不一。从目前上市的一些车型来看,AMT主要应用于一些A0级车型中。"提到AMT,我最先想到的车型就是Smart,这车非常好开,轻轻一点油门,动力就会表现得很好,"一位资深的业内媒体朋友说,"虽然AMT相比自动、无级、双离合等技术而言,表现稍显落后,但AMT却有他自身的优点,比如制造成本低。"
其实,AMT可以简单地认为是一种介于AT与MT之间的技术,不仅有手动挡的操控乐趣,还拥有自动挡的便捷。那么,这种本质上属于手动变速箱的AMT技术,其工作原理是什么?有哪些优点和不足?市场上有哪些AMT车型?
由MT发展演变而成
AMT的英文全称是Automated Mechanical Transmission,中文意思是机械式自动变速箱,可以看成是自动的手动变速箱,兼有手动挡的操控乐趣和自动挡的简单便捷。
AMT变速箱是在通常的手动变速箱和离合器上配备一套电子控制的液压操纵系统,以达到自动切换挡位的目的。其中,微机系统是其核心技术,电子技术及质量将直接决定AMT的性能与运行质量。
"低成本"同样也是AMT变速箱的一个竞争优势,对于提高低成本车型行驶便利性来说,选择使用AMT是一种很好的解决方案。这也是多数低价小型自主品牌汽车选用AMT变速箱的原因之一。
由于AMT 的技术相对简单,所以制造成本和后期使用的维护成本方面也相对较低。不过,与自动和无级变速箱相比,在行车的过程中,换挡时会有顿挫感,而且在换挡过程中有可能出现动力中断,这就将AMT的不足之处完全暴露:舒适性差,传动效率一般。
技术成熟 A0级车应用较多
目前,国内市场销售的AMT变速箱车型也均为小型或微型车,主要包括奇瑞QQ、A1、M1、长安奔奔Mini、江淮同悦、进口的Smart fortwo等一些小车。
奇瑞汽车是以小车"起家"的,对AMT的应用技术在国内领先。据了解,奇瑞新风云2 1.5-AMT所配备的AMT变速箱,是由奇瑞研发的具有自主知识产权的变速箱,获得的专利多达20余项。
"风云2 1.5-AMT的可靠性强,液压装置总成的功能零部件多为国外成熟产品,"奇瑞汽车相关人员介绍,"此外,奇瑞AMT控制软件具备先进的OBD故障诊断软件替代执行功能,最大限度地确保了变速箱的安全、可靠性。"
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