技术贴:变速箱的挡位是不是越多越好?

发布时间:2016-03-09责任编辑:sam来源:吴佩频道
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  奔驰公开表示不再开发9个挡位以上的变速箱,这是他们在电脑模拟了810亿次不同配置变速箱的工作后得出的结论,几乎在同一时间,雷克萨斯在2016北美车展发布世界上首款搭载10挡变速箱的量产车型——LC500,这究竟是谁打谁的脸呢?
 
  民间有言:一个挡位,十个尊严。我们也如愿以遂地看见马路边使用8AT、9AT的车型比比皆是,更能在一些大字报的广告上,见到车企把变速箱的挡位数作为新车卖点,以至于一些键盘车神认为:没个7挡、8挡,这车都不好意思开上街。
 
  【释义】
  AT:AutomaticTransmission,自动变速箱
  MT:Manual Transmission,手动变速箱
  标定:对参数进行选择、优化的策略
 
  设计界广为流传一句“大道至简,少即是多”,这跟中国人非线性的消费思维——多即是好摆在一起,其实是牛马不相及的两码事。数码相机像素越多越好,手机屏幕分辨率越多越好、CPU核心数越多越好……大家当然喜欢锦上添花的东西,没搞清楚自己需求的情况下,这个配置要,那个配置当然也要,即使是多到饱和的程度,也不去考虑有没有价值。
 
  ▲十六核、防雷劈、4100万像素,你真需要?
  说回挡位的问题,我们确实经历过一个“用挡位数衡量变速箱好坏”的时代。在20多年以前,市面大多数车处在4MT和3AT的水平(亲,开过三挡的铃木羚羊吗?动力猛猛哒!),当时更多的挡位就直接意味拥有更好的加速性能和动力输出平顺性,以及更低的油耗和更高的速度。更重要的是,这还关系到面子——要是你的车比别人的车多两个挡位,基本就是奔驰和铃木的区别。
 
  但是,吴佩频道的观点很明确:汽车“温饱”的今天,挡位的多少不再是评定一辆车好坏的标准了。接下来,就变速箱挡位的几点司空见惯的误区做解释。
 
  误区一:挡位越多,换挡越平顺
  换挡的平顺受很多因素影响,但挡位的多少起不了决定性作用。挡位多只能说明齿比落差比较小,发动机转速差比较小(如下图所示),但不直接说明换挡平顺。
 
  ▲挡位多只能说明齿比落差小,不代表换挡平顺
  自动变速箱也一样,液力变矩器取代离合器的存在决定了“旋律”的跌宕起伏,而车企对液力变矩器的标定,比如液体粘度、升降挡时机、转速补偿等都直接影响到变速箱的顺滑程度。
 
  普拉多2.7L的4AT就要比陆丰X7的8AT平顺得多,大洋彼岸那群玩老车的美国人都喜欢用少挡位的AT——通过液力变矩器里油液搅动而增强的扭矩,能给人一种撕扯的快感,哪里都能开出路的牧马人也用少挡位的AT,看重的是这种AT的宽容度。除了液力变矩器外,影响AT顺滑程度的因素还包括换挡逻辑、锁止离合数量,离合器锁止率等。
 
  误区二:挡位越多,提速越快?
  一些搭载同一发动机的车型在升级更多挡位的变速箱后,加速都有提升,比如凯迪拉克ATS-L从6AT升级到8AT后,百公里加速时间从7.1秒缩短到6.2秒。但是,“挡位越多,提速越快”是构不成因果逻辑的。
 
  汽车的加速性能由变速箱能承受的起步转速、变速箱的换挡速度、以及前几个挡位的齿比共同决定的,这些都跟车企的标定密切相关,跟挡位的数量没有太多关系。
 
  ▲极光以9AT先声夺人,但提速确实变慢了
 
  拿路虎揽胜极光举例,原来6AT的极光0-100km/h加速实测在7.5秒左右,而升级9AT后成绩却增加到8.1秒,这是因为9AT的扭矩承受能力没有之前6AT强,主机厂对其限制了起步的转速。
 
  多换一次挡,就要耗费多一点加速时间,如果能通过两次换挡完成0-100km/h加速,那绝对不用三次换挡,这种现象在分秒必争的比赛更加明显,无论是WRC还是WTCC,最多也就6、7个前进挡,更多挡位无法带来加速的优势——尤其是你在“60km/h就已经贴上前车屁股”的堵城。
 
  误区三:挡位越多,油耗越低?
  设计多挡位变速箱的初衷确实是为了达到更好的燃油经济性,大多数6挡自动变速箱肯定比3挡的油耗要低。多挡位能带来更宽的齿比范围,最高挡位齿比也能更小,从而使发动机高速巡航的转速更低,油耗也就越低,但实际情况并不绝对。
 
  ▲ZF 9AT出来后,大多数人第一反应是:省油!
 
  不能以发动机每分钟的喷油次数减少来断定发动机省油,你要看到的是发动机的负荷瞬时加大,这才是最要命的——不仅对发动机和变速箱造成N+1点伤害,而且真的不省油!
 
  我曾经在修理厂修过一些变速箱,也在广汽干过一阵子研发,但既然要讲明白“挡位多≠好变速箱”这个话题,在写这篇文章之前,我专门请教了吉利汽车研究院副院长胡总工程师,他说:从专业的角度来出发,8速以上的自动变速箱要搭配大扭矩发动机才有一定意义,300Nm以下的发动机用7速变速箱或者9速变速箱都体现不出来差异,无论是在油耗还是动力性上,更多的挡位还可能会使变速箱的可靠性降低。
 
  还需要清楚一个概念:发动机的同一速度的转速主要由齿比和主减速比的乘积决定,小的齿比要搭配大的主减速比才能保证动力的输出。
 
  ▲ZF 9HP主减速齿轮的齿比太小
 
  举个栗子,第一台装备9AT变速箱的进口Jeep自由光由于主减速比太小,使得车辆在120km/h巡航时挂不上9挡,而7挡的齿比还比一些6AT的6挡要大,自然就不省油。如果把主减速比调大,巡航转速相应升高,也未必省油,毕竟进口自由光是针对美国路况标定的车,在北京、广州这种经常走走停停的城市里,每多换一次挡,发动机就多一些“空做功”的时间,浪费的燃油自然增多。
 
  ▲这是涉及到整个变速箱和主减速比的工程逻辑问题
  进口自由光在国内“浪费了TopGear”的段子多少和中国路况有关,的确是被黑出翔了,不过听说国产版已经解决了问题,这是一个涉及到整个变速箱和主减速比工程逻辑的问题。
 
  说完了三点误区后,我们需要直面一个很现实的问题:变速箱挡位已经多到用不上了!
 
  在多挡位变速箱中,各个挡位的使用频率和发动机的能力息息相关。就如前文提到的自由光,由于动力输出不足,工程师设定了只有到了150km/h以上的速度才能挂上第9挡——这速度在中国的交通法规根本不允许,也就让第9挡完全成为“珍藏品”。
 
  ▲工程师设定只有到150km/h以上的速度才能挂上第9挡
 
  而大马力的发动机只要依次放大齿比就好,完全不必在意减速比下沿,否则再多挡位也是浪费,说一个略微极端的例子:道奇挑战者SRTHellcat装备的是一台6.2升机械增压V8(功率717hp、扭矩881Nm),匹配ZF 8HP变速箱,由于扭矩输出实在太大,以至于每挂到1挡,轮胎都会疯狂地空转,玩玩烧胎倒是未尝不可,但1挡却经常是然并卵的处境——事实上,很多美式V8跑车都会默认变速箱在2挡起步,最大程度防止打滑。
 
  ▲很多美式V8跑车默认2挡起步,防止打滑
 
  还要考虑到的是,更多挡位的变速箱就意味结构更复杂,体积、重量、尺寸都会增加,挡位无限加上去,跟降低油耗的初衷会形成一个矛盾。同时,多挡位自动变速箱会让手动模式或者拨片沦为摆设,你的思维和动作根本控制不过来。
 
  ▲技术大拿本田也在开发10AT,目前处于测试阶段
 
  更多的挡位还需要更多的换挡逻辑指令,奔驰7G-tronic的换挡逻辑指令就高达1400多条,10AT的逻辑指令肯定不低于2000条甚至更多,这对于主机厂来说是一个非常大的挑战,特别是对于我国的自主品牌——经验不足,变速箱逻辑很难做好,像长城哈弗这种变速箱逻辑混乱的主机厂也不在少数,这就是为什么很多同一型号的变速箱在不同车的质感天壤之别,这和工程师的标定策略有着极大关系。
 
  好变速箱有哪些?
  我和吴佩公认最好的自动变速箱是ZF 8HP,主要针对纵置发动机平台,其覆盖品牌和车型之广让你佩服,阿斯顿·马丁、奥迪、宾利、宝马、道奇、捷豹、路虎、劳斯莱斯等等,用得最多的主机厂是巴伐利亚人,从1系到7系,从X1到X6,几乎全部车型都在用。
 
  ▲图为8HP70,8HP90更是能承受900Nm的扭矩输出
 
  经过宝马的标定,这台ZF 8HP变速箱的换挡速度达到200毫秒,这速度已经和大众那台出了名快的DSG变速箱相当了——绵密的齿比和优秀的液力变矩器带来无比的“丝滑柔顺”,最高版本的8HP90更是能承受900Nm的扭矩输出,8挡直接切入2挡的“野蛮行为”不在话下,降挡补油干净利落,连旗舰级别的7系仍然坚持“不升挡”。
 
  另一台据说很好变速箱是通用的8L90 8挡变速箱,号称能做到80毫秒的“极速换挡”,在CT6身上选用,也在克尔维特身上装备,其PK的就是另一款非常出名的双离合变速箱——保时捷7速PDK,除了无懈可击的换挡逻辑,这台PDK也提供毫无顿挫的舒适度,而到了运动状态下它铿锵有力毫不含糊,吴佩说在葡萄牙用它试过十几次弹射起步依然丝毫不变色,而这台原装变速箱配合GT3完成了6小时耐力赛,吴佩也是评价颇高。
 
  ▲通用8挡变速箱选装在克尔维特身上,PK保时捷PDK
 
  此外,爱信的变速箱一直都是舒适性和耐用性的典范,丰田皇冠上的6速爱信A760E/A960E以“丝般顺滑”打动了无数消费者,甚至连威驰的4AT也是一台完爆不少6AT的机器,在换挡冲击和燃油经济性方面并不输人……
 
  其实一台出色的变速箱,换挡干净利落、平顺没顿挫、有效降低油耗、有好的逻辑性就够了,对于成熟的驾驶者,多挡少挡?I don’t care!
 
  6AT、8AT能做好的事情,我们并不需要12AT、13AT来完成。
 
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