从4AT到6AT、8AT,不仅仅是档位数的增加,实际上也代表着变速箱技术的不断进步!
总体来说,变速箱的档位车型逐渐增多的现象,从最初的4AT到6AT到现在的8AT、9AT、10AT,变速箱的档位之所以越来越多,是因为多档位有以下优点:
变速箱档位数越多,发动机动力波动越小,油耗越低
自动变速箱的档位为什么越来越多?这主要是和发动机的工作性质所决定的,任何燃油发动机都有一个最佳燃烧效率工作转速区间,在这个转速工作,燃烧效率最高,油耗最小,下图是发动机万有特性曲线,横轴代表发动机的转速,纵轴代表有效扭矩,而图中的一个一个圈代表不同的燃油效率,最小的圈油耗最低,燃油效率最好,我们可以看到当最小的圈的发动机工作转速大约在1700-2450转之间,也就是说当发动机工作这个转速区间,油耗会相对更低。而发动机和变速箱的匹配就是要确保在整个档位变化过程中,发动机的工作转速和扭矩输出尽量在这个最小的圆圈内。当然,需要特别强调的是,不同排量、不同类型的发动机其最佳燃烧效率工作区间是不一样的。
如下图所示,发动机工作在1700-2500转速区间时,发动机的油耗是最低的(最下面的一根曲线)。
为了使发动机尽量工作在1700-2500之间,就需要要求变速箱和发动机匹配时设计一个最佳换挡工作转速,在这个转速换挡,发动机负载突变最小,对于发动机的影响也就最小,同时还可以确保发动机的工作转速在最佳燃烧效率工作区间。众所周知,CVT变速箱虽然传递效率低,但是却比较省油,其主要原因就是CVT变速箱总是允许发动机工作在最佳燃烧效率工作转速,CVT的模拟档位在换挡时可以随意改变传动比适应发动机,这样在整个换挡过程中,发动机转速始终比较平顺,如下图所示,蓝色曲线就是CVT的换挡曲线,而红色曲线就是一台5AT的换挡曲线,我们可以看到由于有物理档位的存在,红色曲线在换挡时,发动机的转速始终”突变“的,而发动机的转速不稳定带来的直接后果就是油耗的增加,当然所谓的换挡顿挫也就是这个时候产生的。而变速箱的档位数量越多。理论上就会无限制的接近CVT的曲线,发动机工作曲线就会相对更平滑,油耗也就越低。
变速箱档位说越多,动力输出越平顺
根据前面的回答,变速箱的档位越多换挡波动越少,允许发动机工作在最佳燃烧效率工作区间,而当档位数增多的时候,变速箱的减速比会更加绵密,发动机波动小,自然动力输出就越平顺,作为驾驶者就越不容易感受到顿挫,增加舒适性。
变速箱档位数越多,复杂程度越高,稳定性越需要考验
那么我们是不是可以任意的增加AT变速箱的档位数量呢?实际上是不可能的,增加AT变速箱的档位数量就意味着,增加变速箱的零件数量,我们都知道,AT变速箱的档位数变化是靠嵌套的行星齿轮组来实现的,理论上来说通过多片离合器限制行星架、太阳轮、齿圈的自由度,4AT需要2个行星齿轮组进行嵌套实现4个档位,而6AT则需要3个行星齿轮组,档位数越多,变速箱越复杂,零件数量越多,而且约束各个行星齿轮组的多片离合器的组合也就越多,变速箱的阀体设计也就越困难,此外,由于变速箱的体积是有限的,因此,零件数量多,就意味着零件的体积相对变小,这对于零部件的强度也提出了更高的要求,因此,从故障率角度来说,档位数越多故障率越高。
变速箱档位过多,不利于换挡逻辑控制
当变速箱档位增多的时候,对于变速箱的控制逻辑也提出了要求,特殊情况下,为了达到加速与油耗的均衡,变速箱需要频繁的换挡,为了提升动力响应性,变速箱在急加速时需要一次性跨越多个档位,这对于设计变速箱的档位也提出了更高的要求。
4AT已经逐渐被抛弃,6AT渐显疲态,8AT如日中天
变速箱技术一直在发展进步,但是变速箱技术的壁垒也异常顽固,国外的变速箱巨头很早就在变速箱领域进行专利布局,由于专利壁垒比较顽固,生产变速箱的就那么几家,因此,变速箱从4AT到6AT的时间跨度比较长,到目前6AT已经普及,但是8AT仍然属于高端产品,9AT甚至10AT仍然没有大批量普及,不过总体来说,8At已经比较成熟,在稳定性和油耗之间达到了很好的平衡。因此,如果有可能的情况下,尽量选择档位数多的变速箱更好。
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