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你就是那不一样的烟火 保时捷PDK双离合变速箱有何独到之处?
送交者: jmzjmz[♂★★★★平凡之人★★★★♂] 于 2021-01-20 9:22 已读 1186 次  

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车用传动系统的发展一直伴随着汽车产品的革新换代而不断演进着,从最初的MT手动变速箱,到后来种类多样的各种“自动”变速箱,例如AMT、AT、CVT、DCT等。这其中,DCT双离合变速箱又因大众汽车的持续性大力推广而广为人知。不过,在一众不同品牌的双离合变速箱中,尤以出自保时捷的PDK双离合变速箱最为独特。甚至在业内常被戏称为,双离合变速箱只有两类,一类是保时捷的PDK,另一类是其他。那么话说回来了,保时捷PDK双离合变速箱究竟有何独到之处,为什么单单它就能成为不一样的烟火呢?看过本篇文章之后,也许您就会明白个中原因了。


● 保时捷PDK双离合变速箱的应用历程

PDK,实际上是保时捷双离合变速箱的简称,即Porsche
Doppelkupplung。虽然从997.2开始,保时捷才真正在量产车型上使用PDK双离合变速箱,但实际上从20世纪70年代起,保时捷就已经投入到双离合变速箱的研发工作中了。而1984年在纽博格林赛道上使用的保时捷956,则是第一部采用PDK双离合变速箱的赛车;而在1986年的蒙扎赛道上,助力保时捷赢得大赛第一名的,也正是采用了PDK双离合变速箱的增强型962。


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虽然保时捷早就已经掌握了PDK双离合变速箱的研发与制造技术,但由于早期的PDK双离合变速箱在使用上还缺乏便利性,产品的成熟度也有限,因此仅应用于赛车领域。而对于偏重舒适与实用的保时捷量产车型,在那一时期使用的是Tiptronic手自一体变速箱。不过随着电子控制技术和液压控制组件的不断成熟,保时捷从997.2开始,在量产车型上使用7速的PDK双离合变速箱。


● 保时捷PDK双离合变速箱结构及工作原理

单从工作原理上来看,保时捷的PDK双离合变速箱相比其他双离合变速箱,似乎并无特别之处。双离合器变速箱的一大特征就是能够同时接合两个挡位,驾驶操作时,通过其中一个挡位传递动力,同时预先选定下一个可能要使用的挡位。换挡时,活动挡位的离合器分离,预选定挡位的离合器接合,这样就实现了动力传输的持续性。

以保时捷7速PDK双离合变速箱为例,实际上它就是由两个完全同步的啮合套变速器组成的并行切换变速器。(如图1所示)

图1:保时捷7速PDK双离合变速箱结构示意1

其中,一个变速器的输入轴为空心轴,连接2挡、4挡、6挡这几个偶数挡位的齿轮,这个变速器的动力通过两个多片式离合器的内部进行传输。另一个变速器的输入轴为实心轴,它穿过第一个变速器的空心轴运行,连接1挡、3挡、5挡、7挡这几个奇数挡位和倒挡的齿轮,这个变速器的动力则通过两个多片式离合器的外部进行传输。当然了,在车辆行驶的过程中,只有其中一个变速器通过相应的离合器传递动力。(如图2所示)

图2:保时捷7速PDK双离合变速箱结构示意2

如前所述,当启用离合器的外部盘片组时,发动机扭矩将传递至带有奇数挡位和倒挡的变速器;而当启用离合器的内部盘片组时,发动机扭矩将传递至具有偶数挡位的变速器。(如下方图3、图4所示)

图3

图4

如果觉得缺少足够具象的工作原理演示,相信通过如下这一组动力传递路线的示意图就更容易看明白了。

图5: 保时捷7速PDK双离合变速箱 1挡动力传递路线

图6: 保时捷7速PDK双离合变速箱 2挡动力传递路线

图7: 保时捷7速PDK双离合变速箱 3挡动力传递路线

图8: 保时捷7速PDK双离合变速箱 4挡动力传递路线

图9: 保时捷7速PDK双离合变速箱 5挡动力传递路线

图10: 保时捷7速PDK双离合变速箱 6挡动力传递路线

图11: 保时捷7速PDK双离合变速箱 7挡动力传递路线

图12: 保时捷7速PDK双离合变速箱 倒挡动力传递路线

● 保时捷PDK双离合变速箱有什么独特优势?

换挡迅速、耐用度高、支持连续弹射起步,几乎是业内公认的保时捷PDK双离合变速箱优势所在。尤其是高耐用性这一点,便是其他双离合变速箱目前仍然难以企及的独到之处。

(1)优异的过热保护机制

相比于正常行驶状态,当车辆以最大加速度行驶的时候,变速箱相关部件上的应力会显著增加,离合器相关部件上就会产生高温负荷。为保护变速箱部件,保时捷PDK双离合变速箱配备有一个包含传感器的多级过热保护系统,传感器的安装位置在液压控制单元的上方,负责测量油槽的温度。此外,这套多级过热保护系统还会根据发动机扭矩和离合器的滑动情况来计算离合器温度。

举个例子,如果变速箱有过热的危险,变速箱就会通过在起步和爬行速度下不断分离、接合的方式,提示驾驶员改变驾驶状况;同时发动机的扭矩和强制降挡转速也会降低。如果变速箱温度继续升高,发动机扭矩和强制降挡转速也会进一步急剧下降。倘若变速箱温度进一步升高,双离合器便会完全分离。之后,随着变速箱的温度逐渐降低,如果未达到特定的温度阈值,变速箱将返回正常的工作模式。

(2)独特的“virtual gear”(虚拟挡位)设计

我们从网络上找到了一个特别有代表性的例子,以目前保时捷旗下车型使用的8速PDK双离合变速箱为例,同样是处于8挡,车辆行驶速度为64km/h的时候对应的发动机转速为1000rpm左右,而车辆行驶速度为106km/h的时候对应的发动机转速为1500rpm,如下方图13所示。

图13

那么问题来了,如果我们以车辆行驶速度106km/h时发动机转速1500rpm的车速/转速比来推算的话,车辆行驶速度为64km/h的时候所对应的发动机转速应该是905rpm才对,但实际上这一速度之下所对应的发动机转速为1000rpm。究竟是什么原因造成了这一现象呢?这里就涉及到保时捷PDK双离合变速箱的另一个独特优势,也可以说是一个独特的设计,那就是“virtual gear”(虚拟挡位)设计。

用比较通俗的话来说,保时捷PDK双离合变速箱的“virtual gear”(虚拟挡位)工作原理,就是在变速箱处于较轻负荷状态下提前挂入下一个更高的挡位,同时控制离合器处于半联动状态。

由于此时离合器片之间是滑动摩擦,因此变速箱能够有效地降低发动机扭矩的突然变化所产生的冲击感;而且得益于此,换挡前后的转速差也变得更小,从而降低了换挡时所产生的噪音,在提升NVH性能的同时也改善了车辆行驶时的舒适性,并且还有助于降低车辆的燃油消耗。通过下方的发动机转速曲线图(图14),我们就可以看出有无“virtual
gear”(虚拟挡位)这一设计的区别了。

图14:PDK变速箱有无虚拟挡位设计的差别

当然了,一定有朋友会担心这样的设计会加速离合器片的磨损。不过保时捷PDK双离合变速箱的离合器片至少7片起,最多达到12片;并且由于本身是湿式双离合变速箱,这些离合器片在油液的保护下,其正常使用过程中的磨损几乎可以忽略。

● 编辑点评:

相比于其他汽车厂商自主设计研发的双离合变速箱,最初为赛车运动而生的保时捷PDK双离合变速箱,的确有着与其他双离合变速箱所不同的一些独到之处,而高耐久性正是PDK双离合变速箱区别于其他双离合变速箱的核心优势。对于追求性能的保时捷旗下车型来说,变速箱承担着发挥车辆性能与驾驶乐趣的重要使命,PDK双离合变速箱也正是凭借足够高的耐久性,成为众多双离合器变速箱之中的翘楚。

当然了,这并不意味着其他品牌的双离合变速箱就一无是处,仅就满足车辆日常使用需求的前提下,其实目前绝大多数湿式双离合变速箱的工作稳定性都是值得信任的。它们与保时捷PDK双离合变速箱之间的差别无非就在于,一个能任由驾驶者“折腾”,另一个则禁不起“折腾”。

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