引言 | 能把混动玩儿成这,只有丰田……
注意,这个 10AT 打了引号。
这是因为雷克萨斯最新的 10 挡变速箱有两种型号:第一个是传统的 10 挡自动变速箱,第二个是模拟出来的 10 挡自动变速箱。目前 LC 和 LS 两个车系在使用。
这两款变速箱是丰田与爱信联合研发的,让一向不以挡位数量争高下的雷克萨斯,瞬间加持 " 变速箱之王 " 的光环。
1 雷克萨斯逆袭
从 6 速到 8 速再到 10 速(实际上还曾使用过 5 速),雷克萨斯的技术迭代的节奏感很好,不像是宝马 7 系和奥迪 A8 连续两代车型都是 8AT(此时奔驰升级 9AT、雷克萨斯升级 10AT)。虽然不以挡位论英雄,但技研的态度很重要。
需要注意的是,雷克萨斯 LC(对标 911)是最早搭载 10AT 的。
相比德系、美系,雷克萨斯 LS 可能在其他成本上有所取舍,但在传动技术上钻研比较深入。与之相呼应的是本田,拥有 8 速、9 速、11 速双离合三款 " 神器 ",让人感觉日本工程师的脑回路真是开过光的。
言归正传。雷克萨斯推 10AT,其实走了两条路。前文提及,一条是传统的自动变速箱,一条是丰田已经玩得如火纯情的 E-CVT。
E-CVT 严格来说不是个变速箱,跟日产普遍用的 CVT 也不是一回事。它实际上是利用两台电机和行星齿轮(1 组或 n 组),把发动机和电动机的动力,根据工况按比例传递给车轮。这是丰田 Hybrid Synergy Drive 的精髓。Synergy 就是 " 协同 " 的意思。
E-CVT 是最 " 懂 " 发动机的一种变速箱:低速时,电机驱动;中速(包括加速)时,混合驱动,此时发动机已进入最佳燃效区间(一般是在阿特金森循环下);高速时,只由发动机驱动,因为此时电机的热效率会衰减。
关于 E-CVT 的具体原理,我们暂不做赘述。总之,基于行星齿轮精妙的设计,发动机的动力和两台电机的动力可以同时传递给它,由它来分配具体的比例,这样就不存在传统意义上的变速箱结构。丰田靠这个建立了很强的专利壁垒。
2 开过光的脑回路
10AT 中的传统变速箱,雷克萨斯叫做 Direct Shift-10AT。它在体积上跟 Direct Shift-8AT 相比,几乎保持一致。而且,Direct Shift-10AT 与 8AT,以及奔驰的 9AT 一样,都是由 4 组行星齿轮和 6 组换挡机构组成。
这 6 组换挡机构中,有 3 组制动器,3 组离合器。其设计原理跟 8AT、9AT 没有太大差别。除了在传动效率、摩擦材料上有改进外,其他机械结构并没有实质性差异。
对于自动变速箱来说,挡位数是一种排列组合问题。同样有 4 组行星齿轮和 6 组换挡机构,不同的空间布局和程序标定,会产生不同数量的齿比。齿比即挡位。
那么为何不研发更多挡位呢?因为齿比太多,产品的稳定性和鲁棒性就会降低。要不是排放政策,恐怕车企也不会这么积极去增加挡位。毕竟产品的成本和可靠性要考虑。
至于另外一个 "10AT",雷克萨斯叫做 Multi Stage Hybrid Transmission,这是丰田研发过的最复杂的变速箱。前面已经对 E-CVT 做了介绍,那么这个 "10AT" 就很好理解了:1 个 E-CVT 单元 +1 个 4 挡自动变速箱(来自爱信)。
E-CVT 是没有固定齿比的,但是电脑会标定 3 个特定齿比。这 3 个齿比,与 4 挡自动变速箱的 1、2、3 挡,排列组合,形成 9 个挡位。4 挡变速箱的 4 挡,是超速挡(Overdrive),即巡航挡位。
为了 " 凑齐 "10 个挡位,日本工程师可能是犯了强迫症,硬生生怼上了一个 4 挡自动变速箱。4 挡的纵置变速箱?什么概念?80 年代的技术,如今焕发第二春,竟然在混动系统中发挥了重要作用。
3 为何是 10 个挡?
雷克萨斯其他带 H 的车型,都只有 E-CVT 变速箱(模拟 8 挡)。唯独 LC 和 LS 用的是 E-CVT+4AT 这种 10 挡变速箱。
问题来了,工程师为何一定要弄个 10 挡出来?
首先,这台 "10AT" 虽然是模拟挡位,但依然提供手动换挡模式,这就要求必须要有 " 挡位 " 的概念;之前单独使用 E-CVT 时,要模拟 8 挡也是一个意思。
然后,10 个挡意味着 10 个齿比,按照传统自动变速箱的概念来理解,传动比范围就会很大。这意味着:1 挡齿比较大,低扭给力;10 挡齿比较小,巡航省油。
单独一个 E-CVT,也能模拟 10 个挡,这无非是一个标定问题。但问题是,这样模拟出来的 10 个挡,它的传动比范围比较小,因为存在物理瓶颈。而且,基于 E-CVT 传动,油门的行程与发动机转速不能很顺畅的匹配。
这就是为何要加一个 4AT。可以理解为,以 4AT 为基础,E-CVT 帮助其扩大了齿比范围,同时由于 E-CVT 可以模拟任意数量挡位,所以也增加了齿比的数量。
总之,E-CVT+4AT 的终极目的,就是为了增大传动比范围。在这个较大的范围内,雷克萨斯工程师认为,划分成 10 个挡位最能带来 " 动态反馈 "。当然,也是为了跟那个传统的 10AT 在挡位上保持一致。
我们查到这台 4AT 的齿比为:1 挡 3.538,2 挡 1.888,3 挡 1.000,4 挡 0.650。由于 E-CVT 还有 3 个模拟齿比,所以两者相乘,1 挡的齿比会放大(具体数字待查)。而 10 挡的齿比,就是前面 4 挡的 0.650。
对比 Direct Shift-10AT,它的齿比为:
可见,Multi Stage 的 10 挡齿比,比 Direct Shift-10AT 的齿比还要高一点。难道不应该是要低吗?
没关系,由于 E-CVT 的介入,在 10 个齿比的加持下,混动版的雷克萨斯能以纯电动模式飙到 140km/h。而只搭载 E-CVT 的 RX450h,纯电动最高能跑 99km/h。
而且,由于 Multi Stage 是混动,所以即便 10 挡齿比比 Direct Shift-10AT 大一点,在 10 挡巡航时也不会增加油耗,因为这时候动力是同时来自于发动机和电机,发动机的转速还是会低一些。
再者,由于 Multi Stage 10 挡齿比略大,也使其在巡航过程中的再加速能力略强一些。
车聚小结
有了传统 10AT,为何还要研发混动 "10AT"?主要原因就是节能减排,继续发扬光大混动技术。不得不说,丰田在最大化利用发动机最佳能效这件事上,已经走在了世界第一(毫不夸张)。
日本工程师神奇的脑回路,也让我们见识到了在纯电动浪潮下,传统精工企业在 " 机械艺术 " 上的执着。
不由想起了索尼在战后破工厂里研发新一代磁性存储技术的场景,后来的磁带、磁盘技术改变了世界。
可是,后来 IBM 发明了闪存。
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