只知道挡位数?这项指标才是衡量变速箱的硬标准

文章来源:AL频道 发布时间:2018-04-20
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挡位的数量对于一台变速箱来说是至关重要的,但这仅仅是硬件层面;而对于变速箱齿比的标定,实际上是主机厂研发软实力的更好体现。所以能否在日常驾驶中将多挡位物尽其用,才是衡量一款变速箱的真正标准。

如果简要概括近些年内燃机车型的发展方向,那么小排量涡轮和多挡位变速箱自然首当其冲。 

前者其实无需多言,早些年随处可见的自然吸气发动机,在如今愈发严格的排放和油耗双重压力下,几乎悉数被小排量涡轮发动机所取代。

发动机

发动机

而后者就更好理解了。约十多年前,4AT变速箱俨然还是市场上的主流,要是哪款车型用上了挡位数更多的5AT,那都恨不得再多加个铭牌挂车尾上。 

但同样迫于各国陆续出台的油耗标准,使得主机厂们在变速箱研发上的投入不敢有丝毫懈怠。于是乎,现在6AT变速箱只能算是踩着及格线,8AT大概等同于良好,9AT乃至10AT才够得上是优秀。

那在这儿就要引出第一个问题,为什么挡位数越多,车辆的燃油经济性表现就会越好呢? 

用一句话来回答,那就是:多挡位变速箱可以让发动机更长时间保持在经济转速区间。

 变速箱

变速箱

 

如果觉得这答案略有有些晦涩难懂,那咱就来举个相对容易理解的例子。

变速箱的基本原理并不复杂,因为发动机在低转速时的扭矩不足以推动车辆行驶,最高转速上限又太低,所以需要一个变速器,既可以放大发动机低转时的扭矩、确保车辆正常起步,又可以在高速时降低发动机转速,以提高车辆的最高时速。 

在理解了这一概念之后,再来看变速箱的挡位数。实际上,我们最早应该在小学数学中就接触过“极端假设法”,那在这还得把这一方法拿来运用一下。

假设一台车型用的是4AT变速箱,但将2挡和3挡都禁用,只留下1挡和4挡这两个前进挡,那从理论上说,这台车是能够做到正常行驶的。

 4AT变速箱

4AT变速箱

只不过此时的画风会比较奇特。比如你想要来个百公里加速,那么一脚油门跺到底,车子还是会像往常一样窜出去;但转速到了红线该换挡时,切换到“2挡”的车辆,加速度会发生骤减,而后再以极其缓慢的、非常佛系的姿态继续加速。 

又比如你想以50kph的时速巡航,那么抱歉这时是挂不上更高挡位的,发动机将会持续以四五千转来运行。且不说路人会投来“这二傻子是刚开始学车还不会换挡吗”的奇怪眼神,仅仅是这一路下来的油耗,都足以让你怀疑自己是不是开了辆军用悍马。

而还是在50kph时速的情况下,如果解封变速箱原有的2挡,那么发动机的转速就可以降低到三千转;倘若再解封原有的3挡,转速也许可以维持在更经济的一千五百转。

所以这就回到了之前的一句话版本:变速箱的挡位数量越多,就能越长时间的将发动机转速以及负荷调整到更加经济的区间,从而带来油耗和性能的双重提升。 

那变速箱挡位越多,汽车就一定更省油吗?还真不一定。

此时就需要另一个概念登场了,即变速箱的齿比。

先来看一个略微枯燥但真心很重要的公式:车速 = 发动机转速 / 减速比x车轮直径 x π x 60/ 1000,单位是公里每小时。

显然,整个公式中唯二的两个变量就是发动机转速以及减速比。转速所指的自然就是发动机转速,而减速比则是变速箱主减速比和当前齿比的乘积。对于一款变速箱而言,主减速比是固定不变的,每个挡位的齿比也是固定不变的,但具体使用哪个挡位是可变的。 

于是乎,在确定了挡位数量以及主减速比之后,齿比就成了决定一台变速箱表现的重中之重,而如何标定最为合适的齿比更是一项极具挑战的技术活。

变速箱

变速箱

为了更好的说明齿比的重要性,我们拿两款变速箱做个实例。第一款是出自变速箱大厂ZF的横置9AT变速箱,根据最大承受扭矩的不同又分为俩型号,分别是9HP28和9HP48,其中前者在国内市场更为常见一些,主要搭载在Jeep的自由光上;另一台则是来自通用的9速HYDRA-MATIC变速箱,我们都用SUV举例,比如别克2018款的2.0T版本昂科威使用的就是这款。

虽然同为9AT,但由于齿比设定上的差异,使得这两台变速箱的实际表现截然不同。

在齿比的具体数值上存在着一个分水岭,也就是当变速箱内主、被动齿轮的齿比是1:1时,我们将这个挡位称之为直接挡;挡这个比值小于1时,则为超速挡。

以上这张表格就是昂科威上那台9速HYDRA-MATIC变速箱和自由光上ZF 9HP28的齿比对比。可以看到,前者的第7挡为直接挡,8、9两挡为齿比小于1的超速挡;而后者的第5挡即为直接挡,6-9挡的四个挡位都被设定成了超速挡。

变速箱参数

变速箱参数

 

从原理上看,超速挡从动齿轮的转速是低于主动齿轮的,换言之就是减小了扭矩但提高了转速,所以超比挡对应的路况主要是路况良好的高速巡航。 

那么问题也就随之而来:ZF这台变速箱的超速挡几乎占据了一半的挡位数量,也就是说除去高速巡航以外,这台变速箱在面对市区走走停停的路况时,相当于只有4个挡位可用。

 

而另一边昂科威的9AT则采用了截然不同的标定理念,仅仅将第8、9挡设定为了超速挡,第7挡位直接挡,从1挡到6挡都为齿比大于1的正常挡位。 

这么一对比就不难发现,自由光和昂科威在变速箱的标定取向上存在着极大的不同。 

前者将更多的挡位资源放在了高速巡航上,因此在高速时的燃油经济性表现会更为突出,但面对城市路况时是无法发挥出9AT的挡位数量优势的;后者则将齿比标定的更为绵密,在车辆中低速行驶时,变速箱可以将发动机转速保持在更经济的转速,至于高速方面,一个直接挡外加两个超速挡,也足以满足绝大多数情况下的高速巡航需求。

但如果再往深了讨论,这其中还会牵扯出另一个问题,即车辆能否挂的上超速挡。 

上文也做过介绍,对于超速挡而言,输出轴在获得更高转速的同时,实际上是以减小扭矩为代价的。 

虽然高速巡航时车辆所需要的扭矩比低速加速时小不少,但倘若发动机转速过低、无法提供足够的扭矩时,变速箱是无法执行升挡操作的。也正因如此,使得一些车型出现了在法定限速以内甚至无法挂上最高挡的尴尬局面。 

而这也从侧面证明了,昂科威上9AT变速箱的标定逻辑其实是更为合理的。

昂科威上9AT变速箱

昂科威上9AT变速箱

因为根据通用进行的台架测试,在时速40kph时,这台变速箱就已经能够完成了5个挡位的切换,且平均转速始终保持在1700rpm左右;当车速到达80kph时,挡位已经切至第8挡;而当时速表指向90kph时,这台9速HYDRA-MATIC变速箱就已经能够进入第9挡的工作区间。

当然,能够将变速箱的功效发挥到最大,和发动机的动力表现也是密不可分的。

变速箱的功效

变速箱的功效

通过与几台主流的合资品牌中型SUV动力单元的对比,可以看到昂科威的这台2.0T在参数表现上算是可圈可点。虽说3000-4000rpm的扭矩平台不如有些发动机来的那么早、那么宽泛,但400N·m的数据也算是相当惊人了,在高速巡航时对变速箱的超速挡也有更好的兼容性。

AL频道小结:

总结下来,挡位的数量对于一台变速箱来说是至关重要的,但这仅仅是硬件层面;而对于变速箱齿比的标定,实际上是主机厂研发软实力的更好体现。所以能否在日常驾驶中将多挡位物尽其用,才是衡量一款变速箱的真正标准。

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