隨著雙離合技術(shù)的不斷成熟,這種低成本、高效率的變速箱形式,逐漸成為了很多廠家的首選。雖說如今的消費者已經(jīng)不再像十年前那樣“談雙離合色變”,但在實際購車時,依然會在“干式”、“濕式”上糾結(jié)一番,甚至非“濕式”不買。那這兩種形式究竟有何不同?為什么越是高端、性能定位的車型越要采用濕式雙離合呢?今天我們就來聊聊雙離合變速箱的奧秘!
眾所周知,離合器是發(fā)動機與變速箱之間動力輸出的橋梁。當(dāng)離合器分離時,發(fā)動機和變速箱便能以不同的速度運轉(zhuǎn)。而當(dāng)離合器結(jié)合時,發(fā)動機與變速箱的轉(zhuǎn)速就會實現(xiàn)同步。因此,離合器除了負(fù)責(zé)連接發(fā)動機與變速箱之外,還有一個很重要的作用,就是抹平發(fā)動機與變速箱之間的速度差。干式離合器,顧名思義就是一種完全干燥,周圍全是空氣的離合器。由于離合器需要靠摩擦的形式同步發(fā)動機和變速箱之間的轉(zhuǎn)速差,所以在摩擦過程中會產(chǎn)生熱量,這股熱量便只能依靠離合器所接觸的周圍空氣來散發(fā)了。可由于變速箱處于一個相對密閉的環(huán)境內(nèi),沒有大量流通的冷空氣,單純的“風(fēng)冷”散熱效果并不會很出眾,因此對于使用干式離合器的車型來說,如果出現(xiàn)爬坡、堵車等頻繁起步的工況,就會因為離合器摩擦過多,出現(xiàn)過熱的問題。當(dāng)離合器過熱之后,離合器片之間的摩擦力會開始下降,無法將發(fā)動機的全部動力傳輸給變速箱,進而出現(xiàn)動力損耗問題,也就是大家常說的“離合器打滑”。所以,為了保證離合器在空氣中的散熱能力,干式離合器的直徑往往都會比濕式雙離合大上一倍左右,以此來增加離合器片與空氣的接觸面積,提升散熱效果。可即使這樣,相比起浸泡在油里的濕式離合器來說,干式離合器依舊更容易出現(xiàn)過熱問題,這也是它最大的缺點。濕式離合器最大的不同,就在于它的離合器是浸泡在油液里的,由于液體的比熱容比空氣更大,散熱能力更好,所以濕式離合器天生就具備比干式離合器更好的散熱能力。但也正是因為濕式離合器浸泡在油里的關(guān)系,油液本身會產(chǎn)生打滑,所以相比起通常只有一組離合片的干式離合器,濕式離合器需要多組離合器片來獲得足夠的摩擦力。得益于濕式離合器片數(shù)的增多以及油液的高效散熱(如上圖),濕式離合器的直徑也不需要做得像干式離合器那么大,可以節(jié)約寶貴的機艙空間。但是,由于濕式離合器在旋轉(zhuǎn)時需要攪動油液,自然也會浪費掉一定的動能,傳動損耗會比干式離合器更高一些。看到這也許會有朋友好奇了,既然濕式離合器擁有更優(yōu)秀的散熱能力、更好的耐用性、以及更小的尺寸,按道理來說干式離合器應(yīng)該早就被淘汰了才對,那為何現(xiàn)在依舊有很多車在使用干式離合器變速箱呢?實際上,除了大家熟悉的、以大眾DQ200為代表的干式雙離合變速箱外,大部分人學(xué)車時第一次開的手動擋變速箱,其實也是干式離合器結(jié)構(gòu)。更有意思的是,手動擋變速箱在汽車工業(yè)上百年的進化過程中,都沒有像雙離合器變速箱一樣,形成干式和濕式兩個大分支。之所以會出現(xiàn)這種情況,就是因為手動擋并不會對離合器產(chǎn)生太大磨損。雖然手動擋在換擋時也需要通過踩下、抬起離合器的操作,控制發(fā)動機與變速箱之間的連接和斷開。但由于手動擋變速箱內(nèi)部擁有同步器,實際上發(fā)動機的曲軸轉(zhuǎn)速與變速箱轉(zhuǎn)速并不會有太大的轉(zhuǎn)速差。這也讓手動擋的離合器除了起步以及1擋換2擋時會有較大磨損外,其余時間都只是負(fù)責(zé)切斷和傳輸動力。轉(zhuǎn)速差導(dǎo)致無法結(jié)合從同步器的工作原理來說,當(dāng)你踩下離合器拉動擋把時,排擋叉就會推著齒圈齒輪讓目標(biāo)擋位齒輪與動力輸出軸相連。而手動擋的目標(biāo)工作齒輪在未被齒圈齒輪套住時,會以當(dāng)前發(fā)動機轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),且不與動力輸出軸轉(zhuǎn)速同步,所以擋位齒輪之間就會存在很大的轉(zhuǎn)速差,讓與動力輸出軸同步旋轉(zhuǎn)的齒圈齒輪無法咬合轉(zhuǎn)速更快的目標(biāo)擋位齒輪。以實際情況為例,如果一輛手動擋車在60km/h的速度下,3擋對應(yīng)轉(zhuǎn)速為3500rpm,4擋對應(yīng)轉(zhuǎn)速為2500rpm,那么當(dāng)車輛在60km/h的速度下進行3擋升4擋的操作時,此時4擋空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速也是與發(fā)動機相同的3500rpm,但實際上4擋60km/h的所需轉(zhuǎn)速僅為2500rpm,這高出的1000rpm轉(zhuǎn)速,就需要同步器來進行化解。同步器的工作原理其實非常簡單,當(dāng)齒圈齒輪去咬合4擋齒輪時,與動力輸出軸轉(zhuǎn)速同步的齒圈齒輪,就會先與同步器咬合,然后利用同步器的側(cè)面去與轉(zhuǎn)速不同步的4擋齒輪側(cè)面摩擦。那么在摩擦過程中,動力輸出軸端強大的慣性就會讓4擋齒輪的轉(zhuǎn)速減速到與同步器相吻合的狀態(tài)。那么隨著轉(zhuǎn)速同步,齒圈齒輪咬合4擋齒輪也就不是什么難事了。也正因如此,要想讓與發(fā)動機當(dāng)前轉(zhuǎn)速相同的4擋齒輪順利減速,就必須要踩下離合器斷開齒輪與發(fā)動機的連接才可以。而在離合器斷開時,由于駕駛員會松開油門的關(guān)系,發(fā)動機的轉(zhuǎn)速也就會相應(yīng)降低。因此在抬起離合踏板后,短暫失去動力的發(fā)動機就更容易將轉(zhuǎn)速跌落到2500rpm附近,也就剛好與60km/h時速下4擋對應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速相吻合。如此一來,在更換擋位時,變速箱與發(fā)動機之間就不會擁有太大的轉(zhuǎn)速差,因為轉(zhuǎn)速差都被同步器吸收了,離合器自然也就不會在換擋時產(chǎn)生太大摩擦。所以手動擋就可以使用散熱性能一般,但結(jié)構(gòu)簡單且傳動效率更高的干式離合器了。此外,除了手動擋和干式雙離合器變速箱會使用干式離合器外,杜卡迪的部分摩托車以及Moto GP的賽用摩托也都在使用干式離合器。這主要是因為干式離合器具有更高的傳動效率,因此對于性能有極致要求的摩托車來說,干式離合器反倒成為了最好的選擇。不過需要注意的,為了離合器擁有更好的耐久性,一般的民用摩托車都會使用多片濕式離合器,以此來增加摩托車使用壽命,防止短時間誤操作燒壞過于脆弱的干式離合器。既然干式離合器擁有更簡單的結(jié)構(gòu)和更好的傳遞效率,為什么超跑、性能車以及一些豪華運動型車普遍采用濕式雙離合?這還得從雙離合的換擋原理開始說起。包括不少車評人在內(nèi),有不少人認(rèn)為雙離合換擋快是因為離合器提前結(jié)合了下個擋位實現(xiàn)的,但實際上雙離合變速箱的兩套離合器并非是同時咬緊直接切換,它更像是由兩套手動變速箱組合而來的。如圖所示,紅色齒輪組與大直徑離合是第一套變速箱,它們分別組成了變速箱的2、4、6偶數(shù)擋。而綠色齒輪組與小直徑離合是第二套變速箱,它們組成了1、3、5的奇數(shù)擋。并且變速箱的動力輸出軸(下層)也與手動擋相同,所有擋位齒輪在沒有經(jīng)過齒圈齒輪咬合的情況下都是不與動力輸出軸相連的。這時我們還是假設(shè)車輛以3擋3500rpm、60km/h的時速前進,并且即將升入4擋的狀態(tài)。在使用3擋時,發(fā)動機就會與第二套變速箱的小直徑離合呈現(xiàn)咬合狀態(tài),此時變速箱判斷你還會加速,并決定繼續(xù)升擋。所以在第二套變速箱還與發(fā)動機結(jié)合的狀態(tài)時,位于第一套變速箱內(nèi)的齒圈齒輪便開始推動同步器,讓4擋齒輪與動力輸出軸轉(zhuǎn)速相同,減少接下來升擋時同步器同步轉(zhuǎn)速的時間。不過需要注意的是,由于第二套變速箱正與發(fā)動機結(jié)合,因此具備2、4、6擋的第一套變速箱的離合器是并沒有與發(fā)動機結(jié)合,也就是說齒輪并不旋轉(zhuǎn)。所以與手動擋不同的是,同步器在這里并非是給擋位齒輪減速,反而是通過摩擦為齒輪加速的。至此,4擋齒輪就已經(jīng)與動力輸出軸咬合上了,轉(zhuǎn)速也與輸出軸相同了。那么此時當(dāng)變速箱升入4擋,執(zhí)行換擋動作時就不需要推動齒圈齒輪了,只需要結(jié)合第一套變速箱的離合片并斷開第二套變速箱的離合器片,就可以完成升擋動作,大幅降低換擋速度。不過需要注意的是,由于升擋速度過快,且雙離合變速箱隸屬于自動變速箱范疇,換擋不需要松開油門。所以當(dāng)?shù)谝惶鬃兯傧涞碾x合器片結(jié)合時,發(fā)動機的轉(zhuǎn)速還處于3擋60km/h,也就是3500rpm。顯而易見的是,4擋60km/h并不需要這么高的發(fā)動機轉(zhuǎn)速,所以當(dāng)?shù)谝惶鬃兯傧涞碾x合器結(jié)合時,離合片就需要負(fù)責(zé)將發(fā)動機摩擦減速到適合4擋60km/h的轉(zhuǎn)速,也就是2500rpm。所以相比起手動擋來說,雙離合器變速箱除了起步時會對離合器產(chǎn)生較大磨損外,每一次升降擋同樣會產(chǎn)生與起步差不多的磨損。并且由于齒比特性的關(guān)系,發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高,兩個相鄰擋位之間的轉(zhuǎn)速差也就越大,離合器結(jié)合時所產(chǎn)生的熱量也就越高。那么這時散熱性能更好,能夠吸收更多由摩擦產(chǎn)生熱量的濕式雙離合器變速箱便成為了更好的選擇,所以濕式雙離合更多會用在動力較強的豪華車,或者是追求激烈駕駛的性能車、跑車上;而干式雙離合變速箱,則更多是應(yīng)用在小排量發(fā)動機的買菜車上。以普及雙離合變速箱最多的大眾為例,7速干式DSG與6速濕式DSG相比,7速變速箱在降擋時需要將發(fā)動機降至更低的轉(zhuǎn)速才可以完成降擋操作,以此來降低兩個擋位之間的轉(zhuǎn)速差減少磨損。反觀6速濕式DSG,就允許在相對較高的轉(zhuǎn)速下降擋,即使在賽道駕駛減速過彎時,也能保證發(fā)動機轉(zhuǎn)速不會掉到太低的區(qū)間,來獲得更好的動力輸出。這樣的調(diào)校差別顯然就是由干、濕散熱能力的差別所決定的。
而在制造成本方面,干濕離合器其實并沒有相差太多。比如使用濕式雙離合器的2016款1.8T帕薩特,也就比使用干式雙離合的2014款帕薩特貴了4000元。并且這還是多了多向座椅調(diào)節(jié)、感應(yīng)后備廂、膝部氣囊和并線輔助的情況下。所以大眾之所以給低端車使用干式雙離合,完全就是為了限制它們的使用場景,確定車型定位而已。從雙離合誕生之初到現(xiàn)在也不過十幾個年頭,但憑借著出色的傳動效率、超快的換擋速度和相對較低的制造成本,現(xiàn)如今幾乎已經(jīng)占據(jù)了汽車變速箱領(lǐng)域的半壁江山。但獨特的換擋方式,也讓它對于離合器有著遠高于傳統(tǒng)AT變速箱的磨損和發(fā)熱。因此,浸泡在油液里的濕式雙離合變速箱,就成為了在傳動效率、換擋速度、制造成本之間最完美平衡的產(chǎn)物。正是靠著全面無短板的表現(xiàn),那些大排量、大馬力豪華車,或者是性能取向的跑車,才會普遍采用濕式雙離合變速箱。