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完美無缺 DSG與S-Tronic變速箱解析

雙離合變速器是目前比較先進的變速箱技術,國產的大眾邁騰、速騰、高爾夫6、明銳等熱門車型都紛紛裝配了DSG,雙離合既然先進,那備受國人關注的新奧迪A4L為什麼就沒有裝配奧迪的S-Tronic雙離合變速器呢?

[雙離合變速器]

究竟是奧迪沒用新的變速器,還是根本就不能配備雙離合變速器呢?答案是奧迪這次是可以配備S-Tronic變速箱的,但是考慮到成本問題,估計只會在S4上標配啦。

奧迪平台上發動機絕大多數都是縱置發動機,而DSG目前都應用在橫置發動機平台上,所以AUDI品牌里只有TT和A3用到了DSG(用的S-Tronic變速箱其實就是大眾6速的DSG變速箱),他們是GOLF的橫置平台。具體原因可能是縱置平台的動力輸出方向的問題。好像只有日產GTR是在前縱置車型上用到了雙離合。

[大眾前6速DSG變速箱適合於橫置發動機,發動機的長度比較短]

[奧迪迪的縱置發動機平台需要縱向的變速箱,縱置的發動機對車身的穩定性更有幫助,而且重心可以更加靠後,而且奧迪車系會配備四驅系統,縱置的發動機對動力的傳輸設計更好]

奧迪必須有自己的可以用在縱置平台上的S-Tronic變速箱,於是,在2006年底的底特律車展上,奧迪展示了一款名叫Roadjet的概念車,這款概念車就配備了一款縱置的發動機,再加上新的縱向使用的S-Tronic變速箱。

『Roadjet應用了S-Tronic變速箱與quattro四驅系統』

『Roadjet概念車演示的時候公布的縱向S-Tronic變速箱的結構原理圖』

『奧迪2008年3月正式發布的7速S-Tronic變速箱』

如今,Roadjet概念車上的一些技術和設計理念已經應用到了Q5中型SUV和A5上。奧迪2008年3月正式發布的7速S-Tronic變速箱,特點就是專門為縱置發動機設計。傳統的大眾DSG上除了主傳動軸之外,有兩個從動軸,一個負責奇數檔,一個負責偶數擋。但是奧迪新的7速S-Tronic設計成了單從動軸設計。縱向的變速箱可以直接和發動機匹配,直接安裝在發動機的後部,這樣動力傳輸將更加直接,重心也會靠後。

奧迪造出了自己的7速S-Tronic變速器,而大眾也推出了他們新的7速DSG變速箱,大眾的新7速變速箱的造型和原來的6速DSG沒有太大的區別。與6速DSG變速箱相比,最新7速DSG變速箱在技術上最大的變革在於採用了三項全新的技術與設計:增加一個前進檔使動力傳輸更加平順,並獲得了更好的燃油經濟性;同時,採用了「乾式」離合器系統,使其換檔響應更快、效率更高;另外,採用了前橫置安裝設計。

這三項創新為7速DSG變速箱實現更高的效率提供了保證,實際數據顯示:配備了7速DSG變速箱的GOLF/GOLF Plus 1.9 TDI車型的油耗值比配備6速DSG變速箱的車型百公里油耗降低了0.7升,節油效果約達15%。

7速DSG變速箱率先裝備於大眾汽車的GOLF和GOLFPlus上,與1.4TSI發動機(90千瓦)和1.9TDI發動機(77千瓦)配合使用,實現持續不間斷的動力輸出,以及快速平順的換檔,使得GOLF和GOLF Plus成為同級車中最為高效的車型之一。

大眾的DQ250變速箱是在博格華納的許可下生產的,他們的DSG裝配於多種車型,高爾夫,GTI,GOLF Plus,途安,奧迪的A3和TT用的也是這款,而西亞特的Altea, Leon和Toledo,斯柯達的Fabia, Octavia和Superb也都有使用這款變速箱的車型。大眾旗下的超豪華跑車布加迪威龍雖然也配備了7速的雙離合變速箱,但是卻使用的不是大眾的產品,而是一家名叫Ricardo的英國公司的產品。

『保時捷的PDK擋把』

此外各大汽車廠商也已開始把雙離合變速箱裝配在量產車型上,保時捷在2009款911上將使用新的PDK變速器,這可以說是某種復活,因為之前PDK是應用在賽車上的。當然,這只是名稱上的復活,現在的PDK的結構和當年PDK的結構已經有了很大的不同了。而日前正火的Panamera四門跑車上,也將配備PDK雙離合變速器。

『寶馬的M DCT雙離合變速箱』

福特集團的雙離合變速器都叫做Powershift,他們在2001年和德國的Getrag格特拉克公司合資造了變速箱廠,生產的變速箱提供給福特和沃爾沃,我們常見的福特福克斯,沃爾沃S40/V50都有裝備。寶馬在2008年1月推出的M3上使用了名為M DCT的雙離合變速器,這款變速箱是由Getrag格特拉克提供的。菲亞特於2009年投產乾式雙離合變速器,名叫Powertrain Technology,而旗下的法拉利品牌在新推出的California跑車上使用了7速的雙離合變速器。三菱在他們最新的一代Lancer Evolution X上使用了雙離合變速器,稱之為Twin Clutch SST。

『GT-R的雙離合變速器』

『GT-R採用了發動機和變速箱分開的設計』

『日產GT-R變速箱的詳細結構』

日產的超級跑車GT-R的推出也是具有里程碑式的意義的,因為據目前查到的資料中,日產的GT-R應該是第一款縱置發動機平台上配備雙離合變速器的。GT-R的雙離合變速器是美國的博格華納提供的,這款變速箱出人意料的被安排在了車身的後部,這個巧妙的設計可以讓車身的前後重量以50:50的比例分布。

雙離合變速器究竟為什麼這麼神奇,它的原理如何?它又有什麼優點呢?我們就先從原理入手,看看雙離合變速器究竟有什麼神奇的。

雙離合變速器標準的名字並不叫DSG,而應該叫DCT。DSG是大眾集團的雙離合變速器的專用名字,全拼為Direct-Shift Gearbox,同樣,大眾旗下的西亞特,斯柯達和布加迪都用這個名字,而奧迪則叫S-Tronic。保時捷叫做PDK(Porsche Doppelkupplung),福特和沃爾沃叫做Powershift,三菱叫做Twin Clutch SST,博格華納叫做DualTronic,寶馬叫做M DCT (M Dual Clutch Transmission),菲亞特叫做Powertrain 。DCT的全拼為Double Clutch Transmission或者Dual Clutch Transmission ,直譯就是雙離合變速器的意思。

『1檔正在工作(紅色的齒輪和軸)這個時候2擋已經處於準備狀態』

顧名思意,雙離合變速器的技術關鍵就在於雙離合,也就是有兩個離合器,其中一個負責奇數檔(1、3、5、7擋),另一個離合器負責偶數檔(2、4、6擋)。可以想像為將兩台手動變速箱的功能合二為一,並建立在單一的系統內,它沒有液力變矩器也沒有行星齒輪組。從齒輪部分乍一看很像一台手動變速器,因為它有同步器,但不同的是它用「雙」離合器控制與發動機動力的通斷,這兩台自動控制的離合器,由電子控制及液壓推動,能同時控制兩組離合器的運作。

『切換為2擋後奇數檔離合器(紅色)斷開動力傳向偶數擋離合器(綠色) 2檔運轉』

當變速箱運作時,一組齒輪被齒合,而接近換擋之時,下一組擋段的齒輪已被預選,但離合器仍處於分離狀態;當換擋時一具離合器將使用中的齒輪分離,同時另一具離合器齒合已被預選的齒輪,這四個動作都是在電控單元的控制和作用下同時進行的,因此變速反應極快,在整個換擋期間能確保最少有一組齒輪在輸出動力,理論上動力不會出現間斷的狀況。

要配合以上運作,DSG的傳動軸被分為兩條,一條是放於內里實心的傳動軸,而另一條則是外面空心的傳動軸;內里實心的傳動軸連接了1、3、5及倒擋,而外面空心的傳動軸則連接2、4及6擋,兩具離合器各自負責一條傳動軸的齒合動作,引擎動力便會由其中一條傳動軸作出無間斷的傳送。

雙離合變速器的優勢有以下幾點:1.換擋快。雙離合變速器的換擋時間非常短,比手動變速箱的速度還要快,只有0.2秒不到。2.省油。雙離合變速器因為消除了扭矩的中斷,也就是讓發動機的動力一直在利用,而且始終在最佳的工作所以能夠大量節省燃油。3.舒適性。因為換擋速度快,所以DCT的每次換擋都非常平順,頓挫感已經小到了人體很難察覺的地步。

雙離合變速箱的技術核心是什麼?很多人認為肯定是雙離合器唄,其實不然,雙離合器只是這種離合器的最重要的特點,它的關鍵技術特點不止這一個。

空心軸

發動機輸出動力,必然是從一個軸上輸出動力,而車輪獲得驅動,也需要從一個軸上輸入動力。但是雙離合設計的最根本的初衷就是利用兩個離合一個工作一個準備的特點通過兩路傳遞動力。設計者非常巧妙的設計了空心軸的設計,也就是說有一個軸其實是個管子,裡面再套一個軸,分時傳遞動力。

這樣的設計很巧妙的解決了動力傳輸和佔用空間之間的矛盾,雖說巧妙,但是真正的製造過程卻要求更高的精度,這可能就是為什麼這項技術在發明了40多年之後才投入量產的原因吧。

雙離合器的乾濕區別

『乾式雙離合器』

雙離合器當然是雙離合變速器最重要基礎構成部分,然而卻不像單獨的一個離合器那麼簡單,單獨的一個離合器可以使用簡單的壓盤實現,而雙離合器則需要更加精準的位置變化。因為離合器的離合器片的接觸和分離其實是很小的動作,當結合的時候需要用很大的壓力把它們壓在一起,而離開的時候也需要保證他們能徹底分開,而不能拖泥帶水。

雙離合器分為乾式和濕式兩種,他們的區別就是濕式的離合器裡面是有散熱用的油,而乾式的沒有。濕式的離合相對比較先進,因為離合器裡面的離合器片在換擋的時候會產生摩擦,濕式的離合器更有助於控制溫度。

『大眾2007年底推出的全新7速DSG使用了乾式離合器』

但是乾式的離合器並不是不好,乾式的離合器的摩擦力更大,帶來的動力傳遞更直接,結構也更加簡單,體積也可以做得更小。大眾在2007年底推出的新的7速DSG就是採用的乾式離合器。

雙離合器的布局問題

此外,雙離合器部分還有一個重要的事情,就是離合器的布局。目前我們能夠見到的有兩種布局:內外雙環布置和前後縱列布置。前後縱列布置目前在日產GT-R上有應用,雖然佔用空間大,但是會更加耐用,散熱也相對比較好解決。內外雙環布置是目前大眾在用的,這種設計更加緊湊,佔用空間更小。

電控液壓系統

雙離合變速箱的內部動作由於需要精準的操作,所以已經不能用人力控制了,而是使用電動液壓來控制換擋動作,任何一個換擋動作其實都是一個電信號。

雙離合變速器的缺點

1.成本問題。雙離合變速器的結構複雜,製造工藝要求的也比較高,所以成本也是比較高的。所以我們看到配備雙離合變速器的都是一些中高檔的車型。

2.扭矩問題。雖然在可以承受的扭矩上,雙離合變速箱已經絕對能滿足一般的車輛的要求,但是對於激烈的使用還是不夠。因為如果是乾式的離合,則會產生太多的熱量,而濕式的離合,摩擦力又會不夠。

雙離合變速器到底是誰先發明的?

雙離合變速器是目前比較先進的變速箱技術,但是這種變速箱並不是最近幾年才出現的,這種巧妙的技術在上世紀三四十年代就已經出現了。而且首先應用的也不是大眾,而是保時捷,大眾只是最先應用在民用車上,並且在2002年大肆宣傳,才使得DSG這三個字母深入人心。

DSG到底是德國人發明的,還是法國人發明的?

『阿道夫?加爾奇給雪鐵龍公司設計的雙離合變速器』

目前對於雙離合變速器的發明人是誰,通常會有兩種說法,一種是在1940年,德國Darmstadt大學教授Rudolph Franke第一個申請了雙離合器變速器專利,該變速器曾經在卡車上試驗過,但是沒有投入批量生產。

『法國人阿道夫?加爾奇設計的半履帶車』

另一種是,在1939年,法國人Adolphe Kégresse(阿道夫?加爾奇)構思了雙離合器變速器的設想,希望應用於具有傳奇色彩的雪鐵龍Traction(前驅)車上。不幸的是,當時不利的商業環境阻礙了這一設想的繼續發展。加爾奇以開發了半履帶車而聞名於世,這是一種裝備了橡膠履帶的車輛,可以在各種地形中越野行駛。

就像韓國人喜歡說粽子是他們發明的一樣,德國人也喜歡將雙離合變速器的發明人說成是德國人,據奧迪的S-Tronic原廠資料中稱,他們認為是德國教授發明了雙離合變速器。而維基百科上的資料顯示是法國工程師首先發明了雙離合變速器,而且還有僅存早期設計圖紙為證。然而究竟是誰發明的已經不重要了,技術先驅們都值得大家尊敬。

『保時捷962賽車』

『新款911上的PDK變速器的檔位顯示和排擋桿』

德國人在現代機械上領先是毋庸置疑的,雙離合變速器的設計終於被他們率先量產,並且投入到保時捷賽車上。1983年,保時捷將PDK雙離合器變速箱用於956賽車上,並在1984年與1985年以962賽車在賽道上獲得了極大的成功。

『奧迪Sport quattro S1拉力賽車』

奧迪在1985年推出S-Tronic變速箱,並且也是率先應用在賽車上,當時,裝備了雙離合器變速器的Sport quattro S1拉力賽車在海拔高達4300米的派克峰(Pikes Peak)舉行的山道賽中一舉奪冠。

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