ZT 鱼和熊掌——对比分析双离合器变速箱和自动变速箱 – Discovery – Hi!PDA Hi!PDA
on 09/11/2014ZT 鱼和熊掌——对比分析双离合器变速箱和自动变速箱
自从双离合器变速箱开始大规模普及以来,各种铺天盖地的赞美不绝于耳,其性能表现也被很多厂家吹得神乎其神。但与此同时,传统自动变速箱在近些年也取得了长足的进步,除了传动比数量的不断增加之外,更多新技术的引入也使其依旧宝刀不老,在车坛仍占有一席之地。在二者同步迅猛发展的今天,关于二者间孰优孰劣的争论也从未停止过。那么本文就带你较深入了解一下两种变速箱的结构和工作原理,并从多角度对比二者的特性。
先说说双离合器变速箱的结构。其实笔者认为双离合器变速箱直接叫做“双变速箱”更合适,因为它的实质就是两台并联的独立单离合器变速箱。两台变速箱的工作也是交替进行的。双离合器变速箱是以单离合器变速箱为基础改进而来,要了解双离合器变速箱的工作原理,应先从单离合器变速箱讲起。传统单离合器变速箱的换挡过程如下:1,离合器分离;2,当前挡位齿销副断开;3,目标挡位齿销副插入;4,离合器接合,至此换挡完成。
这里首先解释一下齿销副:变速箱的齿销副是连接变速轴和齿轮的机构。齿销随变速轴一同转动并可在变速轴上沿轴向滑动,这个滑动过程由手动或液压驱动。变速箱有多少个档位就有多少组齿销副(在位置上相邻的连个档位通常共享齿销,但实际上同一个齿销对应不同档位的是两个不同插入面,即齿销副),当某个档位的齿销插入该挡位的齿轮时,变速轴就与这个档位齿轮连接起来一同转动,也就是所谓的挂上了这个挡位。要指出的是,因为同一根变速轴只能允许一种转速,所以一台单离合器变速箱一次最多只能接合一组齿销和目标齿轮,即最多只能挂上一个档位。这是因为在变速箱内部,并非只有处于当前传动挡位上的齿轮在转动,而是所有挡位的齿轮都在同时转动,齿销插入哪个档位的目标齿轮,变速箱就挂在哪个挡位上,变速轴就与这个挡位的目标齿轮保持同步转速转动。
深蓝色部分为齿销,它可插入目标齿轮(123456R)中
再解释一下换挡过程为何需要断开离合器:这是因为不同档位的传动比不同,所以与齿销接合的齿轮转速不同,如果不断开离合器而将齿销强行插入不同转速旋转的齿轮中会导致极大的震动和材料磨损甚至断裂,这会给车辆行驶的平顺性和变速箱寿命带来毁灭性影响——当然这并非不可实现,实际上真正的赛车变速箱就采用这种粗暴的工作方式,即离合器不分离而强行将不同转速的齿轮齿销“打入”,为此在赛车变速箱上,齿销副被改进为更坚固的狗牙离合器,并且赛车本身对于舒适性和寿命的要求并不高,但在民用车上这种结构是完全不可行的;或者还有一种方法,就是每次升挡等待引擎转速回落到齿销副转速同步的时候挂入挡位,对于降挡,需要在空挡时补油而拉高发动机转速使齿销副同步接合,这种方法如果操作得体的话不会伤害变速箱,但会使换挡过程过于缓慢,因此也不是可行之计。
回到正题,当离合器分离之后,变速箱内部组件的转动惯量大幅降低(因为不用带着发动机一同旋转了),能够使齿轮齿销更平顺地接合,且接合过程不影响发动机转速。为了进一步实现齿轮齿销接合的平顺性,当代的大部分民用变速箱还在齿销副之间布置了同步器:同步器的结构是一对锥面摩擦环,当同步器接触之后会通过摩擦将变速箱齿轮组的转速拉至目标齿销的转速,即消除齿轮齿销间的不同转速,使其转速同步之后再插入接合,实现更平顺的工作过程。所以实际上民用变速箱在上述的第二步当前挡位齿销断开和第三步的目标挡位齿销插入之间,还包括了一步“目标挡位的同步器摩擦,同步齿销转速”,即一共5步。
下面再来讲解双离合器变速箱的独特之处:当两台变速箱交替工作时,就可以使上述某些环节重叠进行,缩短换挡时间。假设一台双离合器变速箱共6个前进挡,那么这两台独立的变速箱每台分别控制奇数挡位和偶数挡位,并分别带有一组离合器和独立变速轴,变速轴独立,两组离合器才可真正实现交替工作。
厂家通常宣称双离合器变速箱的工作原理是“一组离合器接合的同时,另一组离合器已经在相邻挡位待命;下次换挡的时候,当前离合器断开的同时,另一组离合器同步啮合,往复交替,实现接近无动力中断的传输和快速换挡”。但实际上,双离合器变速箱的工作过程并非如描述的这么简单。我们还是把它当做两台独立的变速箱来讨论:假设当前变速箱处于2挡,这时负责偶数挡位的变速箱离合器接合之后,直到下一次升挡断开这段时间当中,负责奇数挡变速箱共进行三个步骤:1挡齿销副断开 > 3挡同步器摩擦,同步齿销转速 > 3挡齿销副插入,至此,奇数挡的齿销副已经完成插入3挡齿轮,全过程奇数挡变速箱的离合器都处于断开状态,当需要升挡的时候,偶数挡变速箱的离合器分离的同时,奇数挡离合器啮合,变速箱升入3挡。之后两台变速箱角色互换:负责偶数挡的变速箱在3挡传动的这段时间内依次完成2挡齿销副断开 > 4挡同步器摩擦,同步齿销转速 > 4挡齿销副插入,到下次换挡时,奇数挡变速箱的离合器分离的同时,偶数挡离合器啮合,如此交替往复……
由此可见,双离合器变速箱相比于比传统单离合器变速箱的优势就在于它将传统单离合器变速箱升挡过程当中离合器断开和结合之间的三个步骤放到了换挡间隔或者说是非换挡过程中来实现,两组离合器同步实现分离和接合,这样不仅缩短了换挡时间,而且减少了动力中断的时间,换挡过程理论上近乎是“无缝”完成的。听起来很完美,但你可能会问:降挡怎么办?不好意思,你戳中双离合器变速箱的硬伤了!
降挡是双离合器变速箱并不擅长的动作
同一根变速轴只能
与一个挡位的目标齿轮实现转速同步,而双离合器变速箱的优势就在于它的齿销副在换挡前是在相邻较高挡位而非较低挡位同步待命的,此时如果需要降挡的话,那变速箱就不得不尴尬地先收回之前的错误指令,再执行一次新的指令——即齿销副与预先同步的相邻较高挡位断开,然后与相邻较低挡位再次同步。还是以变速箱当前处于2挡为例,当变速箱需要降为1挡时,从变速箱升入2挡开始,一直到降为1挡变速箱的工作全过程如下:1挡齿销副断开 > 3挡同步器摩擦,同步齿销转速 > 3挡齿销副插入> 降挡指令发出>3挡齿销副断开 > 1挡同步器摩擦,同步齿销转速 > 1挡齿销副插入 > 偶数挡离合器断开/同时奇数挡离合器啮合。由此可见,双离合器变速箱每次降挡实际上内部是完成一次齿销副的先升挡后降挡的过程,不仅慢,而且会给同步器造成不必要的二次磨损。所以双离合器变速箱的“换挡快”仅针对相邻挡位的升挡情况。对于降挡,双离合器变速箱的换挡过程与普通单离合器变速箱无异,不仅存在动力中断,换挡速度也慢。特别是对于连续降挡的情况,双离合器变速箱的内部通常是一片慌乱——当然这些你看不到,并且以当今的机电控制水平,即便是“慢”也不会慢到哪里去,而这里阐述的只是在那些美好的宣传中不会告诉你的部分而已。
与一个挡位的目标齿轮实现转速同步,而双离合器变速箱的优势就在于它的齿销副在换挡前是在相邻较高挡位而非较低挡位同步待命的,此时如果需要降挡的话,那变速箱就不得不尴尬地先收回之前的错误指令,再执行一次新的指令——即齿销副与预先同步的相邻较高挡位断开,然后与相邻较低挡位再次同步。还是以变速箱当前处于2挡为例,当变速箱需要降为1挡时,从变速箱升入2挡开始,一直到降为1挡变速箱的工作全过程如下:1挡齿销副断开 > 3挡同步器摩擦,同步齿销转速 > 3挡齿销副插入> 降挡指令发出>3挡齿销副断开 > 1挡同步器摩擦,同步齿销转速 > 1挡齿销副插入 > 偶数挡离合器断开/同时奇数挡离合器啮合。由此可见,双离合器变速箱每次降挡实际上内部是完成一次齿销副的先升挡后降挡的过程,不仅慢,而且会给同步器造成不必要的二次磨损。所以双离合器变速箱的“换挡快”仅针对相邻挡位的升挡情况。对于降挡,双离合器变速箱的换挡过程与普通单离合器变速箱无异,不仅存在动力中断,换挡速度也慢。特别是对于连续降挡的情况,双离合器变速箱的内部通常是一片慌乱——当然这些你看不到,并且以当今的机电控制水平,即便是“慢”也不会慢到哪里去,而这里阐述的只是在那些美好的宣传中不会告诉你的部分而已。
如上所述,双离合器变速箱的工作过程十分繁琐,完全依赖精密的电控系统来实现运作,这点与传统自动变速箱不同,后者虽然结构相对复杂,但工作原理简单,甚至可以不需要电子系统介入。
自动变速箱的结构与双离合器变速箱完全不同
自动变速箱也可以理解为由两台独立的变速箱组成,只是它们之间的位置关系由并联改为串联,即分别是位于前端的液力变矩器和后端的行星齿轮组。
先解释液力变矩器,它由3个基本部分组成的纯机械部件,即泵轮、导轮和涡轮,并且内部充满了油液。泵轮通常与液力变矩器外壳做成一体,并与发动机端实现永久连接。涡轮连接变速箱后端的行星齿轮组。液力变矩器的工作原理就是由泵轮被发动机带动旋转之后,搅动其中的油液,再由这些油液驱动涡轮旋转以将动力传递至后面的行星齿轮组。在泵轮和涡轮之间的导轮负责固定油液的流动方向,帮助液力变矩器实现传动和变矩。
可以把液力变矩器的工作原理简单理解成两台对吹的风扇
液力变矩器的内部流体力学特性非常复杂,更多定量层面分析的内容在此就不做赘述了,下面主要介绍其工作特点:
1,液力变矩器由于内部的传动介质为液体,所以呈现柔性连接特性。它不像离合器那样完全接合之后变成刚性连接,所以液力变矩器可以实现与发动机全时啮合,无论是换挡过程还是停车怠速状态。自动变速箱的车辆在停车时踩下制动踏板车辆不会熄火(双离合器变速箱的车辆也不会熄火的原理是在踩下制动踏板的同时,离合器也自动分离,这点与自动变速箱的液力变矩器原理不同,液力变矩器在前进挡踩刹车时是不分离的)。液力变矩器的这个特性会使其传动效率较离合器低,但好处是出力较离合器平顺。
2,液力变矩器正如其名,可以放大扭矩输出,而且是以被动非线性的方式放大,原理在于根据伯努利定律,输入端和输出端之间存在越大的转速差,扭矩就被放大越多的比例。但与此同时,液力变矩器的传动效率也越低。反之如果输入端和输出端之间的转速差越小,扭矩被放大的比例越小,但传动效率也越高。如果你细心留意的话,你会发现驾驶传统自动变速箱的车辆在起步时如果大踩一脚油门的话,转速会先瞬间上升,之后经过短暂停留之后,车辆再突然以很大的加速度窜出。这个过程就很好地诠释了液力变矩器的前两个特性:车辆在转速攀升的瞬间并不会立即加速是由于液力变矩器的柔性连接特性;而之后由于变矩器的输入端和输出端产生了巨大的转速差而使其发挥了放大扭矩的作用,使车辆快速窜出。
3,液力变矩器在静止状态所允许的输入和输出端最大转速差叫做滑动系数,即Stall,当液力变矩器达到这个转速差时内部的涡流阻力最大,可将扭矩放大至最大的倍数,但传动效率也是最低的。所以在直线加速赛车上都使用滑动系数很高的液力变矩器,并且这个滑动系数正好与发动机的较大有效扭矩输出转速吻合,其目的在于起步时可以使发动机直接从输出较大扭矩的较高转速开始发力(参见38号测试中心的文章:《绝非单纯的马力竞赛——详解直线加速》)。而对于民用车来说,为了提高传动效率、日常使用的便捷度以及燃油经济性,通常采用很低滑动系数的液力变矩器。关于滑动系数,用很直观的方式观察就是:停车时挂入前进挡,左脚将制动踏板踩到底,然后右脚踩下油门,观察车辆的转速会上升到一个不能再继续攀升的高度,这时的转速就是液力变矩器的滑动系数。
4,为了进一步提高传动效率,当代民用车的液力变矩器大部分带有锁止离合器。锁止离合器能够在液力变矩器不需要发挥作用时,诸如高速巡航或较稳定的转速输出情况下,锁止液力变矩器,使之成为与离合器变速箱相同的刚性连接,提高传动效率。当变速箱需要换挡或输入端的转速大幅改变时,锁止离合器断开,使液力变矩器恢复工作。
带锁止离合器的液力变矩器
总之,液力变矩器不仅像离合器一样是一个传动原件,同时由于自身的变矩特性,也可以把它看做是一台副变速箱。动力经由液力变矩器会传递至行星齿轮组,也就是自动变速箱的主变速部分。
每一个行星齿轮机构是由三部分组成:太阳轮,行星齿轮架和上面的行星齿轮(具有相同的公转角速度,所以可以当成一部分),以及齿环。这三个部件只要将其中的一个固定的话,另外两个就能够以相反的方向旋转,假如将其中两个部件相互锁死的话,整个行星齿轮机构就无法自由转动了。自动变速箱的行星齿轮组部分变速原理就是通过改变多组行星齿轮的设置和组合方式来调整传动比。为了实现控制,自动变速箱的行星齿轮组件上都有离合器、超越离合器和制动器(这里的离合器是指控制行星齿轮的离合器,与手动或双离合器变速箱上面的主传离合器不同)
,分别用来将行星齿轮机构上的部件相互间锁合或将部件以相对于变速箱外壳静止的方式完全制动或单向制动(另一个方向可自由旋转)。它们通常采用多摩擦片式结构,可以以渐进式的方式介入和断开。随着不同位置离合器、超越离合器和制动器的接合和分离,锁止了行星齿轮组不同的部件,而改变参与传动的部件的组合方式,带来不同的传动比。传动比数量由行星齿轮机构组合的方式数量决定,而并不取决于行星齿轮组的数量。自动变速箱的行星齿轮组以及离合器、超越离合器和制动器替代了双离合器变速箱上面的常咬合齿轮以及齿销副。
,分别用来将行星齿轮机构上的部件相互间锁合或将部件以相对于变速箱外壳静止的方式完全制动或单向制动(另一个方向可自由旋转)。它们通常采用多摩擦片式结构,可以以渐进式的方式介入和断开。随着不同位置离合器、超越离合器和制动器的接合和分离,锁止了行星齿轮组不同的部件,而改变参与传动的部件的组合方式,带来不同的传动比。传动比数量由行星齿轮机构组合的方式数量决定,而并不取决于行星齿轮组的数量。自动变速箱的行星齿轮组以及离合器、超越离合器和制动器替代了双离合器变速箱上面的常咬合齿轮以及齿销副。
行星齿轮以及上面的离合器和制动器
这些离合器、超越离合器和制动器(以下统称控制器)是由变速箱的液压阀体控制的,液压阀体由油道和锁销组成,控制油泵产生推力的方向和受力部件。阀体本身受电磁机构或手动控制,后者完全无需电子系统介入。自动变速箱在换挡时,由阀体作动改变不同控制器的开合,从而变换不同行星齿轮组件的旋转方式,组合成不同的传动比。换挡阶段中当前挡位控制器的断开过程可以与目标挡位的控制器接合过程实现同步进行,并且液力变矩器无需断开,所以自动变速箱的换挡过程与双离合器变速箱的相邻挡位升挡一样可实现近乎没有动力中断,或者说是“无缝”完成的。相比于双离合器变速箱的优点在于,不仅对于相邻挡位升挡这一种情况可以实现快速而无缝的换挡,自动变速箱降挡或跨挡换挡同样可以实现快速而无缝的换挡过程。液力变矩器自身的柔性连接特性也可以与控制器的摩擦作用共同中和换挡的冲击。当然,为了进一步提高平顺性,很多当代自动变速箱的电控机构会故意减慢变速箱的换挡速度,而使控制器和液力变矩器有更多的时间吸收冲击,或者在降挡的过程中自动控制发动机补油来同步输入端的转速。
复杂的变速箱阀体
由此可见,其实自动变速箱的实质换挡过程才是真正意义上如宣传广告上对于双离合器变速箱的描述那般优秀,或者更具体地说是多控制器直接锁止式,即没有那些复杂的齿销副,也不必像双离合器变速箱那样实现所谓的“预同步”,而是直接以更方便的多组控制器直接锁止目标行星齿轮组件的方式工作,即一组控制器接合的同时,其余所有组控制器都同时在其它目标行星齿轮组件上待命,换挡时随时切换,并且控制器以渐进式的介入方式可实现相对平顺而快速和几乎无动力中断的换挡过程。所以说自动变速箱的结构虽然相对复杂,但换挡过程却更简单。
说起换挡速度这个概念,其实存在四种定义:
1,变速箱内部换挡组件的作动时间
2,动力中断的时间
3,动力输出的降低时间
4,变速箱对于换挡指令的执行时间
下面逐条解释(为了字面上的直观,以下使用DCT指代双离合器变速箱;使用AT指代自动变速箱):
“变速箱内部换挡组件的作动时间”是指变速箱从一次换挡伊始,至本次换挡结束,从最初部件开始作动,至最后一个部件作动完毕所用的总时间。对于DCT和AT而言,以这种方式定义的话,对于相邻挡位升挡这种情况的换挡速度,二者打平。即DCT是两组离合器实现一次同步渐进式分离和结合;AT是多组控制器实现同步渐进式分离和结合。而对于其它换挡情况,诸如降挡或跨挡位换挡,AT的换挡过程与相邻挡位升挡过程是完全相同的;而DCT则需要在两组离合器分离和结合的过程之间存在一次齿销副插入过程,所以在换挡速度上逊于AT。当然如上文所述,对于一些当代的变速箱,为了进一步提高平顺性,电控系统会故意减慢变速箱的换挡速度,这种现象在AT和DCT上面同样存在,特别是较低动力输出的情况下尤其明显,但这并不代表变速箱没有快速换挡的能力。这里比较的是它们自身的本领,所以这种“人为干预”,或者更准确说是“电子干预”的情况不在讨论范围之内(下同)。
“动力中断的时间”这个定义其实与上一条类似,只是对比的不再是换挡组件总作动时间,而单纯比较其中的动力中断时间间隔。对于DCT而言,这个时间可以定义为从一组离合器开始分离,至另一组离合器开始接合的这段空隙时间。在此过程中,动力输出是存在中断的。对于相邻挡位升挡,DCT可以做到接近无缝完成,所以这个动力中断时间几乎是0,而对于其它换挡情况,则动力中断时间等于齿销副的插入时间;对于AT,由于任何换挡过程都几乎是多组控制器实现同步分离和结合,所以动力中断时间几乎都可以做到0。在这种定义下,同样是AT取胜。
“动力输出的降低时间”是指变速箱在换挡过程中,从动力输出开始下降至动力输出完全恢复所间隔的时间。所以这里的“动力降低时间”不同于“动力中断时间”。在这种定义下,DCT由于采用刚性连接的离合器传动,所以动力输出降低时间要明显低于使用柔性传动部件液力变矩器的AT,虽然后者大部分带有锁止离合器,但锁止离合器往往也是在变速箱换挡完成之后才实现结合,而不会在换挡过程中干预,所以对于换挡过程中的动力输出降低时间不会有影响。
“变速箱对于换挡指令的执行时间”这个定义通常在变速箱的手动模式下会得到体现:我想大家经常会听到有人抱怨“我的车换挡很慢,手动模式下从扣动拨片到换挡完成需要2、3秒的时间……”这里的“2、3秒”指的就是变速箱对于换挡指令的执行时间,它并不是变速箱真正用于换挡的时间,而是电子系统对于换挡指令的执行延迟,而非变速箱本身机械部分的特性,所以在此不做讨论。
比较完二者的换挡速度,再来对比二者的换挡平顺性。在很多厂家的宣传资料中,都将平顺性作为AT和DCT的一大特性。特别是DCT,近年来厂家总是以“既快又平顺”作为宣传卖点。对不对呢?既对也不对!为什么对?因为同一台变速箱确实可以实现快速换挡,也可以实现很平顺的换挡!为什么不对?因为每次换挡过程不可能兼顾快和平顺!
首先,是什么引起的换挡顿挫?是同样车速下引擎对于不同传动比的转速差。每次换挡前后,引擎的转速都会改变,由于引擎内的转动部件是具有转动惯量的,所以
它在每次换挡过程中转速改变而引起的动能变化通过变速箱传递至换挡前后转速保持不变的传动轴上,即引擎变速而传动轴不变速,所以导致了顿挫。旋转动能与转动惯量和转速平方成正比。也就是说引擎转动成分的转动惯量越大,动能变化越明显;同时转速改变越大,动能变化也越明显。
它在每次换挡过程中转速改变而引起的动能变化通过变速箱传递至换挡前后转速保持不变的传动轴上,即引擎变速而传动轴不变速,所以导致了顿挫。旋转动能与转动惯量和转速平方成正比。也就是说引擎转动成分的转动惯量越大,动能变化越明显;同时转速改变越大,动能变化也越明显。
对于变速箱来说,引擎的自身旋转动能是无法改变的,可以改变的是后者:即传动比密度。挡位越多、传动比差距越小,引擎在换挡前后的转速改变越小,即旋转动能变化越小。所以有一点是绝对的,那就是传动比越密的变速箱,在相同换挡时间情况下,每次换挡的顿挫会越小。
与此同时,还有一种消除这部分变化的旋转动能的方式,那就是通过变速箱内部的阻尼部件来吸收,即将这部分动能转化为阻尼部件的热能。对于DCT来说,起到此作用的是离合器;对于AT来说,起到此作用的是控制器和液力变矩器。由于液力变矩器的内部充满油液,为柔性连接,所以它在换挡过程中可以吸收很大的引擎旋转动能,而将之转化为油液的热量,并与渐进摩擦式介入的控制器协同作用,这个效能大大高于DCT的离合器。所以在相同换挡速度下,理论上来讲AT的平顺性高于DCT。
不知你注意到了没有,我在之前所讨论的平顺性,都加了一个前提条件,那就是:相同换挡速度下。这是因为两个原因:1,阻尼部件将动能转化为热能是需要一个时间来完成的,通过减慢换挡速度,可以使阻尼部件有更多的时间去参与吸收引擎的旋转动能;2,引擎自身在内部转动阻力的作用下也会自然减速(升档时),或被一些现代化的变速箱控制程序强制补油拉高转速(降挡时),从而自然达到转速同步点使换挡过程平顺。所以无论哪种原因,以相对较长的换挡时间,或者较慢的换挡速度就可以实现越平顺的换挡过程,这也是为何平顺性和换挡速度不可能100%兼顾的原因。根本上是因为引擎转动部件具有不可忽略的旋转动能。任何形式的变速箱都无法从根本上实现快与平顺的兼顾,只是相对来说,AT会略优于DCT。
搭载于克莱斯勒300的ZF8速自动变速箱展现出了很高的效率
同样不能兼顾的还有平顺性和传动效率。对于DCT来说,由于齿轮为常咬合式,所以越多的传动比虽然可带来更平顺的换挡过程,但越多参与旋转的齿轮会增加变速箱的转动惯量,从而更大程度消耗引擎的功率;对于AT,如更换较大滑动系数的液力变矩器同样可以增强平顺性,但自身也会使更多的引擎功率被其中的油液消耗掉。总体来说,使用离合器传动的DCT较液力变矩器传动的AT相对传动效率更高一些,但随着液力变矩器锁止离合器的引入,AT在实际使用中的传动效率也大大提高,已经几乎不逊于DCT,再加之优化的控制单元,使车辆的燃油经济性得到了很大改善。当今很多搭载先进的电控多挡位AT车型的油耗已经完全不逊同平台搭载DCT或手动变速箱的型号。
所以DCT相比于AT的另一个不同点在于动力响应。DCT的刚性连接方式对于引擎出力的改变非常敏感,直观来说就是动力对于油门踏板“随踩随有”,这样的好处是可使驾驶员对于车辆的动力输出控制更精准,所以DCT更多地被搭载于偏重性能表现的车型上——当然这仅针对民用车而言。DCT自身在连续降挡时的尴尬表现以及在高强度动力负荷下不如狗牙离合器序列式变速箱的可靠性使之并不适合真正的赛车。不过它兼顾了一定的平顺性。所以在当代,DCT更适合在民用车领域服役。
AT液力变矩器的柔性连接特性会屏蔽掉车辆动力的小幅改变,直观来说就是驾驶AT车型如果以快频率轻踩油门的话,会发现转速虽然活跃,但车辆的速度却并不改变。即便使用了液力变矩器锁止离合器,仍不能100%杜绝这种现象发生。所以AT对于非单向性动力变化的响应较迟钝,但好处是平顺性,并且在起步阶段,AT较DCT有着更轻柔的表现,自然更适合匹配于偏重舒适性的家用轿车。另外,AT对于单向性动力变化的响应其实并不差,也就是只要动力始终以连贯和较稳定的方式传入的话,液力变矩器的传动效率会维持在较高水平。所以AT以其稳定的起步,较平顺的动力响应以及近乎无缝的换挡表现和很快的换挡速度使其在直线加速赛领域仍相当受青睐,因为直线加速赛不存在像场地赛那样动力输出不断升高降低的情况——这是液力变矩器最大的软肋所在。AT在民用车上的发展方向是多挡位和较小滑动系数的液力变矩器,目的在于提升燃油经济性;而在直线加速赛车上则相反,倾向于较少挡位和较大滑动系数的液力变矩器,最大程度量化加速性能。
再说说两种变速箱的控制方式:DCT在民用车上普及较晚,加之复杂的工作流程,所以从一开始就使用纯电控的方式。而当代民用车上的AT也几乎全部使用电子控制。二者的基本控制原理相同,即以当前车速和节气门开度作为两个基本控制信号,再结合当今更多元化的信号端以及引擎变速箱交互控制外加学习模式等方式,其优点在于对平顺性和燃油经济性的贡献。但应当指出的是,电子系统实际上对于AT的换挡速度并没有提升,这也是为何在直线加速赛车上,大部分自动变速箱都使用纯机械的手动阀体替代电控阀体的原因,也就是笔者经常提及的“无法实现自动换挡的自动变速箱”(这与家用轿车上的“手自一体”是不同的概念,后者仍是电控系统。详情参见38号测试中心的文章:《绝非单纯的马力竞赛——详解直线加速》),手动阀体最大程度减少能量损耗和延迟,可以使驾驶员以更精确的换挡时间和更快的换挡速度操纵变速箱。换句话说,AT可实现电控和纯机械两种控制方式,而并不像DCT那样100%依赖于电子系统。
TCI的手动阀体,即所谓“不能自动换挡的自动变速箱”,深受直线加速赛领域的青睐
重量和可靠性也是二者间争论的焦点。DCT的重量相对于AT较轻,但近些年一些产品却暴露出了较明显的可靠性缺陷。这也与DCT自身还不甚成熟的发展有关,他更像一位初出牛犊也爱运动的毛头小伙,虽然展现了一定的实力,但还有待年龄的洗礼使其更加沉稳;反之AT则扮演一位年长绅士的角色,稳重而可靠,几十年的阅历也让他少了一分锐气。
以上就是双离合器变速箱和自动变速箱的特点分析,他们不同的优势和性格在各自擅长的领域同样发挥着不可替代的作用,真可谓鱼和熊掌不可兼得。也正是如此,这两种产品在当今和今后相当长的一段时间内,仍将并行发展,分庭抗礼
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