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9AT、7DCT、CVT哪种自动变速器最牛掰?

2017-04-15 纠错 举报
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三国时期魏、蜀、吴三国鼎立,互相牵制,21世纪则有9AT、7DCT、CVT三雄争霸,且看风云突起的自动变速箱世界。

一、9AT变速箱三足鼎立

9AT是9速自动变速箱的简称。所以我们先得聊聊自动变速箱。其作为当今绝大多数家用车辆首选,自然有着独特的魔力。

▎自动变速箱原理及发展

自动变速箱通过液力传动和行星齿轮组合的方式来实现降速增矩、自动变速,一般由液力变矩器、行星齿轮组、液压换挡操纵机构和执行机构、换挡控制系统等部分构成。

这些发音拗口的组件却能让换挡这件大事相当平顺,舒服到我们都不用动手就能自动换挡。

简单来说,控制系统充当了大脑的作用,采集车辆各种行驶信息来判断换挡时机,具体实施者则是行星齿轮组上的离合器。AT在发动机飞轮动力输入端并没有普义上的离合器,而是液力变矩器在这里大放异彩。

▲液力变矩器的原理是,通过工作液在涡片间的流向变化来实现离合功能,平顺性更好。

自动变速器的飞速发展,还要得益于当今节能环保大环境下,落地到汽车行业的各种政策的鞭策。早前自动变速箱自重大、反应迟缓、传动效率低还费油。而今通过对制造工艺、机械机构(例如在原基础上增加齿轮数、离合数和挡位等)、电控技术改进,这些问题都得到了改善。

这两年自动变速箱挡位数一路飙升,从6挡到8、9、10挡,甚至11挡的专利都出现了。

▎9AT有哪些?

国内能买到的配备9AT的车,有Jeep自由光,路虎揽胜极光、发现神行,本田冠道,雪佛兰探界者,奔驰C级E级GLC级以及GLE级等。

未来通用家族以及奔驰除MFA前驱平台外,还将推出数十款9AT车型。纵观天下9AT,ZF 9AT,通用Hydra-Matic 9T50和奔驰9G Tronic可谓三足鼎立,各有千秋。

翻开这些变速箱的历史,我们发现ZF 9AT基本是全新开发,但通用和奔驰则是在以往6速、7速基础上改进而来,这是开发层面。

在应用层面上,ZF 9AT主要面向各大主机厂,而通用奔驰只对自家产品供货。专攻自家产品的通用、奔驰,9AT动力总成的可靠性和兼容性会更加优秀更有保障。

▎九个挡真好用吗?

9AT是个新物件,值得重点来说说。对于ZF 9AT,上不了9挡是槽点,但这锅也不能全靠变速器来背。发动机挑变速器,变速器也会挑发动机。

ZF 9AT如今已经做到了与6AT相仿的体积,还拥有更好的平顺性和响应速度,但因为要匹配各家车型,每个使用ZF 9AT的厂家都要确定机型是否与之匹配,然后根据ZF 9AT既定的齿比进行标定,编写程序。这对开发团队来说难度较高。

不少人将揽胜极光变速箱出现的换挡卡壳、跳挡现象归罪于ZF 9AT硬咬的犬牙离合上,事实上路虎变速器软件自身存在缺陷才是问题根源。

不过,也不得不说ZF 9AT的齿比分配过于稀疏,第5挡即达到直接挡,6-9均为超速挡。这会带来什么后果呢?

以Jeep自由光为例,由于前四挡位分布过于稀疏,在60km/h的日常道路上,控制器选择的挡位范围也只有5个左右,这和之前遍地的6AT似乎没啥区别。

这样一来自由光多出来的挡位只能作为高速驾驶的备选,但要知道9AT的初衷是给发动机在最低能耗下,提供尽可能多的挡位选择。现在的局面却成了,到了130km/h却也上不了9挡。

附:但说到底,这事儿也得怪Jeep自由光身上那颗2.4T的输出特性并不适合用ZF的9AT。

相比之下本田冠道很是走心。善于搞黑科技的本田这次推出的冠道,因为考虑到油耗、布置方式和布置空间等,只能选择ZF 9AT来搭配那颗有TR血统的2.0T神机。虽然上9挡依然有些吃力,但在平顺性、升挡积极度上都提高不少。

在自家6、7速基础上改进而来的通用Hydra-Matic 9T50和奔驰9G Tronic便不像ZF 9AT那样了。

通用的Hydra-Matic 9T50是一颗新星,目前供应在自家Equinox(探界者)车型上,适配的机器类型较为单一,匹配起来也更轻松,不需要对机器输出曲线做大幅度修改。

刚上市的雪佛兰探界者2.0T搭配的Hydra-Matic 9T50,可谓有备而来。它有7个前进挡与2个超速挡,1挡齿比4.69,9挡齿比0.62,静止加速能迅猛,高速巡航又经济。总变速比为7.6:1,挡间齿比分布比ZF 9AT密集,总体范围合理,资料显示探界者在95km/h时可挂上9挡。

而且,Hydra-Matic 9T50使用的行星齿轮单向滑动离合,理论上较ZF 9AT硬咬的犬牙离合更加平顺。总之,这种厂家自研的9AT还是挺让车聚君感兴趣,好奇半年后它在市场上的实际反馈。

奔驰的自家变速箱一向非常稳定,而且总是比别人更早进入更多挡位的时代。这次的奔驰9G Tronic有6个超速挡,齿比范围可达到9.5:1,挡间齿比较通用更大,更加配合奔驰自家种类多样的机器。因其最高可承受1000N·m的扭矩故被一些人称作最强大的9AT。

但目前配备9G Tronic的车中,北京奔驰E级被反映在120km/h限速巡航时可挂9挡但无法停留,且GLE出现过3挡卡挡情况。

车聚君以为,奔驰9G Tronic最大可承受超大扭矩是为了适应奔驰自家AMG性能车的需要。奔驰使用9G Tronic的机器分布太广,从普通的2.0t到强大的4.0双t,普通版E级M274这样一颗小排量涡轮机配合9G Tronic确实有可能出现标定欠佳的情况。这和ZF 的困扰如出一辙。

▲看看奔驰自家E43 AMG等布局合理的车型上,又是另一番光景了。

不可否认,9AT技术还是太新,缺少时间的磨炼,但不能因为国内配备9AT这几款车有出现使用效果不理想的情况就否定了变速箱,海外也在走向9AT时代,这三款9AT本身没有绝对的好与坏,匹配见真章。毕竟要因地制宜因车制宜一口气标好9个挡位,对谁来说都不容易。

▲因地制宜这四个字看起来简单,但背后的辛酸血泪不是哪家都能咽下的。而且车主要想用好这九个挡位,也得好好磨炼一翻。

那为什么这么多厂家放着好用的6AT不用,费力不讨好的迎合9AT甚至10AT、11AT呢?油耗、油耗、还是油耗!

二、7DCT源自于赛道技术下放

7DCT是七速双离合自动变速箱的简称,这里仅指湿式双离合。它的前辈6速湿式双离合曾搭载于布加迪威龙、日产GT-R、奥迪TT等性能车型,可以说是从赛道走下来的惠民技术。

但是,这里的7DCT仅指湿式的。干式DCT最大扭矩一般不超过250N·m,多配于经济车型,更多是出于低成本考虑,问题也相对较多,故本文不讨论。

▎7DCT的原理

双离合变速箱顾名思义是靠两套离合器工作,兼具手动与自动变速箱的特点,但与手动挡更加相似。

普通变速器换挡靠离合器分离、再接合来实现,容易发生动力中断。

双离合变速器的两组离合器分别由电子控制并由液压推动,分别对应两组行星齿轮。齿轮按次序交替分布在实心空心两根传动轴上,一个离合器对应奇数挡位,另一个对应偶数挡位和倒挡。

正常加速减速情况下,当车辆挂入一个挡位时,另一个离合器对应的下一个挡位已经进入预选状态,只要当前挡位分离便可立刻无缝连接下个挡位。

而且电脑控制没有变矩器,所以换挡速度比自动甚至手动变速箱都要快,直接换挡的动力损失也更小,节油效果可观。

▎目前市场情况

6速DCT日落西山,而今7DCT遍地开花,很多大牌主流车型譬如大众、奥迪、福特、雪佛兰、菲亚特、哈弗、吉利等等,都有7DCT版本可供选择。

但仔细考量,真正可以生产双离合变速箱核心模块的独立供应商,主要有BorgWarner、LuK、Getrag三家。

▲奥迪S-Tronic

我们熟知的大众DSG和奥迪S-Tronic变速箱都是7DCT的不同别名,都有干式和湿式之分。扭矩小于等于250N·m的是干式,采用的是LuK的双离合模块;扭矩大于250N·m的是湿式,采用的是博格华纳的双离合模块。

福特的PowerShift双离合变速器也有干湿之分,干式技术来自Getrag,湿式技术都来自BorgWarner。问题都比较多,特别是干式,曾帮长安福特数次登上投诉排行榜前列。现在,福特在刻意回避和减少DCT的匹配,比如福克斯只有1.6L自然吸气版才配6速干式双离合,高配版是6AT了。

▲保时捷PDK

作为高性能湿式双离合的代表,广受赞誉的保时捷PDK是与ZF合作的结果。

回看国内,最近也被吉利新博瑞,哈弗H6 Coupe和瑞虎7的DCT刷屏。它们有共通之处,即背后都是一个核心供应商Getrag,但也不同之处:新博瑞是7速湿式、哈弗H6 Coupe是6速湿式、瑞虎7是6速干式。越向后,成本越低。

另外,正在上市的Wey品牌下的经一组车型:VV7s和VV7c都是配备了长城自己研发的7速湿式DCT,核心技术来自博格华纳,但拥有系统的完整知识产权。这是自主品牌的一个首创,值得关注。

另外,上汽荣威550其实是最早搭载湿式DCT的自主车型,核心技术也来自博格华纳,系统总成与通用一起开发并共享知识产权。

比亚迪目前也拥有干湿两种DCT,小扭矩干式,大扭矩湿式,均逆向自大众。

如今DCT已经在民用车上实验了10余年,性价比高、比AT的结构简单、实现机械功能难度不大,而且在一定情况下性能比AT出色。

双离合的硬伤在于配置在普通量产车上如何解决高扭矩下的热摩擦问题,以及系统的适应性问题、耐久性问题。相对而言,湿式的有油液浸泡,散热更好,稳定性更好一些,成本与技术复杂度也更高。

但是,这还要看与不同发动机的配合和调校。同样一家供应商的双离合技术,供到不同车型上会有不同结果。在AT公认稳定的势头下,DCT的短期发展一波三折。在经历了2013年大众DSG全球大召回风波后,现在又有回头趋势。

▎有俩离合器的手动挡真好用?

良心话,但凡开手动挡或自动挡时间长了,来一把DCT都会爽爆,无缝衔接带来的迅猛加速感受是在意识之外的,就像玩VR,明明身体没什么感觉但眼前的场景确实发生了。而且这种挡挡爬升的线性感绝非一颗平顺的CVT所能企及。

但这看似完美的一切基于两个前提:变速箱适合发动机和车型本身且换挡逻辑合理,以及驾驶员懂得对付双离合车的技巧。

目前关于双离合变速箱的争论,基本集中在顿挫。那么为什么顿挫感的反馈都集中在双离合变速器上?原因就在于DCT没有AT或CVT的液力变矩器,使用的是类似手动挡的离合器,所以DCT顿挫感受比较明显。然后湿式离合与普通干式压片离合又不尽相同,故大家比较喜欢引出干式、湿式离合器来对比。但仅用干、湿式区别来解释顿挫感未免过于片面。

▲上为干式双离合,下为湿式双离合。干、湿式的离合片运动方式不同。干式离合靠拨杆压盘,湿式离合靠液压。主要区别是干式无法主动散热,热量靠对流排出以及热容量高的材料吸收,湿式能主动散热。干式动力传递更直接只不过操作过激容易过热,可传递扭矩较小;湿式动力传递稍有延迟但略平顺,可传递扭矩比干式大。

虽然干湿式离合器在散热和扭矩上有差异,但这并不是产生顿挫的主要原因。

决定一台双离合性能有效发挥的关键首先在于变速箱是否适合发动机和车型本身。即软件和工况是否适配,动力和车重是否适配。

双离合变速箱基于手动开发,但离合换挡操作都是电控。但电控也不是万能的,换挡扭矩精确性、发动机摩擦、传动损耗等都会造成CAN总线通知给变速箱控制系统的扭矩与实际飞轮上传递给变速箱的扭矩有区别,故变速箱执行换挡的时机可能不是最恰当的,必然会造成换挡顿挫。

另外,目前双离合变速箱正在更多地应用在车重较大体型较大而发动机排量输出都较小的车型上,俗称小马拉大车。与小机器适配的变速箱尺寸也较小,离合器和传动轴承担了较大的负荷。牵引大质量车身就要求小变速箱小离合器产生更多滑磨,离合器承担了与其不匹配的过量扭矩,也必然会造成过激反应。

产生顿挫的另一个原因是驾驶方式不当。一种情况是长时间的低速和频繁停车起步。带挡低速和起步时为防止死火,离合器处于半接合,双离合器变速箱靠离合片物理摩擦链接,半接合点控制较生涩,机器会降低转速,给乘客带来一股冲劲,这在任何双离合变速箱上都无法避免。

此外急加速和急减速使电脑触不及防也是产生顿挫的原因之一。

所以理论上,双离合变速箱是在合适的匹配与逻辑下,平稳的加速减速中才能做出趋于完美的响应。

之前集中在大众DSG以及福特沃尔沃Powershift的问题根源大致在此。变速箱产品本身是基本不会有问题的,很多人错误的认为是“变速箱顿挫”,其实是不了解本质,操作不当,再加上三人成虎的效应,就造成了全民偏见。

所以对于7DCT来说,在无液力变矩器缓冲,对换挡品质要求更高的前提下,做好一辆车发动机与变速箱的匹配,程序与工况的匹配是接下来要继续攻克的难题。

三、CVT变速箱历史悠久

CVT是无级变速箱的简称,至今已有100多年的历史。

开发生产CVT的厂家除了Jatco、邦奇、博世,还有各大车企,如本田丰田CVT,日产xtronic和与LuK合作研发的奥迪Multitronic。

日系的CVT技术世界领先,但这些年自主品牌如奇瑞在CVT上也下足了功夫,时至如今已步入第二代产品,据有关报道可达到日系一线水准。

CVT没有明确具体的挡位,变速比是一系列连续的值。传统的齿轮箱被两个锥形盘和一条钢带取代,锥形盘可在液压推力作用下收紧或张开,钢带会被挤压或放松而顺势离心或向心运动,钢带与锥形盘的接触半径改变,从而改变了传动比,类似一个没有挡位的AT。

目前多数CVT变速箱应用液力变矩器,主、从动锥形盘的夹紧力也由电子控制,具有无懈可击的平顺性和变速范围。且经过多年的传动带技术改进,承受转矩能力提高不少。

CVT可使发动机动力无间断传递,后备功率更充足。较AT、DCT,传动效率更高,它可以让发动机停留在某一恒定输出,仅改变传动比来改变车速,燃油经济性也更好。

▲由于传动带结构的限制仍然不算高,而且加速响应不够直接,CVT不适用于长时间激烈驾驶。

▎没有挡位的自动变速箱会好用吗?

在AT、DCT和CVT之间,CVT是最有个性,也是最经久不衰的变速箱。

老话说的好,经得起时间沉淀的东西绝对不差。想想也是,不然早就和历史中奇葩的Lenco、Brinn竞速变速箱这种黑科技一样,成了转瞬即逝的流星。

CVT成熟的技术,比AT简单的结构,比DCT平顺的动力传递,再加上重量轻体积小节油种种优势,实在是惹人喜爱。

▎CVT缺少乐趣、容易打滑,是真的吗?

看官且慢,待车聚君逐一分析。

缺少乐趣这件事儿放在CVT上可真可假。虽说CVT绝对平顺,多用于家用舒适型车,但看看日产曾经的2012骐达顶配GTS运动限量版1.6T,配备的正是一台与Jatco共同开发的CVT变速箱,还可通过电控模拟6速挡位。据车主反映,80km/h以上超车非常有信心,且综合油耗低于10L每百公里。

这是什么概念呢?一台钢炮使用了CVT,较之前AT在动力响应和油耗上都有进步。再来看看本田新思域1.5T CVT,一台兼具运动舒适的新时代神车,1.5T百公里加速进入8秒俱乐部,输出平稳,综合油耗6L左右,这也是CVT的功劳。

人们都觉得CVT应该是本田雅阁奥迪A6这些豪华沙发的专属,但其实通过模拟挡位,优化标定等做法,CVT完全可以变得富有乐趣。

说完乐趣,再来说说容易打滑这件事儿。

所谓打滑,大多时候指的是打滑的感觉,并非真正的锥形盘与钢带摩擦。这种感觉的来源有可能是液力变矩器工作液加速时产生的飞轮与锥形盘转速差。

奥迪A6 2.5 CVT普遍反映没有打滑感,原因就在这颗Multitronic使用的不是液力变矩器而是与DSG相同的湿式液压离合,不会产生转速差。

另外,打滑感还可能是电控加大锥形盘压紧力带来的提速延迟,若仔细体验,本田雅阁,日产逍客等都是一样的。况且目前CVT都有自我保护,退一万步讲,就算瞬时扭矩真的过大使变速箱内部打滑,电子系统也会瞬间切断动力传递的。

目前舍费勒改进的带有斜面柱销的传动钢带以及博世以推代拉的压力钢带,可承受的扭矩远比十年前本田飞度应用的第一代自家CVT要高得多,扭矩打滑早已是陈年往事过往云烟了。

▲日产VQ35 3.5和奥迪二代EA888 2.0T这种扭矩输出不算低的机器都在使用CVT。

在这里可能有人会说奥迪已经弃用CVT,但原因并不是CVT的缺陷,而是奥迪自家的8AT与7DCT的成本控制,传动效率和油耗水平不次于CVT,应用CVT并无太大必要,毕竟CVT后期保养成本较高。

所以CVT可称作极具个性的多面手,潜力不可小觑。

四、9AT、7DCT、CVT到底孰优孰劣

车聚君认为,这是鱼和熊掌的问题。

9AT,7DCT和CVT各有长短,无法互相取代,且三种变速箱分别对应不同的动力输出特性。

9AT的宽容度相当高,大小通吃而且非常适用于SUV、MPV、高性能车型以及顶级豪华车。例如本田冠道,克莱斯勒Pacifica,奔驰E43 AMG。这些车型本身自重较大、动力输出强大、扭矩强劲。

AT变速箱在三者中可承受最高的扭矩,并且9AT提供更多的挡位使发动机在大多数时间都可处在能耗较低的状态,有助于提高燃油经济性。

另外9AT第一挡的大齿比以及密齿分布有助于提高车的加速性能,这都是大块头SUVMPV和高性能豪华车的福音。

7DCT非常适用于钢炮、sportscar、轿跑和一些有较强性能取向且轻巧灵活的家用车例如大众高尔夫R,宝马M2。7DCT受限于实心空心双输入轴结构,可承受扭矩次于AT,但是有AT和CVT无可比拟的换挡速度,因此在扭矩不大而且低扭较低,非“小马拉大车”的前提下,7DCT能很好满足这些车辆的性能需要,并且7个挡位数也可有效提高燃油经济性。

CVT针对性较强,适合舒适取向的普通家用车和豪华商务车如本田雅阁,奥迪A6L。绝对平稳的动力输出,宽泛的变速范围和不错的传动效率,可以营造安静宜人的驾乘感受又可满足日益严苛的油耗要求。由于这类车型普遍动力水平不高,完全在CVT的能力范围之内。偶尔轻度的狂野驾驶也完全不用担心。

车聚小结:

9AT、7DCT、CVT在动力水平、操控性、节油能力等特性的博弈还会继续,不论是9AT开疆拓土,7DCT刺激多变,还是CVT安心舒适都有一批粉丝。

那么问题来了,你钟爱哪一款呢?

转载请注明来源车聚网,专栏作者:拓跋峻)

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