欧洲目前使用的技术,许多都起源赛车运动,双离合变速箱也是如此。
双离合变速箱最早搭载在80年代初的保时捷Prosche-962C和奥迪Audi-sport-quattro-S1-RC赛车上。其目的是消除换挡离合时的动力传递停滞现象,让赛车取得更快的加速度,毕竟人工换挡在时间控制上还有很大提升空间。双离合变速箱的布局让快速换挡成为了可能。
双离合变速箱简称DCT(很多朋友喜欢称为DSG,其实这是一种错误的叫法,DSG是大众的双离合品牌),英文全称为Dual-Clutch-Transmission,直译是双离合变速箱,这是因为它有两组离合器。
离合器位于发动机和变速箱中间,是连接发动机和变速箱动力传递的重要部门。离合器的闭合和断开就是发动机动力的传递和中止。两套离合器在工作中会轮流切断和闭合,当一组离合器在工作时,下一组离合器会进入待命状态,一旦上一组离合器断开,下一组离合器会立马跟上,大大缩短了换挡时间,最快可以达到0.2秒。
不过,如此一来另外一个问题就暴露出来了。因为只有两组离合器,当一组离合器工作时,下一组离合器是应该在高档位待命还是在低档位待命。目前大多数双离合变速箱都倾向让下一组离合器在高档位待命,准确的说“这让双离合变速箱升档十分快,而降档会出现迟滞”。
一旦用户大脚油门踩下去,变速箱电脑检测到需要进行降档,下一组离合需要先在高档位断开连接,然后连接至低档位,最终才能完成切换。这是目前多数双离合变速箱的通病,降档存在延迟。
所以,倒是相信三离合变速箱可以解决这个问题,而双离合不行。
摩擦式离合器主要包含主动部分和从动部分。主动部分也就是发动机飞轮,紧贴飞轮的是具有两个摩擦面的摩擦片,摩擦片中心孔有内花键,与输出轴(即变速箱输入轴)相连。摩擦片的后面是压盘,压片推动摩擦片与飞轮接触,然后保持硬连接,达到动力连接的目的。
压盘后面是膜片弹簧,提供压盘的推力,最外面是离合器壳。完整的离合器总承除了上述物品,主要部件还包括分离轴承和分离叉。
离合器与发动机飞轮接合状态下,引擎的扭矩由飞轮传递到摩擦片,摩擦片通过中心孔的内花键传递给输出轴(变速箱输入轴)。踩下离合器踏板,动作通过操纵机构传递至分离叉和分离轴承,分离轴承向前移动将膜片弹簧的中央向飞轮方向压紧,膜片弹簧外端向相反方向移动,力作用于压盘的回位簧钩,压盘离开摩擦片,此时动力被切断。松开离合器踏板,膜片弹簧回位,离合器重新与飞轮接合,动力继续传递。
干式双离合和湿式双离合在工作原理和基本构造上没有本质的区别,最大的不同主要是在于对摩擦片散热的处理方式。湿式双离合的两组离合器片处在一个密封的液压油槽内,通过浸泡着离合器片的变速器油吸收热量,而干式双离合没有密封油槽,主要通过风冷散热。这也是导致后面干式双离合故障频发的主要原因。
目前的双离合的市场应用已经比较广泛,尽管有诸如福特这类全面退出了双离合阵营的品牌,但又有一些品牌加入了双离合,通用、现代以及本田都参与了进来。高端品牌方面,奥迪也正在放弃CVT无级变速箱转投双离合阵营,这让双离合阵营实现了由低端到高端的完全覆盖。
结合此前大众DSG爆发出来的故障问题,诸如结晶、顿挫、抖动、动力中断,主要问题全都因为离合器上。从表面上看,干式双离合变速箱由于缺乏有效的散热机制,导致离合器发热,甚至过热,此时系统会自动进入保护状态,进而产生动力中断。实际上,是因为变速箱控制软件不够智能,存在缺陷。
离合器发热主要是因为长期处在半联动状态。所谓半联动,是离合器不稳定连接的工作状态,就是我们常说的接触又没有完全接触,类似于我们在驾校学车时,起步松离合直至车身抖动的情形。可以说,半联动是手动变速箱和双离合变速箱不可避免的情况。
双离合变速器的整个结构想法是不存在问题的,也是可行的。通俗一点理解,新手开手动挡车型,经常会出现油门、离合器配合不好的情况。长此以往,变速箱就会出现换挡冲击、离合器过快磨损、离合器过热等情况。目前,双离合控制软件还不够完善,有时候还赶不上新手驾驶。
完善换挡逻辑是一个很漫长的过程,在此过程中,很多企业更倾向于采用一些“捷径”减少双离合变速箱的故障。通用就在昂科威20T、威朗GS上搭载了双离合变速箱。通用在变速箱里使用了更高标准的润滑油,将发热电控元件外置,提高散热性,增大离合片面积,升级离合片材质,让离合片更加耐磨。
双离合故障频发的情况,目前已经得到了大幅缓解,反而有越来越多的企业采用干式双离合。之所以如此,最主要的原因是干式双离合存在效率高、重量轻、成本低的特点,这些都符合中低端车型的定位。
不过,双离合变速箱的优势已经被发展越来越快的自动变速箱迎头赶上了。双离合换挡快和经济性方面有些地位不保的势头。随着越来越多更高档位传统自动变速箱的发展,换挡也越来越快。诸如马自达推出的创驰蓝天自动变速箱就是其中最典型的代表,全区域锁止,动力来的也十分顺畅。
另外一个特点是省油,双离合也正被传统自动变速箱追上。之所以传统变速箱不省油主要原因在于变矩器使用频率过高,为了缓解换挡冲击,液力变矩器会多次参与工作,降低了动力传递效率。不过,目前多档位自动变速箱已经突破了档位数的瓶颈,变矩器的使用频率自然就大幅降低,大多情况下是锁死的,效率一点都不比双离合低。加速和油耗甚至可以强过双离合变速箱。
从目前的产品定位上,我们可以看出传统自动变速箱的地位越来越高过双离合变速箱。双离合变速箱主要搭配一些小排量涡轮增压使用,比如别克昂科威28T就采用了6速自动变速箱,低端20T就采用了双离合变速箱。同样的还有大众,在国内很多车型都采用双离合变速箱,而国外却已经换装了爱信的自动变速箱。
双离合变速箱从刚开始“集万千宠爱于一身”到现在归于平常,符合汽车发展的规律。一项新技术需要经过市场的长期检验,才能受到消费者认可。双离合变速箱、自动变速箱以及无级变速箱根据他们不同的性能,找到了自己最清晰的定位。
这三种自动变速箱都是平等的,他们之间并没有谁更先进一说。正如前面文章提到的,自动变速箱不只是“技术成熟”的代表,双离合也不是“最新技术”的代名词。我们应该理性对待每一种新技术。
双离合变速器
与传统的手动变速器相比,DSG使用更方便,因为说到底,它还是一个手动变速器,只是使用了DCT的新技术,使得手动变速器具备自动性能,同时大大改善了汽车的燃油经济性,DCT比手动变速器换挡更快速、顺畅,动力输出不间断。基于DCT的特性及操作模式,DCT系统能带给驾驶者有如驾驶赛车般的感受。另外,它消除了手动变速器在换挡时的扭矩中断感,使驾驶更灵敏。基于其使用手动变速器作为基础及其独特的设计,DCT能抵御高达350牛·米的扭力,
双离合变速器的优势有以下几点:
1. 换挡快。双离合变速器的换挡时间非常短,比手动变速箱的速度还要快,只有0.2秒不到。
2. 省油。双离合变速器因为消除了扭矩的中断,也就是让发动机的动力一直在利用,而且始终在最佳的工作所以能够大量节省燃油。相比传统行星齿轮式自动变速箱更利于提升燃油经济性,油耗大约能够降低15%。
3. 舒适性。因为换挡速度快,所以DCT的每次换挡都非常平顺,顿挫感已经小到了人体很难察觉的地步。
4. 在换挡过程中,几乎没有扭矩损失。
5. 当高挡齿轮已处于预备状态时,升挡速度极快,达到惊人的8毫秒。
6. 无论油门或者运转模式处于何种状况,换挡时间至少能达到600毫秒(从奇数挡降到奇数挡,或者从偶数挡降偶数挡时,耗时约为900毫秒,例如从第5挡降到3挡)。
1.成本问题。双离合变速器的结构复杂,制造工艺要求的也比较高,所以成本也是比较高的。所以我们看到配备双离合变速器的都是一些中高档的车型。
2.扭矩问题。虽然在可以承受的扭矩上,双离合变速箱已经绝对能满足一般的车辆的要求,但是对于激烈的使用还是不够。因为如果是干式的离合,则会产生太多的热量,而湿式的离合,摩擦力又会不够。
3 .由于电控系统和液压系统的存在,双离合器变速箱的效率仍然不及传统手动变速箱,特别是用于传递大扭矩的湿式双离合器变速箱更是如此。
4. 当需要切换的挡位并未处于预备状态时,换挡时间相对较长,在某些情况下甚至超过1秒。
5. 双离合器变速箱相比传统手动变速箱更重。
6. 早期的双离合器变速箱可靠性欠佳。
种类
湿式双离合变速器、干式双离合变速器
两者的差别:
从工作原理和基本构造上,干式双离合与湿式双离合变速器并没有本质上的差别,不同之处在于双离合器摩擦片的冷却方式:湿式离合器的两组离合器片在一个密封的油槽中,通过浸泡着离合器片的变速器油吸收热量,而干式离合器的摩擦片则没有密封油槽,需要通过风冷散热。
工作原理
顾名思义,双离合变速器的技术关键就在于双离合,也就是有两个离合器,其中一个负责奇数档(1、3、5、7挡),另一个离合器负责偶数档(2、4、6挡)。可以想象为将两台手动变速箱的功能合二为一,并建立在单一的系统内,它没有液力变矩器也没有行星齿轮组。从齿轮部分乍一看很像一台手动变速器,因为它有同步器,但不同的是它用“双”离合器控制与发动机动力的通断,这两台自动控制的离合器,由电子控制及液压推动,能同时控制两组离合器的运作。
切换为2挡后 奇数档离合器(红色)断开 动力传向偶数挡离合器(绿色) 2档运转
福特6DCT齿轮箱
当变速箱运作时,一组齿轮被啮合,而接近换挡之时,下一组挡段的齿轮已被预选,但离合器仍处于分离状态;当换挡时一具离合器将使用中的齿轮分离,同时另一具离合器啮合已被预选的齿轮,这四个动作都是在电控单元的控制和作用下同时进行的,因此变速反应极快,在整个换挡期间能确保最少有一组齿轮在输出动力,理论上动力不会出现间断的状况。
要配合以上运作,DSG的传动轴被分为两条,一条是放于内里实心的传动轴,而另一条则是外面空心的传动轴;内里实心的传动轴连接了1、3、5 及倒挡,而外面空心的传动轴则连接2、4及6挡,两具离合器各自负责一条传动轴的啮合动作,引擎动力便会由其中一条传动轴作出无间断的传送。
右图展示的是福特6速DCT齿轮箱,内含两台自动控制的离合器,由电子控制及液压推动,能同时控制两台离合器的运作。当变速器运作时,一组齿轮被啮合,而接近换挡时,下一组挡段的齿轮已被预选,但离合器仍处于分离状态;当换挡时,一台离合器将使用中的齿轮分离,同时另一台离合器啮合已被预选,在整个换挡期间能确保最少有一组齿轮在输出动力,从而不会出现动力中断的状况。为配合以上运作,DCT的传动轴运动时被分为两部分,一为实心的传动轴,另一为空心的传动轴。实心的传动轴连接了1、3、5及倒挡,而空心的传动轴则连接2、4及6挡,两台离合器各自负责一根传动轴的啮合动作,引擎动力便会由其中一根传动轴做出无间断的传送。
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