哈弗h6变速器是多少的(哈弗h6是什么变速器)

自主品牌车企逐渐实现了对发动机的自主研发和生产,而对于另一样同样重要的核心部件、汽车三大件之一的变速箱,也没有停止前进的步伐。

长城汽车的销量当家车型哈弗H6,在SUV市场里有着颇高的热度,其搭载的就是长城自主研发的7速湿式双离合变速箱,代号为7DCT450,这款变速箱能承受最大450N·m的扭矩输入,性能在同级变速箱当中处于领先行列。接下来便详细看看这款自主品牌变速箱有哪些值得关注的地方。

诞生背景和研发历程

长城汽车作为自主品牌里面的代表性车企,早在2009年就已经实现了首台汽油发动机的量产,但同样作为动力总成之一的变速箱,在当时仍然需要对外采购。

来自德国的格特拉克是全球几大变速箱供应商之一,旗下的湿式双离合变速箱具有技术成熟可靠、传动效率高等优点,加上采购成本相对较低,在相当一段时间内成为了"国产车企变速箱救星",影响力甚至和爱信齐名。而长城也是格特拉克其中一位大客户,初期的哈弗H6、H6 Coupe等车型均使用了格特拉克的7DCT300变速箱,对于格特拉克的依赖程度非常高。

但变速器供应商根本不会为自主品牌变速器单独设计和开模,只提供现成产品供采购,供应量控制在格特拉克手中。更重要的是,比变速箱本身更重要的调校和匹配,同样掌握在格特拉克手里,长城还需要支付软件匹配的成本。

多方面受制于人,要改变"卡脖子"的命运只能尽快实现自研自产。2013年4月,长城湿式双离合变速器项目正式启动。至于长城为什么选择自研湿式双离合而不是AT或CVT,个中原因也不难理解。

在变速箱自主研发的道路上,实际上不但长城,大部分自主品牌车企也是选择了双离合变速箱作为自研对象,一方面是因为双离合的结构相对简单,底层技术接近"开源",研发难度和成本低。

另一方面,AT技术和专利基本集中在爱信和采埃孚两大厂商手中,而CVT变速箱的传动钢带只有德国博世和舍弗勒能够生产。

第三方面,双离合变速箱相对AT或CVT也具备换挡速度快、燃油经济性好等自身优势。更重要的是对于长城来说,长期以来与格特拉克的合作也积累了不少双离合变速器的技术经验。实际上格特拉克7DCT300合作项目开始阶段长城已经明确提出自己将平行研发变速箱,格特拉克也签署了相关协议来帮助长城提升变速箱技术。因此长城直接研发双离合变速箱无疑在研发难度、研发成本、周期等方面均具备优势和成熟的条件。

当然了,真正实施,而且还要保证成功,并不是一件容易的事情,特别是自动变速箱对齿轮加工精度、零部件的耐高温性、耐久性要求极高,生产难度和工艺相比发动机还要更难。长城于是采用了更高效率的方法,借力人才。

研发环节,长城请来了变速器领域有着接近30年经验、先后参与大众DSG项目、奔驰9AT项目(参与研发戴姆勒7-Tronic和9-Tronic的AT变速器,)的专家格哈德·亨宁作为研发的总工程师。

最终经过4年时间,到了2017年3月,代号为7DCT450的第一代湿式双离合变速器成功实现量产。

随后在2018年,蜂巢易创科技有限公司成立,推出了经过改良优化的第二代7DCT450,能够进一步适配四驱系统、电子换挡机构,支持机械或电子驻车、自动泊车等功能。

到了2019年10月份,该变速器累计产量正式超过100万台。2021年3月21日,7DCT450第200万台产品正式下线。随后,长城还先后发布了第三代代号为300S和400S的两款7DCT变速箱,预计今年年内实现量产。

长城的7DCT变速箱自13年诞生至今经历了三代,搭载在哈弗H6上的为第二代型号为7DCT450的湿式双离合变速箱,这款变速箱除了搭载在哈弗H6上,还广泛搭载在哈弗系列其他SUV的自动挡车型上。

软硬件构成及生产环节

零部件方面,长城7DCT450由157种零部件组成,其中壳体、齿轮及轴承等18种基础零部件由自己生产,剩下部件则来自进口或外资零部件在华工厂。

在生产环节,长城也采取了引进国外先进生产线、设备或交钥匙工程的方式来实施。

而软件部分,包括需求分析、技术标定、专利、系统匹配等全部环节,具体如新下线变速器在使用过程不同阶段的自主学习功能、变速器易损部位的保护及报警策略、换挡逻辑和策略、基于物理模型的离合器充油策略等等均由长城的技术团队来主导编写实现,把动力总成调校匹配的主动权掌握在自己手里,也让产品更适应中国的路况和车主实际需求。

同时,蜂巢易创也正在进行ASPICE软件开发流程、ISO26262 功能安全等国际标准体系建设,用来规范产品安全生命周期内软硬件和系统层面的开发流程,判定风险等级,以满足产品国际化发展需求。

性能亮点

7DCT450作为一款7挡湿式双离合变速箱,相比以往的干式双离合,其离合片浸泡在变速箱油内,利用油液冷却摩擦片,并通过液压推动高低换挡,散热效果更理想,轴承和离合片等部件的磨损和压力降低,稳定性提升,也能承受更大扭矩。相比AT变速箱,双离合变速箱没有液力变矩器,而是采用了两套离合器,能实现无缝换挡的效果,因此换挡速度更快,发动机的动力输出也更直接,动力损失少,燃油经济性更佳。

具体性能参数方面,7DCT450的速比范围达到了8.0,属于较宽传动比范围的设计,最大可承受450N·m的输入扭矩,综合效率高达 95.6%,另外设计寿命达到30万公里,也超过了欧美24万公里的设计寿命标准。

具体到第三代哈弗H6上,其1.5T发动机最大扭矩285N·m,2.0T发动机最大扭矩325N·m。

变速箱能承受的最大输入扭矩与发动机的峰值扭矩之间的差就是扭矩余量,扭矩余量越大,越有利于提高变速箱的耐用性。相对于第三代哈弗H6 1.5T发动机,7DCT450的扭矩余量为165N·m,而2.0T发动机扭矩余量为125N·m。

一般情况下,为确保变速箱的耐久性和稳定性,扭矩余量需要确保在10%以上,7DCT450就算匹配第三代哈弗H6大功率的2.0T发动机,扭矩余量也超过了30% ,完全满足匹配要求,能够确保传动系统的耐久性和稳定性。

横向比较主流的双离合变速箱

可承受最大输入扭矩是衡量一款双离合变速器的重要性能指标,下面为国内外主流的DCT变速箱,根据可承受扭矩的大小进行排名:

可见,长城7DCT450可承受的最大输入扭矩在目前自主品牌量产的双离合变速箱排名首位,同时也不输国际主流品牌。

衡量一款变速器性能除了最大可承受扭矩,另外一个比较关键的指标就是速比范围。速比范围越大,意味着变速器在低速时能提供较好的加速性能,在高速巡航时也尽可能降低发动机转速,以此降低油耗。

长城7DCT450的速比为7.99,综合效率达到95.6%;而吉利的7DCTEVO380速比为7.7,综合效率95.07%;著名的爱信8AT速比范围为7.6,综合效率在80-90%左右;大众DQ500速比为6.7,综合效率95.4%。因此,长城7DCT450的速比范围最大,综合传动效率也是当中最高的。

采用了哪些先进技术

长城7DCT450具备承受较大的输入扭矩、实现高效的传动效率和换挡迅速等特点,当中采用了高可靠离合摩擦片、超低粘度润滑油、双泵供油设计、直接灵活的换挡控制机制、高效冷却系统等多种先进技术。

高可靠离合片和润滑方案

要能承受高扭矩又能提升传动效率,离合器摩擦片的质量至关重要,7DCT450的离合器摩擦片采用了博格华纳编号为BW6910的摩擦片,BW6910是一种高端摩擦片,具有强抗釉裂性(表面釉层防止微细裂纹的能力)以及稳定性高的特点,能有效降低离合器的拖曳损失,增加摩擦片的散热能力,对于提升整个变速器的性能和耐久性至关重要。

黑科技般的BW6910摩擦片,不但长城在用,以双离合著称的大众也在使用。其组成主要包含纳米纤维、耐热纤维和摩擦调节颗粒三种材料。下图为摩擦片成分示意图,图中黑色的线条代表纳米纤维,白色比较粗一些的是耐热纤维,在中间的部分就是摩擦调节颗粒。

要实现大的扭矩容量意味着增大摩擦,而耐热稳定性要求又需要降低摩擦生热,BW6910摩擦片就是通过以上三种材料的最优化配方,调节摩擦颗粒的比例,在不影响两种纤维的摩擦性的同时达到最佳的散热效果,从而解决这对矛盾。

除了采用高质量摩擦材料,润滑系统的作用也不能忽视,特别是对于齿轮结构丰富的双离合变速箱而言,润滑则显得更为重要。

长城7DCT450在润滑方面实现了电磁阀对润滑冷却流量的精确控制、优化摩擦片沟槽设计、齿轮采用强制喷油润滑等方案。

另外在润滑油选择上,通常情况下,油品的粘度越低,齿轮搅油损失小,传动效率越高;相反,若油品粘度过大,会降低传动效率,长城的7DCT450选择了粘度为4.1cSt@100℃的超低粘度润滑油,在全温度(-40~140℃)下与各材料的兼容性均优良,确保摩擦性能稳定。

双泵系统设计

长城7DCT450采用了机械油泵+电子油泵的双油泵系统。变速箱对液压油的流量需求比不是固定不变的,会根据不同工况和负荷在随时变动,而机械油泵是按照最高需油量设计的,无法做到按需供油,因此会产生浪费。在加入电子辅助油泵之后,机械油泵作为油液控制系统的主泵,排量按照基本负荷来设计, 而峰值负荷排量则由电子油泵补充,从而实现按需供油,最大程度减少机械油泵存在余量设计而产生的能耗损失,双泵系统较单泵系统可以节能约2%-3%。

另外,机械油泵的动力源来自发动机,只有在发动机启动的时候才工作,而电子油泵只要通电了就可以工作,不受到发动机转速影响,就算发动机停止工作时仍然能提供一定的机油压力,在启停或滑行模式时也能持续为部件供油,还能改善发动机再启动时离合重接合的响应性。在轻混、重混等动力模式逐渐普及的前提下,发动机停止运转的情况越来越多,双油泵系统的作用也会越来越明显。

直接、灵活的换挡控制逻辑

长城7DCT450的换挡控制系统由压力调节阀及双向流量电磁阀组成。

压力调节阀根据TCU提供的节气门开度、选挡杆位置等反馈信号将油泵输出的油压调节到设定值,流量电磁阀再引导液压油至需要执行换挡的油路当中,完成换挡动作(此时的液压换挡控制系统好比人的神经,将大脑TCU发出的信号传递至相应部位并使其做出动作)。

传统的先导控制式电磁阀,其控制压力和流量都比较低,不能直接驱动执行机构,只能提供先导控制压力,长城7DCT450为直驱式双向流量电磁阀,比先导式具备更大的电磁力,可以直接控制换挡执行机构,同时减少了机械阀的数量,简化了系统结构。其双向流量机制可以让介质在进口端和出口端双向流动,不分进口和出口,进口当出口或出口当进口均可以正常使用,可以实现更灵活的油路导向。

另外,不同的变速器由于挡位数或挡位排列位置结构不同,拨叉和拨叉轴的数量及排列位置也不相同。一般提供7个前进挡、1个倒挡的双离合变速器,当中一组离合器控制1/3/5/7挡,另一组离合器控制2/4/6和倒挡,总共有4个换挡拨叉,每个拨叉同时控制两个挡位。而长城的7DCT450有8个拨叉,分别受4个独立的电磁阀控制,每个挡位单独使用一个换挡拨叉,这样做虽然拨叉的利用率降低,也增加了成本,但提供了更灵活的换挡控制逻辑,具备任意直接切换挡位的条件,同时还能降低换挡冲击,实现在各种条件下加快换挡响应时间。

电磁阀dither优化提升液压控制模块响应时间

除了通过换挡机构和控制逻辑来提升变速器的响应时间,长城7DCT450还通过对电磁阀Dither的优化来提升液压控制模块压力稳定性以及响应时间。

电磁阀内部有两个重要的零部件,阀芯和阀套,阀芯在阀套内部运动过程中存在两种运动状态,均会产生摩擦阻力,一种状态是阀芯与阀套处于相对静止状态,当电流发生变化时,阀芯从静止状态开始运动,需要克服阀芯阀套间的静摩擦力;另外一种状态是阀芯与阀套处于相对运动状态,阀芯需要克服阀芯阀套间的滑动摩擦力 。由于第二种状态的滑动摩擦阻力远少于第一种状态的静摩擦力,因此,在第二种状态下,阀芯的响应速度也大于第一种状态。

为了加快电磁阀响应时间,使电磁阀在工作过程中始终处于第二种状态,便引入了 Dither优化的概念。Dither中文翻译过来是颤抖、震颤的意思,这里是指在发出的电流信号中加入一种周期性变化的信号,使电磁阀在工作过程中,阀芯一直处于一种微弱的震颤状态,阀芯在这种震颤状态下,可以消除阀芯在阀套内静止到运动临界状态下的静滞力,从而提高电磁阀的响应速度。如果不添加Dither信号,阀芯停止在某一位置之后,再运动时静滞阻力增大,除了影响电磁阀响应速度,还会导致控制系统产生滞后,导致系统工作不稳定。长城7DCT450通过对Dither的优化,较同类型液压控制模块的响应时间减少了15%,压力稳定性提高了5%。

高效冷却系统

要维持双离合变速器正常工作温度,除了离合片本身的散热能力,高效的冷却系统也至关重要,湿式双离合变速器的离合片浸泡在变速器油内,利用油液来冷却离合器摩擦片,油液始终处于流动状态,从而带走离合片的热量,但这种作用效果带有一定的随机性,效率并不处于可控和最优化的状态。

如何对散热效果进行更有效合理的分布,长城提出了以离合器滑磨功、变速器油温、离合器油温和离合器钢片温度为导向的整箱流量分配控制方法,通过设定一定的采样周期,根据上述双离合器的滑磨功等动态参数,获取流经离合器的冷却油期望流量,然后通过调节流量阀,控制实际冷却油流量和期望流量的差距,从而保证整箱各个部分冷却油液的合理分配和散热性能的稳定高效,以及全寿命周期内各部分摩擦材料均工作在最佳温度区。

低泄漏电磁阀

以上有关双离合器的结合和分离、换挡控制、油泵系统流量分配、温度调节、零部件润滑等功能的部件均需要变速箱液压控制模块参与,液压控制模块可以称得上变速箱的心脏,但既然是液压系统,便存在油液泄漏的可能,液压系统泄漏会导致变速箱离合器和换挡机构控制不稳定甚至完全失效,长城7DCT450便采用了多方面的措施,来保证液压控制模块低泄漏或零泄漏。

由于电磁阀体内有大量的液压元件接口和油路工艺孔,液压油路内部压力差或密封失效等情况的出现均会造成电磁阀体泄漏,是液压模块主要泄漏源之一,也是变速箱的主要故障源之一。长城在设计阶段便考虑到电磁阀体泄漏的各项因素,在设计、生产、测试、装车等各个环节对阀体的质量进行控制。例如对于泄漏率有较大影响的阀体气密性,在毛坯阶段便充分考虑阀体的铸造特性,根据模流分析优化阀体毛坯结构、严格设定阀体最小壁厚度、匹配热膨胀系数接近的阀体和液压元件等,降低成品气孔、裂纹、壁厚过薄等缺陷产生的风险,从而尽肯能降低后期电磁阀体泄漏的可能性。

轻量化设计

长城7DCT450在能够承受450N·m扭矩的前提下实现了小型化和轻量化设计,采用紧凑轴齿布局、窄齿宽设计,同时通过壳体拓扑优化减重、轻量化差速器设计、树脂液压模块罩盖开发、齿轮减重孔、钢铝混合拨叉、低油量设计等多种手段降低变速箱重量、缩小变速器体积,最终把变速箱的轴向长度控制在389mm,宽度和高度分别为643mm、414mm,重量81.5kg,相比同等扭矩的双离合模块重量降低8%。

可靠性和口碑

可靠性方面,7DCT450变速箱分别从质检、台架试验、整车试验、路试、建立质量追溯体系等多个方面,以保障产品的质量稳定。

生产质检环节,7DCT450变速箱完成组装后需要经过一系列的检测工位,例如气密性检测、换挡性能检测、NVH性能检测等环节才会正式下线,其在线检测率为100%,这个过程虽然相对耗时,但能最大程度保证量产变速箱的品质。

台架试验方面,长城通过采用20个变速器总成台架和9个零部件台架,以及完整涵盖零部件单体、总成及整车的测试规范体系,以便尽早地发现软硬件问题。

在整车试验方面,长城汽车使用了1000多辆试验车用于标定和整车耐久试验,匹配4款发动机,测试项目达到26项,涉及到长城旗下所有横置整车平台车型,整车在高原、高温、低温、高湿、山路、沙漠等极端环境测试,以检测车辆在各种环境条件下的运行稳定及驾乘安全。

除了常规的变速箱台架试验、整车试验和耐久性试验外,为了保证7DCT450变速箱在国内外复杂路况下的可靠性,长城收集了中国和欧洲20多个典型城市的典型道路谱,用于调整变速箱的控制逻辑。

对于出现问题的产品,从质检、到生产、到研发,建立起一整套质量追溯体系。一旦发生用户投诉,可以通过ERP、EAS、WMS、LMS等信息系统快速回溯,定位到具体部件,并调出相关检测资料,进行质量核查与改进,从而不断降低故障率。

具体质量反馈方面,通过第三方大型质量反馈平台车质网公布的数据,有关2021款哈弗H6的投诉共1264综,涉及变速器的故障为75宗,比例为5.94%。

作为一款长期占据销量冠军位置的车型,哈弗H6保有量大,销量越大遇到投诉的机会也相对更大,因此需结合哈弗H6的销量来看待其投诉量,也就是所谓的投诉销量比。同样根据车质网的数据,2021年度哈弗H6整车的投诉销量比为万分之24.9,如果按比例具体到变速箱上,变速箱的投诉销量比在万分之1.3左右,处于较低的范围。

在车质网搜哈弗H6的具体投诉问题列表,有关变速箱的投诉不多,只有零星几单关于异响顿挫的投诉。

总体来看,哈弗H6上搭载的这款7DCT450变速箱有着较高的市场保有量,但投诉量比较低,质量反馈是比较良好和稳定的。

同时也必须看到,无论AT还是DCT变速箱,都不能够做到“100%无顿挫换挡”,究其原因是换挡必须中断发动机和变速器之间的连接,换挡瞬间发动机转速必然降低低,扭矩变化大,转速及扭矩不匹配,出现短暂的发动机制动,这时顿挫就会出现。因此再优秀的双离合变速箱也只能把顿挫降到极低、或体感以外的程度。

总结和展望

从2009年诞生第一台自主研发的汽油发动机,到2017年诞生第一台也是自主品牌首款自主研发的双离合变速器,长城实现了从发动机到变速箱的全自研和生产,让整车的两大关键部件的知识产权掌握在自己手中,这无疑是长城同时也代表着自主品牌在关键零部件领域实现正向研发、迈向国际主流行列的重要一步。在随后的日子里,第三代的7DCT300S、400S相继推出,计划在今年量产。并且诞生了挡位数更多的全球首款横置9速湿式双离合变速器、国内首款纵置9AT变速箱、GW4N20发动机、9HDCT变速器、9HAT变速器等新一代动力总成产品。

其中9DCT在7DCT的基础上,性能进一步优化,采用紧凑型同步器设计、集成式TCU和传感器系统,最大承载扭矩提升54%(693N·m),体积更紧凑(轴向搭载空间缩小5.8mm)、平均重量降低2.6%。

按照蜂巢易创在变速器领域研发的未来规划,将分成I1.0-I3.0三个阶段,9DCT的诞生,也表明长城已经步入了I2.0阶段,将会诞生支持EV的集成式电桥、同轴电桥、支持四驱系统的9DCT等一系列I2.0时代的产品。

除了发动机和变速箱,蜂巢易创作为长城旗下子公司,涵盖了动力、传动、电驱、智能转向四个主要业务,全面覆盖燃油、混动、纯电领域,除了能满足长城自身供应,也会对外向其他主机厂输出产品,意味着长城除了作为整车生产企业,也向着零部件供应商的方向在迈进。