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11速变速箱不是梦挡位真的越多越好吗

发布时间:2019-09-14 09:04:56

  11速变速箱不是梦 挡位真的越多越好吗?

  1AT变速箱的结构原理

  去年,福特申请了11速自动变速箱专利,前不久本田也同样曝光了11速自动变速箱的专利。如今车企们一言不合就将挡位数飙到了10个以上,难道未来的趋势是挡位越来越多吗?个位数挡位的自动变速箱是否将会成为过去?

  AT变速箱挡位越来越多,您怎么看?

  在乘用车领域里,目前量产的自动变速箱挡位最多的是9速自动变速箱(本文所聊的自动变速箱是指普通的AT变速箱,AT:Automatic Transmission,不包括双离合器变速箱和CVT变速箱)。如今应用最广泛的可以说是采埃孚(ZF)的横置9AT变速箱,代号为9HP,搭载这款变速箱的车型主要有路虎揽胜极光、克莱斯勒Pacifica、克莱斯勒200、菲亚特500X、讴歌TLX在《那些使用ZF 9AT的车型你知道几个?》文章中我们一一列举了所有搭载采埃孚9AT的车型,其中最早应用的便是Jeep自由光。

  随后,最早应用AT变速箱的美国人甚至不满足于9AT了,通用和福特联手进行了10AT变速箱的研发。今年,通用官方透露将在雪佛兰全新科迈罗ZL1上配备10AT变速箱,而福特也将在F-150上应用两家的结晶。10AT还没有正式量产,福特和本田又将挡位上升至了11个,并纷纷申请了自己的专利。这样的黑科技曝出之后,友们在惊乎之余也不免表达了一些疑虑。

  我们到底需不需要买更多挡位变速箱的车型?自动变速箱的挡位越多就越好吗?为进一步了解广大友对此的看法,我们进行了一次投票。

  经过一天时间的投票,可以看到友们大部分认为

  ,自动变速箱的挡位越多不见得越好,因为变速箱的平顺性、燃油经济性不单单与挡位数量有关,还有与发动机和变速箱的匹配和标定有重要联系。到底是不是这样?我们先了解一下AT变速箱的原理,然后再进一步探讨。

  AT变速箱是如何工作的?

  目前,主流的AT变速箱结构主要是由变速器壳体、液力变矩器、行星齿轮组、多片离合器、传动轴及其控制机构(电磁阀、油路)等部件组成。在手动挡变速箱中,每一个挡位都有一组常啮合的齿轮,更换挡位时只需要通过换挡拨叉将输出轴与该挡位输出齿轮的花键结合即可。与手动变速箱的结构相比,AT变速箱的核心换挡部件不再是常啮合的齿轮,而是多组的行星齿轮组和多片离合器。

  采埃孚9AT变速箱的工作原理如下:

  由于行星齿轮组的工作特性,AT变速箱并不需要手动变速箱那么多的齿轮参与工作,所以相比传统手动变速箱结构,行星齿轮组让变速箱的体积和重量都得到了减小。依靠行星齿轮组之间巧妙的排列组合便能变换出不同的传动比,例如采埃孚6AT(代号6HP)采用了三套行星齿轮;通用的8AT采用了四套行星齿轮组;采埃孚9AT(代号9HP)中也使用了四套行星齿轮组。

  在AT变速箱中有一个另类,它便是本田的平行轴AT变速箱。这种变速箱没有行星齿轮结构,一组组的常啮合齿轮让它看上去更像是手动变速箱。但相比手动变速箱,平行轴AT变速箱又多了液力变矩器和多片离合器。因此,可以说本田更像是在手动变速箱的基础上开发出了平行轴AT变速箱,节约了研发成本。但随着时间的推移,主流的自动变速箱从6AT发展到了7AT、8AT甚至9AT,本田的平行轴AT变速箱逐渐不再适应潮流。

  为什么AT变速箱的挡位越来越多?

  从1908年AT变速箱被发明起,前九十多年的时间里,以行星齿轮组为基础的AT变速箱在结构方面逐渐趋于成熟,诸如液力耦合器、液力变速器、带锁止离合器的液力变矩器等一个个的新发明让AT变速箱成为了主流的自动变速箱技术;而最近的十几年,AT变速箱的结构和技术上很难再有大的突破,所以为了不断地提高AT变速箱的各项性能,尤其以应对各国家的燃油经济性和排放法规,目前厂家们便选择了不断增加变速箱挡位来取得进步。

  AT变速箱的挡位会不会无限地增加呢?

  采埃孚的9AT到底牛在哪?为什么有那么多厂商争着抢用?

  对于纵置变速箱来说,尺寸上的些许增加也许并不会影响到整车的布置。而对于横置变速箱来说,车辆对变速箱的尺寸则会非常敏感。因为发动机舱横向空间所限,变速箱尺寸一丝一毫的增加往往会影响到整个发动机舱内部件的布置问题。AT变速箱的挡位增多意味着行星齿轮组的个数也会增多,变速箱尺寸也不得不增加,这也是很多厂家没有进一步扩展AT变速箱挡位的重要原因。这会是难以解决的矛盾点吗?看看采埃孚(横置)9AT是如何解决的?

  困扰厂商们增加变速箱挡位的另一个难题是重量,为了尽可能地减小9AT的自身重量,采埃孚使用了铝合金变速箱壳体,提高了轻量化水平。总之,采埃孚对尺寸、重量的控制让这款9AT变速箱适用于了横置发动机平台的车型,也帮助很多厂商步入了9AT变速箱的时代。

  9AT会是极限吗?

  2015年,奔驰的研发部门发表声明称,我们没有兴趣去研究超过9个挡位的自动变速箱,因为奔驰通过超过810亿次电脑模拟数据测试之后,发现目前的9挡自动变速器是最好的产品。同样来自采埃孚ZF的CEO表示9挡是目前自动变速箱的极限,更多的挡位代表着更复杂的结构和更大的自身重量,这对于节能是没有任何意义的。AT变速箱的挡位数极限到底是多少?9挡?10挡?11挡?

  摆在面前的困难正如采埃孚CEO所说的,挡位越多结构就会越复杂,同时由于齿轮数量的增加,变速箱重量控制不好还会影响整车的燃油经济性。对纵置变速箱来说,变速箱的尺寸问题或许不太明显,但对于横置变速箱来说,尺寸问题将会是研发的一个重要挑战,因为发动机舱所允许布置的空间是有限的。在现有技术的基础上不断增加的挡位显然是有限的,AT变速箱挡位会继续增加吗?或许未来一项新的重大技术革变才会让其成为可能。

  2AT变速箱挡位越多就越好吗?

  自动变速箱挡位越多就越好吗?

  我们知道专业的围棋一般分为九段,从一到九,段位越高代表的水平越高。而自动变速箱是否也如围棋一般,挡位数越多就越好呢?

  在聊自动变速箱是不是挡位越多越好前,我们先来明确一下什么样性能的变速箱才是好的自动变速箱。我们知道变速箱的基本作用是:1、实现变速和变矩,通过改变传动比,扩大驱动轮转矩和转速的变化范围,以适应不同的行驶条件,同时使发动机尽可能地保持在有利的转速区间工作;2、能在必要时中断动力的传输,使发动机能够实现启动和怠速运转;3、实现倒挡。

  一般来说,消费者认为优秀的自动变速箱主要表现是在满足基本的功能外,还要有平顺性好、燃油经济性好、动力响应快、耐久性好等特点,直白地说就是没有较强顿挫感、省油、换挡干脆利落,而且还皮实耐用。那么消费者所要求的这些性能是否与挡位数有直接联系?

  挡位越多越省油?

  理论上来说,变速箱挡位越多,可选择的传动比数量就越多,在不同工况下能让发动机处于更经济的转速区间,从而能达到更好的燃油经济性。但是挡位越多越省油的前提,还要看AT变速箱的换挡逻辑以及与发动机的匹配是否合理。

  与CVT变速箱不同,AT变速箱、双离合变速箱以及手动变速箱都是依靠不同的齿轮组啮合,来切换不同的传动比,达到变速、变矩的换挡效果。在切换不同齿轮组的间隙时间里,发动机都会损失一定的功率。

  发动机与变速箱的匹配好坏影响了燃油经济性,AT变速箱不能只看挡位数的多少,在不同的工况下,通过合理的挡位设定才能让发动机处于最经济的转速区间,从而节约燃油。

  挡位越多变速箱响应就越快

  从变速箱的工作原理来看,影响变速箱响应速度的并不是变速箱挡位的数量,而主要是与变速箱ECU以及换挡执行机构有关。换挡响应速度的背后也同样反映了厂家们在研发数据方面的积累,通过长期对不同车型的试验,依靠多年的数据支撑,优秀的变速箱公司能够让变速箱更聪明,在应对不同的行驶工况时可以迅速地让变速箱做出正确的反馈,而不会迟疑那么一下再做判断。

  挡位越多就越平顺吗?

  变速箱的每一个挡位意味着一个固定的传动比,挡位越多意味着变速箱可选择的传动比就越多,下面我们看看传动比越多是否能直接影响平顺性?

  从福特6AT与奔驰7AT的传动比对比来看,两者都是将5挡设定成直接挡(传动比为1.00),奔驰7AT比福特6AT多出的挡位是在超速挡(传动比小于1.00)。对于超速挡来说,主要是在良好铺装路面上高速行驶时,降低发动机转速,以提高汽车的燃油经济性。当然,变速箱的传动比也不能设定得太小,比如

  挡位越多其实与平顺性没有直接的联系,而更多的是发动机与变速箱的匹配、换挡逻辑等有关。诸如采埃孚9AT变速箱比大部分8AT或者7AT多出来的挡位都集中在了超速挡,扩充更多的超速挡很明显是为了在高速行驶时获得更好的燃油经济性。

  也许你会说,挡位越多可以将变速箱的传动比落差设计得越小(传动比更密),从而变速箱换挡的冲击也就会越小,平顺性也就越好,这样的结论客观吗?

  液力变矩器不仅能传递和放大扭矩,在变速箱换挡的过程中,它还能一定程度地吸收换挡时齿轮之间的冲击,如果液力变矩器调校的有问题,挡位再多、换挡冲击再小也同样会产生顿挫感。

  通过液力变矩器中导轮和锁止离合器的调节,它能让AT变速箱各挡位的固定传动比变成浮动的数值,从某种角度来说能够达到一定程度上CVT变速箱的特性。例如,变速箱在3挡固定齿比的情况下,发动机2000转时,车速为40km/h;而搭载AT变速箱的车型以40km/h行驶时,发动机的转速可以在转浮动,其原理是AT变速箱中液力变距器的打滑,能够允许发动机输出端与变速箱输入端存在一定的转速差。当然,获取平顺性同时也会损失一定的燃油经济性,因为液力变矩器的打滑意味着发动机输出的动力有一部分没有转化成扭矩,而流失掉了。

  液力变矩器并不是AT变速箱不可或缺的一个组成部分,例如梅赛德斯-AMG在诸如C 63 AMG(W204)、SL 63 AMG(R230)等一些运动型车上便搭载了没有液力变矩器的7AT变速箱,它以多片离合器来进行代替,相比液体传动的软连接,在动力传递效率方面要更优秀。当然,在提升效率的同时其或多或少的会对舒适性有一些影响,但对一款高性能的AMG车型来说或许这都不是问题。

  从结构和材质上来看,也能看出梅赛德斯-AMG的这款变速箱其实不单单是追求燃油经济性的主儿。镁合金壳体让它有着不一般的轻量化水平,相比液力变矩器,电磁阀控制的多片离合器在响应速度上大幅提升,所能承受的最大扭矩也更高,这些都让它更适合于追求运动性的车型。对于普通家用车来说,梅赛德斯-AMG的这款高性能变速箱显然在成本上是难以承载的,现阶段普通的AT变速箱或许依然是最合适之选。

  总结

  总之,自动变速箱的挡位数量与平顺性、响应速度等没有太直接的联系,对于9AT、10AT甚至11AT变速箱而言,并不见得会比一款调校得当的6AT变速箱要更优秀。决定变速箱性能的因素更多是变速箱与发动机的匹配和设定、变速箱何时换挡、液力变矩器的性能、锁止离合器何时锁止等等。当然,这也是不说挡位多了反而不好。挡位越多,变速箱的传动比能够进行更宽泛地设定,例如最高挡位的传动比可以设计得更小,从而让发动机在车辆高速巡航时进行较低转速的运转,获得不错的燃油经济性。

  目前来看,乘用车领域里,采埃孚的9AT变速箱是量产AT变速箱中挡位最多的一个,至于10AT、11AT是否能够顺利量产,相信厂家们还需进一步解决因挡位增加而带来的变速箱尺寸、重量、成本控制以及耐久性等难题。作为一名普通的消费者,或许我们不必像追求苹果一样赶时髦,盲目攀比越来越多挡位的变速箱,而应该综合价格、性能以及可靠性等因素,选择最适合自己的那一款。

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