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作者.攝影/超越車訊
DSG自從2005年現身車壇以來,以換檔於電光火石間的快速反應為人津津樂道,優異的扭力傳輸效能,締造優異的節能功效,目前更進一步推出七速乾式離合器DSG,Porsche以DSG為基礎,亦發展出自家PDK變速系統。然而Ford集團不甘示弱,推出Powershift應戰,形成兩大門派分庭抗禮的局勢,到底何者為優?請看以下分析。
DSG
DSG變速箱是VW集團與BorgWarner合作研發之產品,是雙離合器自手排之先驅,BorgWarner並握有關鍵之「同軸雙離合器」設計專利,目前衍生款式也最為齊全。
- 優點
- 同心圓離合器體積小 結構簡單
DSG之雙離合器結構為不等直徑設計,採用內外環同心圓式配置,大幅縮小離合器結構體積,並採用簡單的雙油路架構,對VW來說「簡單就是美」,液壓油路愈少,不但可減少電磁閥控制器的數量,降低電子零件故障機率,此外亦能減少油路阻塞之可能性。
- 多年實戰經驗 品質漸趨穩定
雙離合器架構雖然是新概念,但是齒輪組機械結構乃是直接取材自純手排變速箱,可靠性無庸置疑,但雙離合器及換檔機構仍屬新玩意,只要小小一顆電磁閥作動不正常,變速箱就會處於作動不順暢的危機,所有設計細節環環相扣,這和結構複雜的機械錶一樣,或許老品牌可靠性相對出色。
- 缺點
- 同軸式油泵體積較長
DSG將油泵置放在同軸齒輪組的末端,採用無齒輪直接驅動,能降低慣性阻力,零件數也少,但是會增加變速箱長度,不利於橫置引擎設計,雖然DSG之離合器體積很薄,但體積卻仍大於Powershift,結構顯得不夠緊致。
- 離合器散熱效果較差
雙油路固然可降低設計複雜度,但濕式離合器的設計原理,油壓不僅是離合器接合之動力源,液壓油更是多片式離合器散熱的重要媒介,油路少也會有流量少的缺點,理論上會影響散熱效率,此問題在氣候較為寒冷的歐洲可能不是大問題,但是在台灣可能會有散熱不足的盲點,因此DSG並不適合進行動力改裝,容易加速雙離合器的老化。
- 雙離合器磨損程度不均
同心圓雙離合器體積固然小,但是兩者的接合力矩不同,摩擦面積不等,直徑小的離合器因也會有散熱較差的問題,因此耗損程度不均,且大直徑離合器才能作為起步之用,因此限制了齒輪檔位配置排序,遇到雪地、沙地需要二檔起步的狀態,會增加小直徑離合器之耗損,就機械結構來看,非可靠的設計,但體積小的簡單架構具備低慣性阻力特性,有顯著的節能功效。
Powershift
此變速系統為Ford與變速箱大廠Getrag合作研發之全新產品,為了確保品質無虞,雙方合資在德國另闢新廠專門製造Powershift變速箱,生產規模亦足以提供全球所需。
- 優點
- 體積小扭力承受範圍高
Powershift將油泵置於變速箱頂端,換檔機構巧妙夾在齒輪組與油泵空隙間,結構極為緊致,外觀呈現簡單的方形無複雜的突起部位,就算是外露的液壓油過濾器也不會向外突出,與引擎及轉向、懸吊系統之搭配性佳,更適用於小引擎室之規劃。
- 平行離合器著重耐用度
雙離合器為等直徑平行配置,大尺碼設計,兩組離合器都可以作為起步之用,也都能承受大扭力,理論上兩者之磨耗均等,因此變速箱體積雖小,但最大承受扭力可達45.9kgm,反觀DSG目前並沒有配置在扭力超過35kgm的車型上。事實上此設計並非全無盲點,連接一檔起步用離合器磨損絕對超過另一組,因此磨耗不可能均衡,但是可以確保急加速過程,一檔升二檔時的扭力負荷可靠性。
- 多油路設計散熱佳
雙離合器系統採用四組油壓迴路,不但作動確實,且液壓油流量大,強化雙離合器散熱效果,液壓油的過濾效果也更為確實,容易排除離合器產生的金屬碎屑,但控制機構與結構將更為複雜,不利於成本控制。
- 缺點
- 尚未經過實戰考驗
DSG變速箱已經發展至第二期的產品,容易故障之處也漸漸排除;Powershift雖經過嚴密的測試,但畢竟還是剛上戰場的菜排長,尚未經歷槍林彈雨的洗禮,因此可靠性仍在觀察名單之列。
- 雙離合器慣性阻力大
DSG強調節能與性能,換檔直接、震動較大,但貼背感明確,性能味十足。Powershift強調節能與舒適,性能並非主訴求,因此雙離合器多了減震機構,讓換檔更為柔順,企圖達到自排般的柔順。但是等直徑雙離合器之體積、重量都超過DSG,加上減震彈簧組的額外重量,慣性阻力較大,佔用變速箱之體積也大,因此節能效果和純手排車型相較,依然有4%左右的落差,相較下DSG更為接近純手排系統的效能。
Evolution進化任務
如果濕式雙離合器自手排完美無瑕,何需乾式雙離合器變速箱?
不論是六速DSG或Powershift,都必須仰賴內建油泵來提供換檔與離合器接合所需之動力,此機構如同傳統轉向系統油壓動力輔助機構一樣,隨時都在耗損引擎動力,無形中也是種能量浪費。此外濕式離合器屬於全密閉結構,內部機件複雜精密,油壓管路還必須在無塵環境生產組裝,因此除了德國總廠外,世界各地經銷商並無檢修能力,那怕只是油壓管線內一顆電磁閥作動異常,也必須在無塵室內維修,更遑論細部分解大工程,故障後維護成本可不低!
雖然說濕式多片離合器耗損低,但是在都會區走走停停的用車環境,加上長時間山路陡坡考驗,以及夏日高溫煎熬,純手排之離合器片也難以撐過十萬公里的考驗,雙離合器不可能沒有壽命限制,也許20萬公里也必須面對更換離合器片的命運,此時必須整顆變速箱卸下送回德國拆解,如果整顆換新價格勢必驚人,因此要享受無離合器踏板的便利,日後所要付出的代價可能不低!因此歐洲汽車媒體評估,因成本使然,未來五年純手排與自排變速箱依然維持高比例,並不會被雙離合器自手排取代。
七速乾式離合器DSG
體積更小的七速DSG多了一檔,卻不以性能掛帥,葫蘆裡究竟賣什麼藥?
- 優點
- 油路簡化與模組化概念
乾式離合器接合方式乃是以機械式槓桿推動,與腳踩離合器踏板之結構相似,只是以油壓推桿取代左腳,非濕式以油壓注入離合器片表面壓板直接加壓,因此油路設計較為簡單。七速DSG更將油壓系統獨立設計成一個外接模組,直接固定在變速箱外殼上,非隱藏於內部,裝備簡單,油壓系統故障時僅需更換此模組即可,其它結構與純手排系統一樣耐用且易拆修,包括離合器片都是外露式,磨損後容易更換,大幅降低維修、製造成本。
- 電子油泵節能功效佳
無庸置疑,七速DSG依然仰賴油壓系統來運作,但濕式離合器必須持續供給恆定油壓,才能使離合器接合,換句話說時時都在消耗能量,但乾式離合器則否,只要將油壓推桿挺出去,離合器就處於鎖定狀態,不需要經常性的消耗油壓能源,因此七速DSG在油壓系統模組內隱藏了一顆電子油泵,當油壓缸壓力不足時,才會適時啟動補充油壓,與EPS概念相似,和濕式離合器系統相較,乾式離合器液壓油使用量少,而且只需擔任油壓任務,散熱問題也不大,亦可減輕變速箱濕重,機械潤滑則是讓齒輪油來負責,不需使用昂貴的潤滑、液壓雙用油,可降低保養成本。
- 缺點
- 最大扭力承受度低
乾式雙離合器因排列緊密,通風性差,加上缺乏油壓散熱,僅能藉由微量的空氣及金屬傳導來排除熱能,因此不適合承受過大的扭力輸出,很容易造成離合器過熱而燒毀,此外無油潤滑的乾式接觸摩擦,加上每個離合器都是單片結構,摩擦耗損相對提昇。
- 離合器體積龐大
濕式DSG離合器結構只佔變速箱體積的一小部分,但乾式DSG離合器結構已快達到變速箱寬度的一半!
總結報告
目前乾式DSG油耗表現僅與純手排系統相差2%,實際駕馭又不需要考慮駕駛人對手排操作的純熟度,因此節能性其實已經可以和純手排視為同級!雖然有扭力承受限制,但足以應付節能型小排氣量引擎,且製造與維修成本皆低,因此Ford也將推出自家乾式離合器六速Powershift,並應用在B級距掀背小車上,承受扭矩同樣為25.9kgm。
至於濕式雙離合器自手排的未來展望,短時間受限於生產規模與結構的複雜度,價格要平民化依然有段距離,維修上也比較麻煩,因此只能期待耐用度上的精進,如有「金剛不死之身」加持,以此便利性與節能性來看絕對值得投資。