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靠80年代技术称霸混动,雷克萨斯这台“10AT”神奇在哪儿?

车云网

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。

图1

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。

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。

图2

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。

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。

图3

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。

图4

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。

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。

图5

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。

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。

来源:车云网

本文地址:https://www.d1ev.com/news/qiye/71438

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