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  2019年1月15日,旗下全新一代奥迪A6L正式上市。该车轴距达到3024mm,相比上一代A6L空间更大;外观上,也采用全新设计语言,整车看起来大气时尚,更加年轻、运动。动力方面搭载2.0T高低,并全系采用了被称为“STronic”的7速湿式双离合变速器,企业内部代号为DL382,全面替换“Multitronic”的无级手动一体式CVT变速器。

  有媒体在报道中称“奥迪的双离合变速器宝马的8AT以及奔驰的9AT相比较,各方面还是有一些差距的”,那么这种说法是真的吗?我们邀请毕业于清华大学的业内专家陈庆贵先生来解答这个问题。他曾在主机厂售后技术领域工作超15年,担任过(中国)区域技术经理、奔驰大众的技术培训师,对众多车型的零部件细节有着很深入的了解。

  在陈庆贵看来,上述说法的形成,是因为对的理解跟不上变化,是以老眼光看人,自然就得不出公正的结论了。曾几何时,奥迪痴迷CVT,不仅对之冠以独有名称”Multitronic”,还通过多次改进,使得其能承受高达400Nm扭矩。但由于CVT在动力传递时,完全依靠钢带和锥轮之间的摩擦来传递动力,造成了它在大扭矩传递上的短板,也无法获得比其他变速器更强的性能(主要指运动性能),因此2014年奥迪宣布正式弃用“Multitronic”变速器。在此之后,奥迪陆续推出的新车型A4、A5上CVT不见了踪影,取而代之的是“S tronic”的7速湿式双离合变速器DL382。

  1、全新一代奥迪A6L其实装备了DL382/DL382+这两种7挡双离合变速器

  值得注意的是,在全新一代A6L上, 相比新A4L和A5,7速湿式双离合变速器“S tronic”的适配发动机型号从2.0 TFSI进一步扩大到3.0TFSI发动机上。而这款3.0升V6 TFSI峰值扭矩更是达到500Nm,最大功率达到250kW。适配3.0TFSI发动机的7速湿式双离合变速器,是DL382双离合变速器的升级版本,内部代号DL382+。+即表示更新,升级的含义。DL382+通过重新设计的双离合器和双质量飞轮,强化的齿轮和轴承以及提高变速器电子油泵的转速,使得变速器可传递的扭矩从400Nm进一步提高到500Nm,从而满足了3.0TFSI的功率扭矩输出需要。

  大众汽车以TSI+DSG为黄金动力组合,双随着大众车型在中国的热销,早已为广大车主所熟悉。在换挡过程中,双离合变速器换挡迅速又无冲击。而与此同时,燃油消耗却与手动变速器相当。但是成也萧何,败也萧何。一谈及双离合变速器,人们不免就想起了当年那款登上万众瞩目的315晚会的7速干式双离合变速器,车企内部代号DQ200。那全新奥迪A6L搭载的DL382会不会也出现DQ200当年暴露的换挡顿挫、甚至突然动力中断的故障呢?

  其实这样的担心是多余的,虽然名称中都含有“7速双离合变速器”的字样,但是相比较DQ200采用的干式离合器,在全新奥迪A6L上DL382(+)采用的却是湿式离合器。

  那么什么是干式离合器?他与湿式离合器有什么差异呢?为什么干式离合器城市道路容易出现过热,甚至导致动力中断呢?下面让我们来详细说明一下。

  所谓离合器的干式和湿式,是指离合器的结合形式。在干式离合器中,结合是通过压盘在机械杠杆力作用下将离合器摩擦片压向飞轮实现的。如下图所示,离合器K1结合时,结合杠杆向右侧推动结合轴承,结合轴承通过碟形弹簧向左侧拉动离合器压盘,从而将离合器摩擦片压向和输出一直相连的主动轮。而离合器K1摩擦片通过内花键与变速箱的输入轴1相连。这样就将发动机的动力,通过主动轮,摩擦片传递到了变速箱的输入轴1上。

  在离合器和主动轮结合的过程中,如果两者之间存在转速差,则不可避免地存在相对滑动,这样就会造成摩擦发热。在干式离合器中,这个热量本来是可以通过离合器旋转过程中主动轮周边的空气扰动和热辐射散发出去。

  但不幸的是,中国拥堵的城市路面和多灰尘的道路环境,造成离合器的频繁操作的同时还被灰尘覆盖,这样热量产生多的同时还无法顺利散热,这就造成了离合器片的过热,严重时甚至出现动力中断。但是,相比较干式离合器的开放工作环境,在湿式离合器中,由于离合器是工作在密闭的变速箱油腔里,有专门的油液冷却回路,因此可以比较好地解决离合器在结合过程中的散热问题。

  以下是DL382双离合变速箱的剖面图。红色圆圈内是双离合器部分,从图中可以明显看出其是在一个密闭的腔体内。

  那下面让我们深入细节,研究一下这款DL382变速器相比其他来自大众汽车的湿式双有怎样的优点?首先让我们看看DL382中独特的双离合器的设计。

  在以往的双离合变速器中,双离合器都是内外布置的。即一个离合器在外圈,直径大,另外一个离合器在内圈,直径小。下图是7速湿式双离合变速器DQ500的离合器示意图:

  离合器平行放置的一个最大优势是两个离合器可单独冷却,而且当前结合运行的离合器不会对另一个离合器造成额外的阻力损失。

  在DL382上,针对两个平行放置的离合器还设计了彼此独立的低压冷却油路,根据需要对离合器K1和K2分别进行冷却,且该过程所需的冷却油量由变速箱控制单元通过事先设计计算的温度模型来决定,进一步降低了离合器过热的可能性。下图左,右分别展示的是离合器K1和离合器K2的低压冷却油路的供油路线。从图中可以明显看到,这是两个彼此独立的油路。

  此外,在以往的离合器上,连接离合器壳体的钢片(外片)和连接变速箱输入轴的摩擦片(内片)在结合时,是通过液压推动活塞挤压实现连接的,但是要中断连接时,只能降低活塞背部的液压压力,通过回位弹簧活塞推回。但是离合器的外片和内片不能做到主动分离,而是需要通过转动来实现分离,分离时存在一定的阻力损失。如下图所示的DQ380变速箱的双离合器示意图:

  在DL382上,离合器K1 和K2的摩擦片里均安装有5个波纹弹簧。这些弹簧位于离合器各自的内外片之间,可确保各片主动分离以形成单独的片组。在离合器打开时,会在单独的离合器片之间,形成明显的间隙,从而主动将这些片进行分离,减少离合器打开时的阻力损失。

  所谓齿轮箱,是指在双离合变速器上,真正形成挡位啮合的齿轮传动部分。在以往的湿式双离合变速器设计中,在变速器底部需要积聚有一定深度的齿轮油。这样齿轮箱内在动力传递过程中,各齿轮旋转时会搅动齿轮箱底部的齿轮油,从而形成齿轮油的飞溅,飞溅的齿轮油到达需要润滑的各齿轮接触面和旋转轴颈处,从而实现这些润滑点的润滑。但是很明显地可以看到,在这样的搅动过程,如果齿轮旋转的速度较高,势必造成较大的阻力,造成动力传递损失,同时搅动过程形成的泡沫,也容易造成润滑不良。

  在DL382中,齿轮箱使用了创新型的干式油底壳技术进行润滑,可以极大降低了传动过程的动力损失。那这是怎么实现的呢?

  在DL382的齿轮箱底部油底壳处安装有一个电动低压离心泵,该泵由变速器控制单元驱动,内部代号V533。V533通过立管输送齿轮油至齿轮组上方的供油井。在供油井里,设计有不同孔径的通道。这些通道通往各个需要润滑的齿轮接触面和旋转轴颈。根据齿轮箱内齿轮油的温度,齿轮箱存在两种润滑模式:飞溅润滑模式和油泵强制润滑模式。

  当齿轮油温度低于零摄氏度时,考虑到此时齿轮油粘度较大,为了保证良好的润滑效果,齿轮箱采用飞溅润滑,此时V533关闭。齿轮组在旋转过程中将齿轮油液飞溅到各润滑点处,此时的润滑方式和传统的双是一致的。但是当齿轮油温度上升至零摄氏度以上时,V533开始工作,齿轮箱进入到油泵强制润滑模式。此时通过供油井内的油道,有针对性地对需要润滑的齿轮组和轴颈处进行润滑,这样就大大降低了车辆运行时油底壳处的油位,同时因飞溅润滑造成的牵引损耗也急剧减少,尤其是在车速较高的时候。从而提高了变速器的传动效率,降低了车辆的油耗。同时,齿轮油相比之前,也是全新开发,降低了粘度,也能达到相同的提高传动效率,降低油耗的效果。此外,如果V533发生故障,作为故障应急模式,齿轮箱将转入飞溅润滑模式,保证齿轮组能够得到润滑。

  最后让我们来看看DL382中的另外一个创新,按需启动的变速器油电子油泵(ATF电子油泵),实现快速换挡和降低油耗。

  不管是在双还是自动变速器中,挡位的分离和结合都有赖于换挡元件的作动,这就需要液压在电磁阀的控制下按照设计推动相应的活塞实现相应元件的作动。而液压的建立,传统的变速器设计中,都是通过与发动机常连接的液压泵来实现的。以双DQ380为例,如下图所示,双离合器的壳体上安装有液压泵传动齿,这样只要发动机起动运转,发动机的转动都将带动离合器转动。通过离合器上的传动齿轮,变速器的液压泵就将工作,从而建立起变速器工作所需的液压压力:5-25Bar。这样的机械油压泵结构简单,工作可靠。但也会带来一个问题就是只要发动机运转,机械液压泵就开始工作,这样会增加不必要的油耗。同时,在发动机低转速、动力不足时又容易由于液压泵转速不够造成油泵压力输出不够,影响换挡速度和品质。

  在DL382上,针对这样的问题,设计了按需启动的辅助电机液压泵,为机械驱动主机油泵提供支持,例如:在低转速范围内有较高的负载要求;在走走停停的交通中;在启动/停止模式下;在怠速爬行过程中。不管发动机转速如何,ATF都能满足供油需求,随时待命,同时也增加了变速箱油的供油效率。

  与此同时,ATF电子油泵中的齿轮分别与一个低压油泵和一个高压油泵串联,形成一个高压油路和低压油路。为满足不同的过滤需求,两个油路中的油有各自的ATF过滤器中完成过滤。高压油路中的蓄压器的压力油压力值被调至约28bar。有了蓄压器,即使发动机功率条件下,电子油泵中的高压油泵没有运作,在此压力值下,换挡执行器和离合器也同样可以运作,保证换挡的速度和品质。而工作的低压油泵能够提供给整个变速箱内的各个部件足够的冷却和润滑,并根据要求将变速箱油输送至变速箱油冷却器。这样即使在车辆行进时,发动机停机的工况下,也能冷却和润滑双离合器。

  虽然DL382(+)采用了独特的双离合器设计,创新的干式油底壳技术和按需启动的变速箱油电子油泵,但毕竟它是一款7速双离合变速器,对比竞争对手奔驰上采用的9前进挡的AT变速器宝马采用的来自ZF的8前进挡AT变速器,是不是性能就线、双离合变速器的换挡速度快是由设计原理决定的

  首先,让我们来了解湿式双离合变速器的换挡原理。在DSG中,主要由两个独立彼此相互独立的传动机构组成。每个传动机构的结构与手动变速器是相同的。每个传动机构配备一个多片式离合器。这两个多片式离合器浸在DS机油中工作,它们根据将要挂入的挡位来进行调节、松开以及接合。一个多片式离合器负责切换奇数挡,另一个负责偶数挡和倒挡。总是有一个传动机构在传递动力,而同时另一个传动机构已经挂上了邻近高挡,只是这个挡位的离合器没有接合而已。因此,可以保证换挡的快速性,在同样使用DL382变速器奥迪Q5上,其换挡速度更是达到了跑车级的0.2秒。

  在实际的液力变矩器中,由电源驱动的风扇变成了和变矩器壳体集成在一起的泵轮。壳体被连接在发动机的输出轴上,当发动机一旦启动,泵轮即开始旋转。而被电源驱动风扇吹动的风扇变成了与变速箱输入轴相连的涡轮。如下图所示的变矩器结构。此外,在变矩器中还设计有导轮结构。来保证变矩器中的变速箱油在泵轮带动下能以正确角度射入涡轮,带动涡轮旋转。

  因为有液力变矩器的存在,AT自动变速器发动机变速器中天然存在了柔性连接,可以降低换挡过程中的冲击,但是泵轮和涡轮之间存在的滑移是不希望的, 因为它对传输效率会产生不利影响, 并降低燃油经济性。从下图中,我们也可以看到,在起步时,涡轮和泵轮存在最大的转速差(此时泵轮是发动机转速,涡轮静止),变速器有最大的扭矩放大率,但是传动效率最低。随着涡轮和泵轮转速的逐步接近,扭矩放大倍率逐渐减小,但传动效率提高。但是当涡轮和泵轮转速快接近时0.8时,传动效率会再次降低。

  上面从原理入手解读了奥迪A6L装备的DL382/DL382+这两款7挡双离合变速器的优点,那么它的实际表现如何呢?让我们回到文章开头,让奥迪A6L宝马5系奔驰E级的对应车型比较一番,以实际数据说话。

  上面对比的是奥迪A6L宝马5系奔驰E级的入门级车型,可以看出,奥迪A6L在拥有最高动力参数、最大整备质量的情况下,百公里加速成绩最出色,可以说在动力性上完胜8AT/9AT。虽然油耗高于宝马5系,但低于装备9AT的奔驰E级,再考虑到两车巨大的整备质量之差(140kg),可以说DL382的经济性能也毫不逊色,这样的数据也恰恰说明了DL382的不俗实力。

  有人可能发现了,如果对比的是高配车型,奥迪A6L的百公里加速成绩会比两个对手都差一点,这是因为DL382+的表现不够好吗?其实也不是,一个很重要的原因是奥迪A6L的高配车型引入了由48V电机构成的微混动力系统,这套动力系统的调校风格偏向静谧性和柔顺性,限制了车型的猛烈加速表现。

  从双离合变速器的原理来讲,它相对自动变速器(如8AT/9AT),具有换挡速度更快的天然优势,实际表现则与整车的调校还有关系,但绝对不能偏颇地认为挡位少了一两个就不如8AT或9AT。而且,由于一汽-大众大批量的国产双离合变速器,它的成本相对8AT或9AT具有优势,反映在车上就是奥迪A6L的入门级车型比宝马奔驰的指导价更低,消费者可以得到实惠。对于变速器的优劣判断,通常具有很强的主观性,只有自己亲身去体验才能更深刻地感知孰好孰坏,找到更适合自己驾驶风格的车型。

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