奠定技术方向 拆解江淮6挡双离合变速箱

2015-10-20 19:13:00来源: 汽车之家

变速箱技术的开发和应用方面,日本、欧洲、美国等市场早已定下并普及了各自的发展方向,而中国汽车工业在近几年根据用车环境、工业体系等现状及趋势找准了自己的目标并由国家层面牵头,集中资源开发DCT双离合变速箱(以下简称DCT)。江淮在2009年作为“联盟”中的一员展开了DCT变速箱的开发工作,而随着今年瑞风S5的上市,此前一直扑朔迷离的DCT变速箱浮出了水面。

你应该知道的一些中国汽车行业发展DCT的背景

刚才提到的“联盟”事实上是在2008年由国家发改委牵头的,以国家之名,联合一汽、上汽、东风、长安、奇瑞、华晨、江淮、长丰、吉利、广汽、北汽、长城等组建了中发联投资公司,中发联公司与博格华纳又组建了博格华纳联合传动系统有限公司,双方的占股比例为34:66,这样,便有了中国品牌车企自主开发DCT的伊始,在核心部件方面,也有了批量生产的基础。当然,尽管形成了公司层面的联盟,但各家在技术研发过程中依旧各自为战,分别奠定了适合自己的开发方向和模式,不管怎样,DCT双离合变速箱被制定为统一的攻克目标,有了方向,资源就能有效集中起来了。

为什么选择DCT进行开发

之所以选择DCT,主要还是从国家工业体系以及各类变速箱的开发难度进行考虑。我们在制作中国品牌幕后变迁吉利篇文章中提到了当时大家对AT和CVT变速箱的开发愿景,AT结构的变速箱在技术上还算成熟,但爱信、采埃孚这种一线的变速箱公司已经在这条路上走了很远,而AT结构的变速箱本身的传动效率与平顺性又比较难以平衡,如果从零开始,很难实现技术追赶,弯道超车更是无从谈起。

CVT变速箱虽然结构相对简单,但在开发经验方面,整个中国汽车行业都是空白,好歹吉利在2006年还实现了AT变速箱的量产化,而CVT呢?就算实现了量产化,还要考虑那根钢带只能从博世手里买,一根钢带的成本给到中国变速箱公司的手里至少要在150美元以上,这主要是看你在这个行业里的体量够不够大,说白了就是看人下菜碟。所以,CVT变速箱这条路与国家的工业战略不符,当然,以主机厂为背景的奇瑞精机还是历时9年实现了CVT变速箱的量产化。

◆ 江淮探索技术路线的历程

这样的困惑在江淮内部也曾萌生,江淮在2004年开始做变速箱,但当时江淮的重心在商用车和卡车上,所以对自动变速箱没有太强烈的需求,之后决定进入乘用车市场才逐渐意识到自动变速箱的重要性,在随后的几年中,相继做了AMT和CVT变速箱,虽然在手动变速箱基础上加入离合器伺服机构和自动换挡机构难度不大,但换挡品质难以与乘用车进行匹配,而CVT变速箱的开发与其他厂商面对的开发现状相同,在庞大的CVT技术体系面前,包括奇瑞在内的任何一家中国品牌厂商都没有十足的把握。其实,江淮在技术方向的抉择到了2008年才正真有了眉目,最终并非是在与此前纠结的AT和CVT两种变速箱中选其一,综合考虑了开发资源、换挡速度、传动效率等多方面因素,认定双离合变速箱(DCT)为公司发展的战略技术方向。

在齿轮箱方面与手动变速箱有着很大共通性的DCT成了大家一致认为可能实现快速赶超的一条途径,话虽如此,在控制模块、离合器模块都是挡在面前的鸿沟,就连齿轮箱内部齿轮的加工工艺也要从八级提高到六级,齿轮加工精度方面,目前,国内的供应商或者主机厂就可以实现,问题的关键在于齿轮组以及速比的设计,需要在尽可能紧凑的空间内“均摊”6挡或7挡的速比。

    ● 双离合器模块依赖国外供应商

江淮开发的是一台6挡DCT变速箱,双离合器模块为湿式类型,这也就意味着要与博格华纳建立紧密的合作关系,因为在全球整个双离合变速箱的供应体系中,博格华纳是规模最大且最接中国地气儿的湿式双离合模块供应商,当然,你也可以说采埃孚为保时捷的开发了PDK变速箱并匹配了湿式双离合器模块,但相比之下,在湿式双离合器模块的工程化领域,博格华纳则几乎吞噬了整个行业。可以说,只要是你知道的那些湿式DCT变速箱,几乎都与博格华纳有关。而与湿式对立的干式双离合器模块则主要集中在LuK(舍弗勒旗下的离合器开发厂商)手里,像大众DQ200 7速干式双离合变速箱采用的就是LuK的离合器模块。

毫无疑问,凭借技术的垄断优势,博格华纳在行业中有着很重的话语权,但这样的强势地位并没有对江淮6挡DCT的开发项目带来多余的干涉,按照两家的约定,博格华纳只提供湿式双离合器模块,不参与匹配和相关的调校工作,所有的技术及资源整合由江淮变速箱开发团队牵头完成。

在国内推进双离合变速箱产业化的进程对于主机厂和供应商都有着强烈的诉求。前者希望迎合发展趋势,得到来自市场的认同,后者则通过核心部件的供应稳固自己在该领域的地位,博世就是通过那一条钢带绑住整个CVT行业的。

为什么要用湿式双离合器

湿式双离合比干式双离合的量产历史更为久远

大家在谈到DCT变速箱时往往会对此类变速箱的耐用性最为关注。作为最早将DCT变速箱实现产业化并在全球进行推广的厂商,大众品牌的汽车让更多的人接触到了这种类型的变速箱,2010年下半年,有关双离合变速箱的问题开始在中国市场显现,也正是在那个时候,DCT变速箱才被贴上了稳定性差的标签。

  当时,整个中国汽车行业也的确在质疑DCT的未来发展,但经过多方讨论,最终认定了已经有着10年量产时间的湿式双离合变速箱类型并不能与较新的干式双离合器变速箱技术相提并论(国内大面积出现的大众车型双离合故障多为DQ200干式双离合变速箱)。

○ 湿式离合器工作更稳定、提高传递扭矩的潜力更大

与干式离合器不同,湿式类型的双离合器模块中,离合器部件在工作中始终浸泡在变速箱油中,这样便可在减少摩擦的同时限制热量的产生,对换挡品质和蠕行工况下的动力平顺性有很大的帮助,基于不同的工作环境,湿式与干式离合器的工作特性不能相提并论。通常情况下,干式离合器为了抑制温度的上升需要尽可能的缩短离合器的接合时间,由此产生的顿挫感会影响整车的驾驶品质。

○ 换挡品质更容易得到保证

湿式双离合器变速箱的调校范围很宽,工程师可以根据车辆的定位和行驶状态做有针对的标定,换句话,一旦建立了DCT的技术平台,有关双离合器模块的拓展几乎可以横跨整个生命周期。

目前这台变速箱最大可以支持270牛·米的扭矩传递,事实上,变速箱零部件安全系数都是以300牛·米的传递扭矩为目标,所以,扭矩传递的性能基本覆盖了现有的车型产品。

    ● 变速箱油温度的控制及清洁

○ 液压控制

○ 如何保证变速箱油的清洁

○ 对齿轮进行压力润滑

  尽管我们一直说DCT变速箱的齿轮箱与MT变速箱类似,但上文提到的齿轮加工精度的不同以及对齿轮的润滑要求都有明显不同。

齿轮箱设计借鉴了大众DQ250的思路?

我们一直在说DCT变速箱的齿轮箱开发可以借鉴MT变速箱,挡位的数量通过套筒和齿轮组的数量实现,话虽如此,相比MT手动变速箱的齿轮箱结构,DCT变速箱至少需要3根轴,即一根将动力从发动机引入变速箱的输入轴,两根分别对应奇数和偶数挡位的输出轴,相比MT在挡位和变速箱体积的权衡上,DCT可施展的空间更大,两根平行的输出轴将纵向的空间分摊至横向,这对于强调车内空间最大化的乘用车而言是十分重要的。

然而,按部就班的将两根输出轴平行布置的结构并不能将设计的紧凑感做到极致,在此基础之上,细节以及动力传递路径的规划就成了江淮变速箱开发团队着力考虑的方向。

在完成这台6挡DCT变速箱拆解后,像往常一样,我对每一个部件进行拍照记录,但拍到最后突然意识到似乎并没有看见倒挡齿轮,重新盘点了一遍照片和桌上摆放的部件,难道江淮也采用了大众6挡湿式DCT变速箱(DQ250)一样的设计理念吗?

这个疑问得到了项目负责人的确认,在听到这个事实后我多少还有点不是滋味,在口口声称正向开发的中国DCT项目中难道真的不能突破国外厂商技术的封锁吗?而让我意外的是江淮对这个设计却握有知识产权,这又是怎么回事?

◆ 理念相同,实现方式不同且做到了更简化

事实上,在技术开发理念上,国外的一些经验确实可以给国内研发团队一些启发,在正向开发的基础上延续技术理念的同时做到专利规避,即绕开国外已经使用的技术结构及细节,从中找到自己的技术突破口,江淮变速箱开发团队做的就是这样的事情。

在2010年,他们对齿轮箱的设计做了19种方案,最后通过比较,还是认定这种用2挡齿轮实现倒挡的设计比较经典,在取消了传统的倒挡轴后,由此,带来的是两个齿轮和2个轴承的部件简化,也就是用4个齿轮来实现这个技术结构,而大众则保留了5个齿轮,就这样,通过不同的方式实现了同样的结果。

变速箱处于2挡时,2挡齿轮依旧服务于该挡位,此时倒挡的同步器处于断开状态,而在倒挡时这种动作则刚好相反,而2挡齿轮又起到了改变动力传递方向的作用。取消了独立的倒挡结构后,不仅成本得到控制,更为重要的是整个齿轮系统在工作的时候没有空转的齿轮,这样也可以提高一定的传动效率。

◆ 给各挡位的速比计算带来难度

当然,这样的结构设计难度更大,原先一个齿轮只负责一个挡位,速比计算更直接,但如果一个齿轮要兼顾更多的功能,像江淮DCT这种2挡和倒挡齿轮共用的设计,它的速比计算就会比较复杂。以先期制定的目标为中心,结合各挡位在实际使用时扭矩输出的表现,每个挡位的速比都会做不同的方案,随后通过不同的排列组合进行验证,这是一个非常庞大的计算工作,业内比较粗糙的做法是采用VB语言编个程序把这些排列组合都计算出来,而这种模块化的开发程序在逻辑性和计算精准性都不能完全满足这种齿轮结构的开发,江淮变速箱团队则围绕开发意图有针对的制作了一个编程软件,根据事先设定的限定条件进行筛选。最终在实现速比范围的同时,各挡位的速比过渡又能提供很好的换挡平顺性。

齿轮箱的开发投入对于整个江淮产品体系而言是很值得的,一方面省去倒挡轴后,整个变速箱的体积可以得到控制,在以动力单元横置布局的大趋势下,更小的变速箱更利于布置。另一方面,各挡位齿轮速比的精确把控让齿轮箱可以和不同级别的动力进行匹配,简直是一劳永逸。当然,不同级别、定位的车型在动力输出特性上一定会有不同的需求,例如,加速表现、最高时速等,而不同的车型只要对主减速器的速比做出调整就可以呈现出相应的特性了。

DCT变速箱在立项之初就制定了不同车型的搭载计划,而江淮希望耗费重金打造的传动系统能够在更多的车型上体现出它的技术优势,当然也包括撑起江淮半边天的商用车业务。

除了现已上市的瑞风S5外,未来它将搭载更多的江淮汽车,当然,纵置布局的商用车也在此规划之中,而就在我们前去探访的前夕,江淮变速箱开发团队刚刚完成了DCT变速箱纵置化的开发工作,从某种程度来看,商用车消化这样的技术成本势必要将现有的产品定位向更高阶层调整。此外,江淮在新能源领域上也走出了一条适合自己的技术路线,未来的混动车型也会依托于DCT变速箱的结构,内置电机通过不同的离合器管理动力的传递路线,实现油电混合的动力形式。当然,现有的变速箱扭矩传递性能或许还需要再提升。

编辑总结:

事到如今,湿式双离合变速箱已得到中国汽车工业的普遍认可,中国品牌厂商也都先后拿出了自己的双离合变速箱技术,而从我们今天拆解的江淮6挡双离合变速箱来看,传统认知的逆向研发思路已经被抛弃,取而代之的是通过对这项技术的理解、有针对性的投入以及整合资源的能力,从底层的开发做起,而在整个过程中,一些成熟的方案的确会因各种各样的问题挡在前面,好在,基于底层开发的积累,完全可以对已申请专利的技术进行规避。当然也有“悲观”的一面,看似乐观的开发现状却不得不面对核心技术被海外供应商紧握在手的情况,不过,如果放眼全球,这样的情况比比皆是,我们也不必对这样的行业现状过于悲观,毕竟这就是一条完整的生态链。

不断优化,注重与用户的交流

在朋友的引荐下,我成功潜入了一个江淮动力工程师的交流群,群里每天聊的就是来自用户的反馈意见,这些工程师会围绕这些声音在内部进行的测试中进行验证,其中,问题主要集中在换挡点的控制上,像个别用户反馈的略带拖沓的换挡动作等,与传统的做事方式不同,变速箱团队不会等到后期改款再对变速箱进行调校,而是通过4S店找到这辆车并读取相关的数据,针对具体的数据,他们甚至会为其单独进行软件调整,这种专属的体验在用户心中会逐渐形成对品牌的依赖,这样的方式对其他厂商而言的确是很好的借鉴。

关键字:奠定  方向  变速箱

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2015/1020/article_11615.html
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