คู่มือประเภทเกียร์อัตโนมัติ จากคลัตช์คู่ถึง CVT

เปรียบเทียบหลักการทำงานและลักษณะการขับขี่ของเกียร์อัตโนมัติแบบทอร์กคอนเวอร์เตอร์ เกียร์ DCT แบบคลัตช์คู่ และเกียร์ CVT
เปรียบเทียบหลักการทำงานและลักษณะการขับขี่ของเกียร์อัตโนมัติแบบทอร์กคอนเวอร์เตอร์ เกียร์ DCT แบบคลัตช์คู่ และเกียร์ CVT

แชร์หน้านี้

เมื่อพูดถึงเกียร์อัตโนมัติ ไม่ใช่เทคโนโลยีเดียว แต่ต้องเข้าใจสามตระกูลหลักที่หลักการทำงานแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง: อัตโนมัติไฮดรอลิกแบบทอร์กคอนเวอร์เตอร์ เกียร์คลัตช์คู่ (DCT) และเกียร์อัตโนมัติแบบไร้รอยต่อ (CVT) ทั้งสามแบบปล่อยให้งานเปลี่ยนเกียร์เป็นหน้าที่ของผู้ขับ; แต่แบบแรกทำงานด้วยคู่ใบพัดที่ลอยอยู่บนน้ำมัน แบบที่สองใช้ชุดเกียร์สองชุดที่เตรียมไว้ล่วงหน้า และแบบที่สามใช้ระบบกรวยที่ประกอบด้วยจานเสียดทาน ผลลัพธ์คืออัตลักษณ์การขับขี่ที่แตกต่างกันสามแบบอยู่หลังพวงมาลัย

จุดเด่น

  • DCT สามารถเปลี่ยนเกียร์ได้เร็วถึงระดับ 80 มิลลิวินาที ซึ่งเร็วกว่าแม้แต่การเปลี่ยนเกียร์ด้วยมือ
  • ตามข้อความของผู้ผลิตหนึ่งราย DCT 6 สปีดให้การประหยัดเชื้อเพลิง 6% เมื่อเทียบกับเกียร์ธรรมดา 6 สปีด และ 20% เมื่อเทียบกับเกียร์อัตโนมัติไฮดรอลิก
  • แนวคิด DCT แรกย้อนไปถึงปี 1939 ส่วน DCT สมัยใหม่ที่ผลิตเชิงอุตสาหกรรมแบบแรกเริ่มขึ้นในปี 2003
  • CVT มีประสิทธิภาพในการจราจรหยุด-เคลื่อนโดยลำพัง; ในขณะที่ DCT ได้เปรียบบนถนนเปิด
  • เกียร์ธรรมดาไม่ได้ประหยัดกว่าเสมอไป; เกียร์อัตโนมัติยุคใหม่ไปไกลเกินตำนานนี้แล้ว

DCT ทำงานอย่างไร: การรวมร่างของเกียร์ธรรมดาสองตัวในตัวถังเดียว

คุณสามารถมองเกียร์คลัตช์คู่ในคำนิยามที่ง่ายที่สุดว่าเป็นการรวมเกียร์ธรรมดาสองชุดแยกกันไว้ในเฮาส์ซิ่งเดียว เกียร์เลขคี่ (1, 3, 5...) เชื่อมต่อกับคลัตช์หนึ่ง ส่วนเกียร์เลขคู่ (2, 4, 6...) เชื่อมต่อกับอีกคลัตช์หนึ่ง ขณะที่รถวิ่งใน เกียร์ 1 ซอฟต์แวร์ควบคุมเกียร์ได้ซิงโครไนซ์เกียร์ 2 จึงซิงโครไนซ์เกียร์ไปนานแล้ว; ในช่วงเปลี่ยนเกียร์ คลัตช์หนึ่งจะถูกตัดออกในขณะที่อีกคลัตช์เข้ามาทำงานโดยไม่ขาดการไหลของทอร์กเลย นี่คือความลับของความเร็วของ DCT: ไม่มีการรอเพื่อเปลี่ยนเกียร์ เกียร์ถัดไปพร้อมรออยู่เสมอ

การออกแบบใช้ชิ้นส่วนร่วมกับเกียร์ธรรมดา: มีซิงโครไนเซอร์และครีบเกียร์; ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือครีบเกียร์ถูกขยับโดยหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ ไม่ใช่ผู้ขับ คลัตช์ก็สามารถเป็นแบบเปียก (จมอยู่ในน้ำมัน) หรือแบบแห้งได้เช่นเดียวกับในเกียร์ธรรมดา คลัตช์แบบเปียกรองรับทอร์กสูงได้; เกียร์ของ Bugatti Veyron ที่ผลิตแรงบิด 1.250 Nm ก็ถูกออกแบบด้วยแนวทางนี้ ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพของ DCT คือการกำจัดสองแหล่งสูญเสียในเกียร์อัตโนมัติแบบคลาสสิก: การลื่นไถลของทอร์กคอนเวอร์เตอร์ก่อนการล็อก และกำลังที่ปั๊มไฮดรอลิกใช้จากกำลังเครื่องยนต์ การสูญเสียเหล่านี้ไม่มีใน DCT

ตัวอย่างเชิงตัวเลขคือรูปธรรมของข้ออ้างนี้: DCT 7 สปีดใน Ford Mustang Shelby GT500 ถูกนำเสนอพร้อมเวลาเปลี่ยนเกียร์ที่ต่ำถึงระดับ 80 มิลลิวินาที; DCT 8 สปีดของ Corvette C8 มอบความเร็วในการเปลี่ยนเกียร์ที่เหนือกว่าให้กับรถสปอร์ตเครื่องยนต์ท้ายเป็นครั้งแรก ส่วน Volkswagen Golf R32 ได้นำเทคโนโลยีนี้สู่รถยนต์บนถนนด้วย DCT (DSG) สมัยใหม่แบบผลิตเชิงอุตสาหกรรมแบบแรกในปี 2003

ประวัติศาสตร์ที่สั้นแต่แน่น

แนวคิดนี้ไม่ใหม่เลย วิศวกรชาวฝรั่งเศส Adolphe Kégresse ออกแบบ DCT สำหรับ Citroën Traction Avant ในปี 1939 แต่การขาดแคลนเงินทุนทำให้ไม่สามารถสร้างต้นแบบได้ ความพยายามผลิตครั้งแรกคือ Easidrive ที่ใช้คลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าใน Hillman Minx ในปี 1961; ความน่าเชื่อถือกลับไม่เพียงพอ Porsche พัฒนา DCT ของตัวเองขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1970 เพื่อป้องกันการสูญเสียแรงดันระหว่างการเปลี่ยนเกียร์ในเครื่องยนต์เทอร์โบ PDK ถูกใช้ครั้งแรกในรถแข่ง 962 C ในปี 1985 และคว้าชัยชนะในการแข่งขัน World Sportscar Championship ในปีถัดมา ต่อมาเกียร์ 7 สปีด Getrag 7DCL750 ที่รับแรงบิดได้ถึง 750 Nm ได้ส่งกำลังให้กับ Ferrari 458, Mercedes-AMG GT และ Ford GT Mitsubishi Fuso นำ DCT มาใช้กับรถบรรทุกในปี 2010 และ Honda นำมาใช้กับจักรยานยนต์ผ่าน VFR1200F ในปี 2009

อัตโนมัติแบบทอร์กคอนเวอร์เตอร์: การส่งกำลังผ่านของเหลว

เกียร์อัตโนมัติแบบดั้งเดิมคือผลรวมของสามส่วนประกอบ: ชุดเฟริส์เกียร์รางเป็น ทอร์กคอนเวอร์เตอร์ และชุดครัชที่ควบคุมด้วยแรงดันไฮดรอลิก ทอร์กคอนเวอร์เตอร์คือครัชของเหลวที่ทำหน้าที่ส่งกำลังหมุน ประกอบด้วยชุดใบพัดสองชุด ได้แก่ อิมพีลเลอร์ที่ต่อกับเครื่องยนต์ และเทอร์บีนที่ต่อกับเพลาอินพุตของเกียร์ เมื่อเครื่องยนต์เร่งความเร็ว น้ำมันจะหมุนเทอร์บีน และรอบเครื่องยนต์จะสูงขึ้นจนกระทั่งรอบทั้งสองเข้าใกล้กัน ด้วยการเชื่อมต่อผ่านของเหลว การเปลี่ยนเกียร์จึงราบรื่นไปตามธรรมชาติ ที่ความเร็วครูซแบบคงที่ คอนเวอร์เตอร์จะล็อกตัวและให้อัตราทดโดยตรงที่ 1:1 ในขณะจอดนิ่ง จะช่วยให้รถหยุดได้โดยเครื่องยนต์ไม่ดับ การลื่นไถลของทอร์กคอนเวอร์เตอร์ไม่ใช่ความผิดพลาด แต่เป็นคุณลักษณะการออกแบบที่ช่วยให้การส่งกำลังนุ่มนวล

ราคาของความนุ่มนวลนี้คือประสิทธิภาพ: การสูญเสียก่อนการล็อกตัวและกำลังที่ใช้ตลอดเวลาของปั๊มไฮดรอลิก คือรายการสูญเสียที่ DCT ไม่มี ในทางกลับกัน ความสามารถในการลื่นไถลช่วยเสริมจุดอ่อนที่สุดของ DCT ในความเร็วต่ำ มีตัวอย่างไฮบริดที่น่าสนใจอยู่: Acura TLX รุ่นปี 2015 พยายามแก้ปัญหาการสั่นสะเทือนในความเร็วต่ำของ DCT โดยเพิ่มทอร์กคอนเวอร์เตอร์เข้าไปในเกียร์ DCT 8 สปีด

CVT: เกียร์ไร้ระดับ ลักษณะปรับเปลี่ยนได้

CVT şanzımanda kasnak ve kayış sistemi, kademesiz devir değişimiyle verimlilik sağlar ancak düzenli yağ bakımı gerektirir.

เกียร์อัตโนมัติแบบไร้ระดับ (CVT) ขจัดขั้นตอนของเกียร์ออกไปทั้งหมด แทนที่จะใช้อัตราทดคงที่ มันจะปรับรอบเครื่องยนต์ได้ไม่จำกัดตามความเร็วของรถ เครื่องยนต์สามารถคงรอบที่เหมาะสมที่สุดไว้ได้ ขณะที่รถยังคงเร่งความเร็วต่อไป ในทางทฤษฎี นี่คือสถานการณ์ที่สมบูรณ์แบบในแง่ประสิทธิภาพ และมักให้เศรษฐศาสตร์เชื้อเพลิงที่ดีกว่าในการจราจรแบบหยุด-ออกตัว แต่ก็มีข้อเสียเรื่องความแพงเช่นกัน: เมื่อคุณเหยียบคันเร่งจนสุด อาจรู้สึกได้ถึงความล่าช้าระหว่างที่รอบเครื่องยนต์ไปถึงรอบที่ต้องการกับการที่ความเร็วเพิ่มขึ้น กำลังดูเหมือนจะพลาดจังหวะกับการเร่งความเร็ว

ความรู้สึกในการขับขี่ยังเป็นที่ถกเถียง แทบไม่มีความรู้สึกของการเปลี่ยนเกียร์เลย บางคนขับมองว่าเป็นความสบาย บางคนกลับวิจารณ์ว่าน่าเบื่ออย่างชัดเจน และบ่นว่าเสียงเครื่องยนต์ดังขึ้น ในบรรดาผู้ประเมิน CVT เป็นชนิดเกียร์ที่สร้างความประทับใจเชิงการรับรู้ในเชิงลบมากที่สุด แต่ประสิทธิภาพทางเทคนิคกับการรับรู้ไม่ใช่สิ่งเดียวกัน จุดสำคัญในเรื่องความน่าเชื่อถือคือการบำรุงรักษา: CVT มักเสียเนื่องจากความร้อนสูงเกินไปหรือการไม่เปลี่ยนน้ำมันเกียร์ตามรอบที่กำหนด

เกียร์อัตโนมัติชนิดใดเหมาะกับใคร?

คุณสมบัติDCTทอร์กคอนเวอร์เตอร์CVT
การเปลี่ยนเกียร์เร็วมาก สูงถึงระดับ 80 msนุ่มนวล เชื่อมต่อผ่านของเหลวไม่มีคลัตช์ ไม่มีการเปลี่ยนเกียร์เป็นขั้น
ประสิทธิภาพทรงพลังบนทางหลวงต่ำที่สุดในสามคันเด่นในการจราจรแบบหยุด-เคลื่อน
จุดอ่อนอาการสั่นที่ความเร็วต่ำการลื่นไถลของคอนเวอร์เตอร์ความล่าช้าเมื่อเร่งเรียบร้อยแล้ว
ความเสี่ยงด้านการบำรุงรักษาการสึกของคลัตช์ ซอฟต์แวร์ระบบไฮดรอลิกที่ซับซ้อนการร้อนจัด การละเลยน้ำมัน
การใช้งานที่เหมาะสมมุ่งเน้นสปอร์ต/การขับขี่ความสะดวกสบายและน้ำหนักบรรทุกหนักการจราจรในเมือง

สรุปเชิงปฏิบัติของการเปรียบเทียบคือ: ในการจราจรในเมืองที่รถติดต่อกันแบบชนกันชน CVT มักให้เศรษฐภาพเชื้อเพลิงที่ดีกว่าและการขับขี่ที่ราบรื่นกว่า; DCT อาจตามหลัง CVT ภายในเมืองที่แออัด แต่สามารถตามทันหรือแซงได้บนถนนเปิด ตามข้อมูลของผู้ผลิต DCT แบบ 7 จังหวะให้การปรับปรุงเศรษฐภาพเชื้อเพลิงเทียบกับเกียร์ธรรมดา 6 จังหวะที่ %6 และเทียบกับเกียร์อัตโนมัติไฮดรอลิกที่ %20; การประเมินอิสระเสนอว่า DCT ให้การเพิ่มประสิทธิภาพ %6-10 เมื่อเทียบกับเกียร์อัตโนมัติมาตรฐาน และการเร่งความเร็ว 0-100 กม./ชม. ดีขึ้นประมาณ %6 ในโซเชียลมีเดีย ผู้ใช้บางคนรายงานความแตกต่างถึงสิบสี่-สิบห้าหน่วยด้วยตัวเลขการใช้เชื้อเพลิงหลักหลักระหว่างรถของตนเอง แต่นี่ไม่ใช่ข้อมูลการทดสอบที่ได้รับการยืนยัน; ควรประเมินด้วยความระมัดระวัง

ด้านการบำรุงรักษา แนวโน้มโดยทั่วไปชัดเจน: DCT อาจมีราคาแพงกว่า CVT ในการซ่อมและบำรุงรักษา; เกียร์อัตโนมัติซับซ้อนกว่าเกียร์ธรรมดา และค่าบำรุงรักษาอาจสูงกว่า ปัญหาที่พบบ่อยใน DCT คือการทำงานลำบากที่ความเร็วต่ำ การสึกของคลัตช์ ความผิดพลาดของซอฟต์แวร์ และเสียงผิดปกติ; ผู้ใช้บางคนรายงานว่า DSG เปลี่ยนเป็นโหมดปลอดภัยเนื่องจากอุณหภูมิน้ำมันสูง ในทางกลับกัน ก็มีความเห็นของผู้ใช้ที่หนักแน่นว่า DCT แบบคลัตช์เปียกนั้นเชื่อถือได้มากในการใช้งานที่ยากลำบากและแรงบิดสูง ข้อเลือกนี้เป็นความจริง: ความร้อนสะสมจากการจราจรแบบหยุด-เคลื่อน ส่วนใหญ่มาจากปัญหาในช่วงต้นปีของ DCT แบบคลัตช์แห้งในรถขนาดเล็ก

เกียร์ธรรมดายังไม่ตาย

ความเชื่อที่ว่า "เกียร์ธรรมดาประหยัดเชื้อเพลิงเสมอ" แพร่หลายแต่เป็นความเชื่อโบราณแล้ว เกียร์อัตโนมัติยุคใหม่สามารถให้เศรษฐภาพเชื้อเพลิงเท่าหรือดีกว่าเกียร์ธรรมดา สิ่งที่เกียร์ธรรมดายังคงมีคือคุณค่าที่แตกต่าง: การควบคุมที่ตรงกว่า และประสบการณ์ที่เน้นผู้ขับขี่มากกว่า เกียร์อัตโนมัติซับซ้อนกว่า และค่าบำรุงรักษาที่อาจเกิดขึ้นสูงกว่า; แต่ในทางกลับกัน ช่วยลดความเหนื่อยล้าในการขับขี่ในการใช้งานประจำวัน ทางเลือกไม่ใช่คำถามเรื่องประสิทธิภาพอีกต่อไป แต่เป็นคำถามเรื่องความสัมพันธ์กับการขับขี่

เทคโนโลยีการฉีดเชื้อเพลิง: ไม่ใช่เกียร์ แต่เป็นกุญแจของฝั่งเครื่องยนต์

การเลือกเกียร์จะมีความหมายเมื่อพิจารณาร่วมกับบุคลิกของเครื่องยนต์; ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องรู้จักเทคโนโลยีการฉีดเชื้อเพลิง การฉีดแบบพอร์ต (MPI) พ่นเชื้อเพลิงเข้าสู่ทางเข้าอากาศของแต่ละกระบอกสูบ; เนื่องจากเชื้อเพลิงที่พ่นไม่ได้เข้าสู่ห้องเผาไหม้ทั้งหมด จึงมีประสิทธิภาพน้อยกว่าการฉีดตรง แต่เนื่องจากเชื้อเพลิงไหลผ่านวาล์ว จึงไม่เกิดการสะสมคาร์บอนที่วาล์ว การฉีดตรงจะพ่นเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเผาไหม้โดยตรงด้วยแรงดันที่สูงกว่ามาก และควบคุมรูปแบบการพ่น; ได้ประสิทธิภาพมากขึ้น แต่เนื่องจากไม่ผ่านวาล์วน้ำมันเชื้อเพลิง จึงเกิดคาร์บอนสะสมที่วาล์วได้เมื่อเวลาผ่านไป หมายเหตุสั้นๆ ที่เป็นประโยชน์: เครื่องยนต์ MPI ง่ายและคาดการณ์ได้มากกว่าสำหรับการติดตั้ง LPG ชนิดของระบบหัวฉีดในเครื่องยนต์ส่งผลต่อเส้นโค้งแรงบิด และต่อกลุ่มรอบเครื่องที่เกียร์จะทำงาน ระบบส่งกำลังที่มีประสิทธิภาพจะมีความหมายเมื่อทำงานร่วมกับเครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพเท่านั้น

บทสรุป: สามตระกูลเกียร์ตามโปรไฟล์การขับขี่ของคุณ

เกียร์ที่เหมาะสมเริ่มต้นจากการกำหนดความต้องการ หากต้องการใช้งานในเมืองทุกวันและความนุ่มนวลที่สุด CVT คือทางเลือกที่ถูกต้อง หากความสะดวกสบายและความสั่นสะเทือนน้อยเป็นสิ่งที่คุณให้ความสำคัญ เกียร์อัตโนมัติแบบทอร์กคอนเวอร์เตอร์คือคำตอบ และหากมองหาความคล่องตัวในการขับขี่และการเปลี่ยนเกียร์ที่รวดเร็ว DCT แบบคลัตช์เปียกคือการเลือกที่แม่นยำ ไม่มีคำตอบที่ถูกต้องเพียงคำตอบเดียว ทั้งสามตระกูลล้วนเป็นวิธีแก้ปัญหาที่แตกต่างกันต่อข้อโต้แย้งทางวิศวกรรมที่ต่างกัน ก่อนซื้อรถ ควรออกไปทดลองขับอย่างน้อยหนึ่งรอบเมืองที่มีไฟแดงไฟเขียว และหนึ่งเที่ยวนอกเมือง: ความแตกต่างของลักษณะการขับขี่บอกอะไรได้มากกว่าตัวเลขในโบรชัวร์ทุกตัว

แหล่งอ้างอิง