衛(wèi)東

面對10擋雙離合變速器的叫囂，傳統(tǒng)AT步進(jìn)式自動變速器正在實現(xiàn)全面突圍。

1987年寶馬推出的第一款匹配220kW V12發(fā)動機(jī)的750i時，匹配了當(dāng)時最先進(jìn)的4AT變速器，斗轉(zhuǎn)星移，時隔20多年之后，BMW從新7系開始逐步普及了8AT變速器，變速器的擋位數(shù)實現(xiàn)了翻倍?；叵?0多年前，匹配3AT的家轎對于普通家庭來說都是奢侈之選，而今天，寶馬已經(jīng)把8AT變速器推廣到國產(chǎn)寶馬X1上，國產(chǎn)奔馳新C級也采用了7AT，使平民也有了貴族體驗。放眼世界，通用和福特已經(jīng)簽約聯(lián)手開發(fā)10AT，再回到國內(nèi)，已經(jīng)開發(fā)出8AT的盛瑞也已經(jīng)放出豪言要推出13AT，難道步進(jìn)式自動變速器的“大躍進(jìn)”時代已經(jīng)來臨？那將是消費者的福音。

AT擋位和功能逐漸增多

步進(jìn)式AT變速器的產(chǎn)生比手動變速器晚了19年的時間，1908年福特T型汽車最早應(yīng)用了一種只有兩個速率比的AT變速器，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達(dá)到變速和改變扭矩。福特T型車可謂改寫汽車歷史的一款車型，不但使汽車走向了普及，還使汽車更容易駕駛了。而真正意義上的AT變速器是在1940年由美國通用開發(fā)生產(chǎn)，這種AT變速器使用液力耦合器和三排行星齒輪提供四個前進(jìn)擋和一個倒擋。

隨著發(fā)動機(jī)燃油噴射與點火裝置的不斷完善，AT變速器也有新的花樣，如設(shè)置了“運動模式”或“雪地行駛模式”等不同的操控方式。當(dāng)按下?lián)Q擋桿附近的“S”按鍵（運動模式）后，就可以使加速時變得格外迅捷；當(dāng)在冰雪路面行駛時，就可以按下印有雪花圖案的按鍵，以采用雪地駕駛模式，可避免在冰雪路面起步時打滑。更有甚者，新一代“隨機(jī)應(yīng)變式”AT變速器還可以學(xué)習(xí)駕駛者的駕駛習(xí)慣，以達(dá)到更快的反應(yīng)，使駕駛變得更加得心應(yīng)手。

在1990年，德國保時捷公司率先在911車型上使用了Tiptronic手自一體變速器。這種變速器實際上是以AT變速器為基礎(chǔ)增加了手動換擋程序，結(jié)果以既保持了輕松駕駛又能保證一定的駕駛樂趣使之逐步發(fā)展成了主流，幾乎成了今天AT變速器的標(biāo)配。而此時在節(jié)能減排和提高駕駛舒適性的要求下，4個前進(jìn)擋的AT變速器已經(jīng)不能再滿足消費者需求。到了1989年奔馳6缸發(fā)動機(jī)車型才用上了5擋自動變速器，1995年新一代5AT才用在V12、V8發(fā)動機(jī)上。在1999年ZF公司終于推出了帶6個前進(jìn)擋的6AT變速器并將其安裝在寶馬7系轎車上，隨之也引發(fā)了豪華轎車的擋位之爭，在之后的幾年里，先有奔馳在2003年推出了世界第一款7擋7G-TRONIC自動變速器，接著是雷克薩斯宣布在LS460h豪華轎車上裝備8AT變速器，使AT變速器正式進(jìn)入“8”的年代。隨之寶馬也加入到“8擋”行列，奧迪也以配8AT的新A8入隊，就連推崇DSG的大眾也在混合動力途銳上采用了8擋變速器，還有克萊斯勒，一時間8AT已經(jīng)滿天飛。

步進(jìn)AT變速器的工作原理

AT通常由液力變扭器、行星齒輪組、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制閥體和控制電腦等主要部件組成。發(fā)動機(jī)的動力通過與飛輪相連的液力變扭器將動力傳遞到變速器的輸入軸，再通過一系列的行星齒輪機(jī)構(gòu)、離合器單元、差速器將所需求的動力傳遞到車輪。

AT變速器的具體換擋又是怎樣來完成的呢？原來是由電子控制單元收集車輛行駛速度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、油門踏板位置等各種信息，加以分析后再向變速器控制閥體發(fā)出指令，通過閥體單元的各種電磁閥實現(xiàn)相應(yīng)部位油壓的變化以控制換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)實現(xiàn)指令的實行。各控制閥不同的工作狀態(tài)將控制變速齒輪機(jī)構(gòu)中離合器的分離與結(jié)合和制動器的制動與釋放，并改變變速齒輪機(jī)構(gòu)的動力傳遞路線，實現(xiàn)變速器擋位的變換。

8AT具有更強(qiáng)大優(yōu)勢

想當(dāng)年ZF推出的全球首款8AT對它原有的6AT進(jìn)行了大量的改進(jìn)，以便提升它在發(fā)動機(jī)加速過程中的燃油經(jīng)濟(jì)性和效率，并降低它的制造成本。寶馬這臺8AT科技含量更高，可以快速加速和減速，其過渡如天鵝絨般平滑，相較于雙離合變速器，這款8AT的特點是更輕的質(zhì)量、更高的效率、更低廉的成本。全新的8AT配合汽油發(fā)動機(jī)在同樣的路況條件下可以比目前6AT提高3%的燃油經(jīng)濟(jì)性，工作效率提升8%；而配合柴油發(fā)動機(jī)則燃油經(jīng)濟(jì)性提高了7%。雖然增加了2個更低的傳動比，但它的體積仍然很緊湊，因此它所占用的車內(nèi)空間與原來的6AT相當(dāng)，但8AT可以傳遞出更大的扭矩。在提高經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的同時，新的8AT更多的擋位、更加合理的齒比、更快的換擋時間、更平順的擋位切換和更先進(jìn)的電子管理系統(tǒng)將進(jìn)一步提高車輛的舒適性和運動能力，這些變化對于頂級豪華車來說至關(guān)重要。

7AT、8AT成為了新起點

2013年成都車展上，新一代E級車在華上市，其4MATIC系統(tǒng)與7G-TRONIC PLUS完美結(jié)合使駕駛者在各種路況下得到了最充分的駕馭感。2014年上市的國產(chǎn)全新C180 L同樣搭載了7G-TRONIC PLUS，7個前進(jìn)擋的各擋位之間可以在低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量下實現(xiàn)范圍較廣的傳動比，從而以輕松平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)具有快速響應(yīng)性和燃油經(jīng)濟(jì)性的換擋操作。7G-TRONIC PLUS可以達(dá)到驚人的燃油效率，全新上市的C 180L的百公里油耗僅為6.1L，較前代車型大為降低。從2003年到2014年這10年間，7AT在奔馳得到了普及。

對于BMW來說，寶馬為所有2012年發(fā)布的新7系車型配備了新一代8擋自動變速器，通過智能控制技術(shù)，這款8擋變速器可以實現(xiàn)快速換擋，并且反應(yīng)時間極短，還可以直接減擋。電子變速器控制器還能根據(jù)要求改變換擋特性，選擇更具運動感的模式或更舒適經(jīng)濟(jì)的模式。盡管整體速比范圍跨距較大，但8個擋位的設(shè)置使得各擋傳動比之間的距離較小，因此能夠在各種情況下確保最佳傳動比。密齒比能夠以平順、省油的低轉(zhuǎn)速方式配合精確和強(qiáng)勁的加速?？傊?，新款8擋自動變速器既能提供凌厲的動態(tài)加速和順暢換擋，還能讓駕駛者獲得非常經(jīng)濟(jì)的油耗。

對于北美生產(chǎn)廠家來說，在2014年初，通用發(fā)布的2015款Corvette Stingray和Corvette Z06上搭載了通用自己設(shè)計的全新8L90 8擋自動變速器。通用表示其換擋速度完全可以媲美最出色的雙離合變速器，變速器控制單元以每秒160次的速度分析并執(zhí)行換擋指令。全油門時，比保時捷911上的雙離合變速器的升擋速度要快8/100s。比起上一代的6AT來雖然齒輪更小了，可傳遞的扭矩和效率都更高了，通過方向盤上的手動換擋撥片帶來了完全手動控制的駕駛快感。采用了4組齒輪和5套離合器，緊湊的結(jié)構(gòu)使其在體積上只相當(dāng)于上代6AT。更多鋁制材料的應(yīng)用使其重量比6AT還要輕了4kg。降低摩擦設(shè)計使其比前一代6AT的效率提升了5%。全新高性能8擋自動變速器也使科爾維特車型的卓越性能拉升到了全新的高度。

奔馳9AT走上前臺

2014年3月，梅賽德斯一奔馳宣布了E 350BlueTEC將匹配全新一代9G-TRONIC 9擋變速器，并在2014年4月，舉行了一個小型的慶祝會，以慶祝9G-TRONIC 9擋自動變速器的誕生。這是汽車界的第一款9擋步進(jìn)式變速器，使E 350 BlueTEC成為同級別6缸柴油發(fā)動機(jī)車輛中燃油效率最高的車型，在歐洲NEDC循環(huán)下，185kW柴油發(fā)動機(jī)每100km油耗只有5.3L。而這款9AT帶來的駕駛平順性是超出想象的，其中噪聲要下降4dB。從1擋到9擋的傳動比變化范圍達(dá)到了9.15，可以使發(fā)動機(jī)的工作轉(zhuǎn)速降到更低，使能力效率更高，駕駛更舒適。在手動模式和運動S模式下，帶來了更顯著的駕駛激情。如掛9擋在120km/h行駛時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速只有1350rpm。盡管增加了兩套齒輪，且最大傳遞扭矩可以達(dá)到1000Nm，可變速器體積并沒有增加，重量反而比7G-TRONIC還要輕。在結(jié)構(gòu)上也采取了最簡化，只有4組行星齒輪和6組換擋單元。3個轉(zhuǎn)速傳感器在監(jiān)視著變速器的運轉(zhuǎn)以提升變速器效率。

為了適應(yīng)新能源車型的發(fā)展，變速器配備了兩個油泵，一個很小的機(jī)械式高效葉輪主油泵，就在主軸附近，并采取鏈條驅(qū)動，還有一個電子輔助油泵，使這款9AT也適合于起/停系統(tǒng)和滑行功能。當(dāng)?shù)燃t燈，發(fā)動機(jī)停止時電子油泵就會啟動，以保證變速器內(nèi)的基本油壓和必要的潤滑。當(dāng)變速器溫度過高時電子油泵也會啟動以增加降溫效果。相比于上一代始于2003年的7G-TRONIC的變扭器效率只有85%，9AT高效的變扭器效率達(dá)到了92%，對提升效率起了很大幫助。第二代低阻力潤滑油的采用使這款9AT即使是在北極圈內(nèi)也可順利啟動工作。高效油泵和低阻潤滑油大大提升了效率。扭振阻尼器和變扭器鎖止離合器提升了舒適性。電磁閥直接驅(qū)動液壓換擋，速度更快、效率更高，奔馳強(qiáng)調(diào)9G-TRONIC的換擋速度完全可以與DCT雙離合變速器匹敵。在這款堪稱完美的9G-TRONIC變速器身后也蘊藏著舍弗勒工程師們的汗水，變速器中的液力變扭器減振器和軸承都是舍弗勒的杰作。

在2015年6月，這款9G-TRONIC 9擋自動變速器首先安裝在了針對BMW X6的GLE跨界跑車上，190kW柴油發(fā)動機(jī)（GLE 350d 4MATIC）和245kW汽油發(fā)動機(jī)（GLE 4004MATIC）與9G-TRONIC相配合帶來了更靈敏的響應(yīng)。這款9G-TRONIC 9擋自動變速器還適合于后輪驅(qū)動和四輪驅(qū)動的混合動力、插電混合動力系統(tǒng)，必將成為今后幾年奔馳的主力。近兩年除了奔馳外，變速器主機(jī)廠ZF推出的9AT變速器也已經(jīng)應(yīng)用在攬勝極光和JEEP自由光上。

通用與福特聯(lián)手打造10AT

早在2013年，通用和福特簽署協(xié)議，將聯(lián)合開發(fā)新系列節(jié)油傳動系統(tǒng)，包括9擋和10擋自動變速器，提高旗下車型的燃油經(jīng)濟(jì)性和動力性能。在協(xié)議下，通用和福特將共同研發(fā)新一代先進(jìn)技術(shù)9擋和10擋自動變速器。根據(jù)福特和通用的產(chǎn)能預(yù)測，到2018年通用和福特合作開發(fā)的9擋與10擋變速器將各自達(dá)到100萬臺的年產(chǎn)銷量。在2013年底通用汽車宣布向美國五家工廠投資近13億美元，其中部分資金為投產(chǎn)全新10擋自動變速器準(zhǔn)備。在2015年，福特向世人宣布申請了11AT變速器的專利，眼看變速器的競爭已經(jīng)進(jìn)入白熱化。

面對未來的AT

在2012年底中國上市的第二代BMW高效混合動力7系（ActiveHybrid7）以雙渦管單渦輪增壓直列6缸汽油發(fā)動機(jī)加40kW同步電機(jī)，配8擋Steptronic自動變速器形成了高效動力系統(tǒng)?；旌蟿恿?系提供了出色的動態(tài)特性，并且出色地平衡了高性能和低油耗。電動機(jī)通過助力功能為6缸發(fā)動機(jī)額外提供210Nm的扭矩，使其從靜止加速到100km/h僅需5.7s。在2014年，BMW又推出了插電混合動力版X5，在2015年上海國際車展上這款BMW X5 xDrive 40e也來到了國內(nèi)消費者面前。像混合動力7系一樣，同步電機(jī)集成于8擋自動變速器中。插電混動X5的0～100km/h加速時間僅為6.8s，其最高時速由電子限速限制在210km/h，而在純電動模式下，車輛的最高時速為120km/h，可行駛31km。

在2010年奔馳開發(fā)的第六代變速器7G-TRONIC PLUS在2013年被安裝在了E300 BlueTEC HYBRID上，20kW電機(jī)被安裝在變扭器殼內(nèi)開啟了傳統(tǒng)變速器的新能源之旅。在2015年上海車展上我們也看到了奔馳展出的S500eL插電式混合動力轎車，以6缸汽油發(fā)動機(jī)（245kW/480Nm）匹配傳統(tǒng)7G-TRONIC PLUS變速器，85kW/340Nm電機(jī)協(xié)助發(fā)力，使系統(tǒng)扭矩達(dá)到650Nm，從靜止加速到100km/h只用時5.2s。在電機(jī)的轉(zhuǎn)子中心裝有一個濕式離合器，在純電動行駛或剎車狀態(tài)下，濕式離合器能切斷汽油發(fā)動機(jī)和傳動系統(tǒng)之間的拖拽效應(yīng)。在純電動行駛模式和高速公路滑行時，離合器的切斷是很有必要的，在這種情況下，車輛幾乎沒有傳動系統(tǒng)阻力，只有電動機(jī)偶爾短促的推動作用。電機(jī)內(nèi)部還包含一個線控停車鎖和一個電子輔助油泵，電子輔助油泵在起/停模式下和電動運行狀態(tài)下為變速器提供油壓。

在2015年，伴隨著新一代奧迪Q7的面世，Q7 e-tron quattro也走上了市場，它是奧迪第一款帶quattro四驅(qū)系統(tǒng)柴油發(fā)動機(jī)的插電式混合動力SUV，3.0L TDI柴油發(fā)動機(jī)在8擋Tiptronic和電機(jī)的配合下，也就是說275kW和700Nm扭矩的系統(tǒng)輸出在8AT配合下，在6s內(nèi)完成0～100km/h的沖刺，最高車速達(dá)到225km/h。當(dāng)電池充滿電后可以純電動行駛56km。純電動行駛時，從靜止加速到60km/h用時6.1s。對于大馬力豪華轎車來說，發(fā)展混合動力系統(tǒng)依然需要大馬力變速器的配合，于是步進(jìn)式自動變速器同樣在混合動力車型中扮演著重要角色。

2014年中國的盛瑞公司宣布了在盛瑞8AT的技術(shù)基礎(chǔ)上將開發(fā)橫置布局的13AT計劃，讓人們深深感到步進(jìn)式自動變速器的“大躍進(jìn)”時代已經(jīng)來臨。