FORD PowerShift雙離合器變速箱科技機密大公開!
AUTONET記者:葉毓中

FORD於2008年所推出的PowerShift雙離合器變速系統,乃是基於BORG-WARNER的雙離合器技術,並加上GETRAG-FORD兩者努力共同設計而成。

汽車的動力總成中,除了引擎本體外,變速箱的搭配對於整體性能表現,也有著舉足輕重的地位。變速箱的良窳,可讓一具引擎輸出有著天與地的差異,好的變速系統,可讓引擎充分發揮最大效能;設計不良的變速系統,不僅將引擎輸出大為封印,更會徒增油耗與影響排放表現。

 

VW DSG變速箱解剖圖。
而在汽車發展史中,手排變速箱為最先研發的變速系統,但由於汽車逐漸成為大眾主要代步工具後,為求便利性,因此遂有著自排變速箱的問世,GM集團下的OLDSMOBILE車廠則為首度將自排變速箱撘載於乘用車上的車廠。造車科技日新月異,更演變出以手排變速箱為基礎衍生的自手排變速系統,與以自排變速箱為基礎所衍生的手自排變速系統,但無論為何,要充分展現兩者優勢,自手排與手自排都還有些許的盲點存在。

而當時序進入21世紀,在賽車運動的啟發下,劃世紀的變速系統問世,名為雙離合器的變速系統現身,擁有百年歷史的美國BORG-WARNER汽車零組件大廠推出了雙離合器系統,對於過去僅有單一離合器的變速箱造成革命性旋風,藉由兩組離合器的作動,大大縮短的換檔時間,也縮小了變速箱的尺碼,雖然依舊類似自排變速箱有著液壓控制裝置,也有著相同於自排變速箱的蠕行功能,但幾乎等同於手排變速箱的傳輸效率、更勝自排變速箱的換檔速度等,讓此種雙離合器變速系統立刻成為市場新寵兒。

2008年PowerShift加入戰局

最先於量產乘用車領域搭載雙離合器變速系統並大量銷售的車廠,眾所皆知為VW,其雙離合器變速系統名為DSG,全名為Direct-Shift Gearbox的DSG,從命名便充分說明其直接高效率的傳輸效能,而在DSG獲得不錯市場評價後,眾車廠也開始投入了雙離合器變速系統的研發工作,在BORG-WARNER所研發的雙離合器系統基礎上,導入自家變速箱科技,如PORSCHE的PDK、BMW的DKG、MITSUBISHI的SST等,而FORD集團也於2008年正式發表了旗下的雙離合器變速系統—PowerShift。

台灣消費者目前可親嚐此類雙離合變速系統高科技的機會,莫過於VW DSG,不過當今年第四季FORD小改款Focus現身後,消費者還會多出PowerShift的選擇,且未來PORSCHE PDK、BMW DKG也會陸續藉由新車款的登台而現身。不過在此之中,以各品牌與車型定位而論,Focus搭載著PowerShift莫過於是最平易近人的雙離合器系統,同樣擁有高科技、較其他對手更親民的價格,已讓PowerShift展現出其市場利基。

當然,價格絕非一切,就如上文所述,優異的變速箱左右著車輛的性能、油耗與排廢表現,且耐用度也是消費者所考量的,頂著雙離合器此金字招牌的PowerShift,能否成功完成上述要求,且要如何在DSG成功打出的市場口碑衝開創另一片天?在日昨的座談會中,遠道而來的歐洲FORD自動變速箱工程經理Stefan Sommer深入淺出的說明,道出了PowerShift的過人之處,與對手的差異設計等。

負責PowerShift研發與生產工程的,除了雙離合器技術來源的BORG-WARNER以外,乃是由德國變速箱大廠GETRAG與歐洲FORD相連手,除了以50:50的出資比例成立了GETRAG-FORD合資公司,GETRAG更於東歐的斯洛伐克建造PowerShift專屬的生產廠房。
GETRAG-FORD位於斯洛伐克PowerShift變速箱生產廠房。

科技介紹

PowerShift,將其命名一分為二,為Power與Shift,也就是說在〝Shift〞的換檔階段時,依舊有〝Power〞輸出,這的確是變速箱科技的一大突破,要如何達成此表現?雙離合器設計依舊是關鍵。PowerShift採用著濕式的雙離合器設計,濕式乃是指離合器浸溺在變速箱液壓油中,可藉由液態油提供潤滑與散熱功能,尤其是在一二檔較大扭力輸出時,會產生較多的熱能,此時濕式雙離合器便可發揮較乾式離合器更加的散熱效果,對於整體工作效能與耐用度,當然也會有所助益。

採用六前速設定的PowerShift,由於採用了〝Layshift〞平行軸結構(不同檔位齒輪依附的軸承,如引擎動力內輸入軸與外輸入軸採平行配置),因此可有效的縮小變速箱整體體積,也可減少動能的傳輸路徑,有效提升傳動效能。此外,在齒輪體積較大的一檔與二檔齒輪上,PowerShift還用上了簍空設計,也可有效減輕齒輪重量,讓PowerShift整體變速箱重量僅有91.5kg(包含了七公升的液態變速箱油),可有效提升車輛的輕量化與擴大適用車種範圍。
變速箱平面解剖圖。

PowerShift利用著雙離合器結構,將一至六檔的檔位分為兩組控制,一組負責單數檔位,如一、三、五、倒檔,另一則負責二、四、六等雙數檔位。舉例說明,當一檔齒輪嚙合且離合器與輸出軸咬合後,二檔的齒輪也已嚙合完畢,僅等待離合器的咬合動作,因此只要當接受到換檔指令後,負責一檔的離合器放鬆,負責二檔的離合器立刻咬合,省卻了嚙合齒輪的作動時間,因此PowerShift可具有相當快速的換檔過程,且由於雙離合器的交相動作,可延續換檔過程中的動力輸出,讓整體加速過程持續不中斷。PowerShift的同步囓合系統,也部份沿用於MMT6此手排變速系統,也就是目前國產Focus TDCi所搭載的六速手排變速箱,成熟度無須置疑。由於PowerShift此設計,各檔位齒比擁有高度修改空間,與過往自排變速箱大多僅容許修改終傳比的調整空間相比,PowerShift更可針對不同車種調整合適齒輪比,一箱多用的特性,也可大為減少車輛開發成本。
一檔的動力傳輸圖。

二檔的動力傳輸圖。

三檔的動力傳輸圖。

四檔的動力傳輸圖。

五檔的動力傳輸圖。

六檔的動力傳輸圖。

倒檔的動力傳輸圖。

負責齒輪作動的乃是名為〝Mechatronic〞的電子液壓控制系統,在精心設計的油路與各司其職的滾珠作動下,接受指令後推動軸承嚙合對應齒輪,且為了避免此精密裝置於組裝時受到任何的外物影響,於生產工廠時還特地於「無塵室」中組裝。
Mechatronic電子液壓控制系統。

而在雙離合器的安排位置中,PowerShift是採平行方式,可具有較佳的散熱效能,且有利於起步或上坡起步的離合器作動,而在車輛完全靜止時,如檔位處於D檔,此時PowerShift會提供約莫1.5kgm的扭力讓車輛可往前蠕行,有利於停車、市區塞車或上坡起步的車輛移動,也因此點,PowerShift於歐洲被歸於自排變速箱分類。
雙離合器採平行配置 。

實際表現

傳輸效能方面,以Focus TDCi手排與PowerShift兩車型討論,手排車型的油耗與二氧化碳表現分別為18.2km/L與144g/km,PowerShift車型則為17.2km/L與154g/km,僅有稍微的增加,且還需加上手排變速箱約50kg的重量,與PowerShift達91.5kg的重量,且手排變速箱採用著簡單的機械結構,PowerShift則依舊使用液壓油作其中媒介,因此論傳輸效能,PowerShift的確相當傑出,不僅勝過傳統自排變速箱許多,與手排變速系統相較也不惶多讓,兼具了操控樂趣、便利性、傳輸效能、經濟環保等多項優點的PowerShift,有著取代自排變速箱的極大可能。

研發過程中,GETRAG-FORD研發人員在快速換檔過程的基礎上,更以「平順」為研發目標,因此PowerShift呈現著快速且滑順的換檔表現,較其他競爭對手較為直接且偏近手排感受的換檔動作有著些微差異,是PowerShift與其他雙離合器變速系統的不同,也可說是PowerShift的獨到個性。

使用車款與媒體評價

目前PowerShift應用在FORD集團旗下,包含FORD與VOLVO兩品牌中以C1底盤衍生的車款,FORD旗下包含原廠代號C307的小改款Focus TDCi,與以Focus延伸而出的C-Max TDCi車型,另外VOLVO品牌下則包含C30、S40與V50三款搭載2.0d柴油引擎車型。
使用PowerShift車型:Focus/C-Max/C30/S40/V50。

雖然台灣目前還無緣親嚐PowerShift的魅力,但可參考國外媒體評價,無論是德國的AutoBild,或是法國的Argus de 1,還是一向毒舌的英國媒體如Car Magazine、Autopress、Autocar等,都給予了PowerShift不俗評價,尤其是針對PowerShift的「平順度」大為讚賞,相信這也是未來PowerShift科技登台後於市場上的一大優勢。

整體而論,PowerShift具有著三大優點,集合了效能(Efficiency)、舒適(Comfort)、駕馭樂趣(Driving Fun),結合TDCi柴油引擎,雖然於油耗、環保與動力傳輸方面稍遜於手排車型,但更可兼顧實用性,較一般自排變速箱更為出色的表現,對於偏好自排車型的台灣市場,PowerShift與TDCi的組合於現今高油價、環保意識抬頭的背景更顯價值。

PowerShift基本規格表:

原廠代號

6DCT450

最大容許扭力

450Nm

最高容許引擎轉速

6500rpm

淨重(包含七公升變速箱油)

89kg91.5kg

離合器型式

濕式雙離合器

齒輪比範圍

4.9-6.8

一檔齒輪比

12.7-17.3

六檔齒輪比

1.9-3.3

總體長度

395mm

AWD

加上PTU後便可使用於四輪驅動車型上

 

 

Posted by dkna86 at 痞客邦 PIXNET 留言(0) 引用(0) 人氣()