集齊DCT/CVT/AT 聊韓國車企變速箱技術[20P]

逸然

1
1 F$ t4 H( c+ N' w  r% J
! a" S; H: i: n" h$ E8 y; MDCT变速箱

提到变速箱技术，我们首先想到的往往是德国的采埃孚（ZF） 、格特拉克（GETRAG）和日本的爱信（Aisin）、加特可（Jatco）等这些专业的变速箱巨头。纵观全球车企，如果说采购专业变速箱公司生产的产品成为一种国际化趋势，那么有一些韩国车企看起来并没有随大流，例如现代-起亚集团不声不响地便构建起了全面的自动变速箱格局。



对于自动变速箱各家车企其实都有自己的理解，例如比较有代表性的几个车企：大众的很多车型上都配备的是双离合变速箱（DCT，大众自家称为DSG）；三菱、日产等日系更青睐于无级变速箱（CVT）；宝马则热衷于采埃孚ZF提供的AT自动变速箱。虽然韩国的汽车工业发展较晚，但一向崇尚独立的现代-起亚集团，总愿意自己去研究所有的汽车技术。在自动变速箱方面，不知不觉它已经构建了一幅非常全面的格局。


& G0 M+ E) H( o6 v! z
目前，现代-起亚集团量产了DCT、CVT、AT三种不同的变速箱技术，并且针对前驱车型和后驱车型分别研发了不同变速箱。面对混合动力技术逐渐火热的趋势，还专门研发了HEV混合动力分配机构和与之匹配的自动变速箱。主要为现代-起亚集团生产变速箱的是现代旗下的派沃泰（POWERTECH）公司和岱摩斯（DYMOS）公司，派沃泰主要负责AT和CVT变速箱，岱摩斯主要生产DCT变速箱和手动变速箱。

● 追求高效，现代选择干式双离合变速箱

大众干式DCT变速箱曾一度饱受争议，迫于这场风波，大众开始向可靠性更高的湿式离合器方向发展，目前如迈腾、帕萨特等等都采用的是湿式双离合变速箱。
1 K% y4 u5 r7 ~8 ^9 ]

3 n3 W+ ~! f  s( X; J" G7 E& m
干式离合器对于离合器摩擦片的冷却方式与湿式离合器不同，它没有油液冷却系统，而是直接依靠风冷来降温，因此冷却效果不敌湿式离合器。干式离合器的一项设计难点便在于，面对城市拥堵的道路，如果变速箱控制逻辑设计不好，离合器长时间处于半联动状态下，变速箱会容易过热，从而导致一系列问题。
7 Z% k0 t  f. D, |
干式DCT变速箱的控制逻辑问题同样困扰着现代，近期北京现代宣布召回部分搭载7速DCT变速箱的北京现代途胜1.6T车型，总共98684辆，原因是车辆起步可能会出现延迟现象。
4 ~7 v. q6 E; @- ]/ @

' K8 o! Y. D  o1 E0 `- g/ r
北京现代官方称它们会通过软件升级变速箱控制单元，以此来优化换挡逻辑解决起步延迟问题。下面我们就来看看现代途胜到底搭载了怎样一款干式DCT变速箱吧。

  @' {4 ]  I8 A4 G3 o; x- 现代-起亚研发了什么样的干式7速DCT？
7 Y9 ^1 e1 A5 c( i- x' o$ S
2011年，现代诞生了开发干式7速DCT变速箱的想法，经过三年的研发，现代旗下的岱摩斯（DYMOS）公司最终将其量产，欧洲的现代索纳塔、起亚Cee’d成为了第一批搭载了这款自主研发7速DCT的车型，随后北京现代途胜也同样搭载了这样的变速箱。


6 d* S0 H4 r' ^" w( X
6 d+ h- E' w8 H% e为什么韩国人没有随大流的倒向湿式DCT呢？其中很重要的原因是干式离合器比湿式离合器的成本要更低。基于同样的研发理念，现代-起亚集团一次性量产了两款干式7速DCT变速箱，两款变速箱采用了相同的结构，只不过因两者承受的最大扭矩不同，在齿轮和离合器的尺寸上有所差别。

" y9 G1 u$ K* Q9 k0 f4 B

: d4 M$ y! P' [5 \- N齿轮参数的不同让两款DCT变速箱的齿比范围也有所不同，相比D7GF1，D7UF1的变速箱齿比范围更加宽广（最终齿比最大能达到7.83）。在低挡位，D7UF1的变速箱齿比更大，输出扭矩更大，能够让车辆加速更快；另外，其最高挡（7挡）的传动比更小，在高速巡航时能够降低发动机的转速，实现更优秀的燃油经济性。相比现代的6AT变速箱来说，官方测算这款干式7速DCT变速箱提升了5%的燃效。

0 k  c3 z; d7 u4 _/ S' C
6 V5 e, m5 A5 N+ j" P  s

6 h% [0 N: h& n: o4 s  [
1 A: ~0 W$ v% N7 ~$ r0 `现代的研发人员承认，其实这两款变速箱最大的研发难点在于缩小尺寸的问题。相比于自家的手动变速箱，7速DCT变速箱的离合器尺寸更大，变速箱的齿轮数量也更多，所以如果不能将变速箱的整体尺寸变得足够小，那么体积问题会它很难与更多的车型进行匹配。
& `. v" |/ a. b" _, I
) B  i: {8 s( T$ T$ G5 g7 q1 \- f2

) P& ^# f/ I  gCVT变速箱

- DCT换挡方式上，现代与福特的“套路”更相似

8 Z- }! o+ n5 p# k在DCT的技术方向上，现代与福特的套路更为相似，因为它们不仅都选择了干式离合器，而且在换挡方式上都一致地使用了电机驱动换挡，替换了传统的液压控制系统。电机驱动换挡让现代的7速DCT变速箱的换挡速度提升了15%。另外，理论上换挡过程消耗的功率也更小，因为电机系统不像液压控制系统那样需要液压泵时刻工作来维持液体压力，从而对燃油经济性也有一定的积极作用。
- p! ^" O" R" c% ]1 e

! s+ _  d( E# y( `$ T* s' J
- 如何防止干式离合器过热？

在干式双离合器领域，德国LuK和美国博格华纳是提供双离合模块的两家主要供应商，其实隶属于舍弗勒集团的LuK不管是在技术和成本控制方面它都占据着非常大的优势，所以占据了大部分的市场份额，例如福特干式6速DCT变速箱与大众的（DQ200）干式DCT变速箱均采用的是这家公司的产品。当然，现代也没有理由不用Luk的双离合模块。
+ i- V1 B( F2 M, Y7 J% H
8 M# Z  o+ ^3 d4 k相比湿式DCT变速箱，离合器片的过热问题无疑增加了干式DCT变速箱的技术难度，例如变速箱换挡的控制逻辑必须更“聪明”，要时刻根据离合器片的温度进行调整。然而，准确地测量离合器片的温度却成为了很多厂商难以突破的技术瓶颈，那么现代又是如何解决的呢？
, ?! a& U; `2 I6 U- T! t* {0 c4 x
: P. t; Y5 x2 r9 L5 h( O2 N( a

因此，现代的工程师干脆不再钻牛角尖地去测量离合器片的温度，再来设定变速箱的控制逻辑。他们通过对全世界各地进行道路测试，例如德国不限速的高速公路，首尔拥堵且坡道较多的市区道路，长途巡航的美国大道，中东的高温路况，东欧的寒冷气候以及复杂且粗糙的中国路况。最终，针对不同地区的车型建立了一套离合器温度的数据模型，从而确定了该地区车型的换挡控制逻辑。总之，可以看出现代对这两款DCT变速箱最主要的诉求就是燃油经济性和排放，但不能避免的是在可靠性方面的挑战。

# a( s: v& q  Z" Q/ K● 在小扭矩CVT变速箱领域的尝试
$ M% E# @2 Q( g! E3 l+ D; A
! i+ Q3 {1 q/ F" s说到CVT无级变速箱技术，就不得不提及日系品牌，日本人对这项自动变速箱技术是非常推崇的，比如丰田、本田、日产、三菱等都将CVT广泛地应用在了自家的车型上。除了看重CVT变速箱输出平顺、经济节能等优点外，日系品牌广泛应用CVT变速箱还有另外的因素，那就是自身CVT供应链的强大。在CVT领域比较典型的供应商如加特可（Jatco）和爱信（Aisin）,加特可是世界上最大的CVT变速箱供应商，而加特可的最大股东便是日产；爱信同样也占据着CVT很大的市场份额，丰田与爱信的“亲密”关系也是世人皆知的。
' I! B) b8 R3 Y; M% C
4 Y' F) S# U& o

你也许发现韩国人只在尺寸较小的车型上搭载了CVT变速箱，这是因为Kappa CVT变速箱所能承受的最大扭矩为137N·m，不能匹配输出扭矩较大的发动机，因此也就限制了它所搭载的车型。CVT变速箱之所以承受的扭矩有限，是因为相比齿轮传动，钢带（也称压力钢带）所能够传递的扭矩有限，发动机输出扭矩过大的话很容易让钢带出现打滑的现象。
! N7 v8 |; ?8 @
4 H3 M  {, J9 A+ R+ O

: [- |& G- M- R  z  G& @6 j0 `( O' p
  {+ ~$ b! W9 P6 u  X* e
我们知道，传动比范围越宽广就越有利于发动机的燃油经济性，限于CVT锥盘的尺寸不能太大而影响到变速箱整体的体积，所以CVT变速箱不能实现无限制地扩大传动比。现代的工程师为了尽可能地扩展这款CVT变速箱的传动比，和加特可（CVT7）变速箱的原理类似，他们在Kappa CVT上增加了一套副变速箱机构。


0 E3 C9 x% {4 F7 {7 L/ T3 _3 W: _
! T/ d% Q$ J5 x  Q虽然现代-起亚集团没有广泛的铺展CVT技术，但一款能够承受137N·m扭矩的CVT变速箱证明了韩国人在这一领域的技术积累。对于起亚Morning、起亚Ray和现代Accent等一类家用车来说，这款变速箱足以发挥出其燃油经济性和行驶平顺性的优势。

1 J$ y7 h% y: A( }3 S  ]( w. o3

AT变速箱及HEV混动变速系统
2 a( K9 J) Q, l+ m5 C2 l  E
● AT挡位越来越多的趋势下，韩国人占据了主流

AT变速箱是如今占据自动变速箱比重最大的变速箱技术，越来越多的挡位设定成为了AT变速箱最新的趋势。例如，本田和福特正在研发横置11速自动变速箱，虽然车企们一言不合就将挡位数飙到了10个以上，但目前主流的AT变速箱挡位基本在9挡以下，能够独自研发出8AT变速箱的企业基本上一只手就能数过来了，而现代算是其中之一。
% n+ U9 F5 e* }9 I4 A3 @0 o( N

$ ^5 q6 X5 {( G1 n8 r* W- N( X

# m- P( Y* Q. _* g. U0 m
: P. L3 c& ~0 ~+ f' q; d从这台变速箱的“体型”也能看出它是一款基于后驱车型研发的8AT变速箱，后驱车型对变速箱的体积明显不如前驱车要敏感，想要将一款8AT变速箱布置在一款前驱车型上，那么变速箱的体积要足够得紧凑才能放得下。现代官方表示，未来将推出一款基于前驱车型的8AT变速箱。

为现代-起亚集团生产AT变速箱的主要是现代旗下的POWERTECH（派沃泰）公司，相比8AT来说，4AT、5AT、6AT技术更加的成熟，不仅在自家的车型上进行了大量匹配，还将它们售给了很多中国品牌，甚至连Jeep都采用了现代的AT变速箱。
$ n+ ~" u7 q- Q& Y& `  h  G

- j: K9 k6 L6 [

1 T" Y# L6 ?) y& g+ Z
● 混合动力变速系统
! ~* r, [$ l- \3 o
# X8 u- H9 D4 F1997年，丰田发布了混合动力车型普锐斯，将近20年的技术积累让它成为了这一领域的“老司机”。丰田的E-CVT变速机构是其混动技术的核心元件，它是通过一套行星齿轮机构将发动机与两台电动机耦合在一起的动力分配装置，省去了传统的变速箱结构。丰田为这项E-CVT变速机构申请了技术专利，因此限制了其它车企使用相同的机械结构。那现代-起亚集团又是如何打造自己的油电混合动力系统的呢？



3 z0 b# a/ U0 f6 n. W  }8 h3 O

# ]$ d" P8 X3 s% m9 }从油耗方面来看，搭载2.0L发动机的北京现代索纳塔九混动版给出的综合油耗仅为4.8L/100km，而它的竞争对手之一凯美瑞混动版（搭载2.5L发动机）百公里油耗为5.3L，可见这套动力系统在燃油经济性上还是有一定优势的。
- r' C: l0 c- W+ c/ `  z$ s5 r; s; O: @
● 总结

1 Q4 w; c) Q3 N8 V' N现代-起亚集团不仅不依赖诸如采埃孚、格特拉克、爱信等专业的变速箱供应商，甚至还将其成熟的AT变速箱供应于不少其他品牌车企，一些中国品牌便是其中的受益者。不管未来自动变速箱技术的趋势是什么样的，面对不可预测的未来现代-起亚集团或许都不会束手无策，因为它掌握了DCT、CVT、AT三种不同的自动变速箱技术以及HEV混合动力变速系统，全面的技术积累会给予企业足够的自信，总之“要啥有啥”。
" Z$ _& Z2 o& ~9 Q
( }. t$ i4 [" q9 r' c% [
5 Z1 ?8 K' B  q7 C8 Z6 ?