壹串脚印: 四月 2009

2009年4月29日星期三

BMW SMG变速箱简介

SMG（Sequential Manual Gearbox）变速箱属于AMT（Automated Mechanical Transmission）机械式自动变速器，它由BMW连同两家顶级的汽车配件公司：GERTAG和SACHS（ZF）合作研究出全新概念的变速系统，并在1996年装备到E36 M3车型上，作为宝马第一代的半自动变速系统，其起源应该是来自BMW参加BTCC（英国房车赛）时候所使用的推拉式半自动变速系统技术，这也是宝马车厂一次具有历史性的赛车技术向民用转移的佐证。其实，半自动波箱的实质，主体还是一个使用齿轮传动的手动变速箱，不过其拉杆系统已经交由了一套液压控制系统去完成离合器、转档等动作，而且会随着科技的进步而令到转档的速度越来越快，和越来越畅顺，这点在同类型的变速装置上获得了使用者的广泛认可，例如马瑞利的F1和selespeed系统，大众的DSG系统等。

但是新科技的诞生至成熟并非一帆风顺的，就如第一代的SMG系统，虽然简化的驾驶者的劳作，但因为电脑、液压系统等原因，导致换档速度还不如普通的手动换档波箱，虽然它的诞生被写入了BMW的历史，但从销售数字上看，它并不成功。

BMW 的E36 M3退役一年后，新的E46 M3诞生了，开始时只配上了传统的6前速手动变速器，可到了2002年，一套名为SMG II的全新改良机械式自动变速箱被列为选装件供M3的车主选择，这套系统一改了过去为人究病的转档速度慢的缺点，在精进的电脑管理系统支配下，换档速度最快可以达到0.08秒的超快水平，要知道普通一个受过专业赛车训练的车手，换档速度也只是0.3秒，比专业赛车手还有快上数倍的换档时间，可以说一般人在普通街道用车上是根本不可能实现的，但BMW给了人们这个机会。

第二代的SMG系统，在操作界面上最大的转变，就是加入一套程式控制系统，可以让驾驶者在任何时候，任何工况下调整预先设定的11种换档模式，其中包括5种自动模式“A”，和6种手动模式“S”，而且在11个模式下，电脑都具备自己学习和纠错功能，例如在高速情况下进行减档操作，离合器会松开，但因为变速箱电脑与行车电脑、引擎电脑等关联，马上会知道有可能造成侧滑等危险状态，于是对换档动作进行必要的修正，再配合车内的各种稳定系统使车辆可以循最安全的状态继续行进。SMG II中加入了更人性化的设备，例如呔盘转档装置，使驾驶者可以更集中于路面的控制；转速表也加入了LED的提示灯号；转速表下方也有了档位显示。

从SMG I发展至SMG II，该系统已经变得聪明非常，而且已经推出第三代产品，SMG III装载于最新的M5和M6上，与马力、扭力更强大的V10引擎相合作，而且档位数目也从原来的6档提升为7档。而且，新的E92 M3也将用上SMG III，不言而喻，新7档SMG变速箱秉承了所有顺序换档变速箱设计的优点：换档可以通过中央控制台的换档杆或方向盘上的拨杆进行。驾驶者无需踩离合器，而且即使将油门踩到底时也能换档。与自动变速箱不同，SMG变速箱无需消耗引擎的能量也不使用液力变矩器。以前第二代SMG变速箱的换档速度已经很快了，然而新款的第三代SMG再次加速了换档过程，速度又提高了20%，在同类型的变速箱中，它有着无法比拟的换档速度，这为M5的驾驶者们带来了额外的好处：换档平顺并且可以用极短的时间完成换档，其速度之快连最老练的驾驶者都无法达到，因此动力流的停顿在换档过程中几乎感觉不到。M5在从静止加速到最高车速的过程中，驾驶者几乎不会感到任何急动。驾驶者可获得更多换档之外的乐趣，因为SMG让他们感受到真实的“F1感觉”。

从原理上讲，SMG 变速箱的所有换档操作都采用电动液压方式。SMG变速箱采用“线控换档”（shift-by-wire）技术，这是一种源自航空领域的技术成果。利用这项技术，换档可以在瞬间完成，而且无需机械连接。与原6档SMG变速箱相比，新M5的SMG液压单元与执行元件都被集成到变速箱壳体内。一旦需要换档，该控制单元会激活控制整套系统液压设备的相应电磁阀。接着，具有很高压力的液压油（最高达90bar）快速地流经一个电磁阀，进入离合器总泵，打开离合器。然后使用液压单元中电磁阀，打开执行元件中的四个液压缸，后者则通过四根独立的排档杆完成实际换档过程。在换低档时，发动机自动两次分开离合器。

另外，这个变速箱还有一个看家本领，是类似于一级方程式赛车上使用的“起跑”装置，它可以让驾驶者拥有舒马赫一样的驾驶技术。在E46的SMGII中，在变速杆后设置了一个“DriveLogic”按钮，这个按钮可以让驾驶员调节换档的速度和换档点位置，一共有6种不同的设定。S6是加速辅助系统的程序—— 这又是另一项创举。S6代表纯跑车模式，在选择这项模式之前，必须先把会抑制这个程序执行的车辆动态稳定控制系统(DSC)关闭。启动S6模式，踩住刹车踏板，拨动换挡杆进入一挡，然后深踩油门踏板，电子系统自动将引擎转速调整至起步最适当的3500转/分钟；松开刹车，M5便向前方窜出，引擎转速迅速逼近红线，换挡警示灯亮起，换挡！微震一下，引爆二挡进入另一阶段的冲刺，简直令人窒息！

与常规的自动变速器相比较，SGM性能表现得更出色，但是要依DriveLogic设定和你的驾驶风格而定了。总体来说，换档不是很平滑。

【摄影器材】其它相机未知

第 1 幅 BMW M3 E46 2001 SMG总成

第 2 幅 BMW M3 Convertible E46 2001 SMG II变速箱档把

第 3 幅 BMW M3 SMG 2001 内饰方向盘后有换挡拨杆

第 4 幅 BMW M5 E60 2005 SMG III

第 5 幅 SMG III

第 6 幅 BMW M5 E60 2005 的V10与SMG III在生产车间里

第 7 幅 BMW M6 E63 2005 内饰

第 8 幅 SMG III的操控档把

第 9 幅 BMW M3 1996 SMG I

第 10 幅 BMW M3 E36 1996 SMG I 总成

Quattro与的SH-AWD的比较

Audi的Quattro和Honda的SH-AWD都是当今汽车业界响当当的四驱系统，其中Quattro的名头与历史比较响，而SH-AWD则是近几年来HONDA技术部门的精心杰作。那到底是拥有超过25年历史并在无数赛事中证明过自己的Quattro优胜还是代表当今最先进电子四驱技术的SH-AWD优胜呢？下边我们就从机械原理，控制机构和行驶表现几个方面来对比一下。

1、机械原理

Quattro与SH-AWD最大的不同在于它的核心是一台机械的四驱系统（A3 quattro上的那实际上是大众的电子四驱4MOTION）,Quattro系统的核心技术就是一台Torsen（托森）自锁差速器，Torsen这个名字的由来取Torque-sensing Traction——感觉扭矩牵引，连品牌名称都是从牵引力控制中得来的，更显此系统的专业之处。Torsen的核心是蜗轮、蜗杆齿轮啮合系统，从Torsen差速器的结构视图中可以看到双蜗轮、蜗杆结构，正是它们的相互啮合互锁以及扭矩单向地从蜗轮传送到蜗杆齿轮的构造实现了差速器锁止功能，这一特性限制了滑动。在在弯道正常行驶时，前、后差速器的作用是传统差速器，蜗杆齿轮不影响半轴输出速度的不同，如车向左转时，右侧车轮比差速器快，而左侧速度低，左右速度不同的蜗轮能够严密地匹配同步啮合齿轮。此时蜗轮蜗杆并没有锁止，因为扭矩是从蜗轮到蜗杆齿轮。而当一侧车轮打滑时，蜗轮蜗杆组件发挥作用，通过托森差速器或液压式多盘离合器，极为迅速地自动调整动力分配。在控制过程中，影响参数包括发动机转速和扭矩、车轮转速以及纵向和横向加速度。其实从纯技术来说，这套系统并不太复杂，四个制动器确保更加出色的制动效果，四个驱动轮同样实现更加出色的加速度和更高的转弯稳定性。Quattro全时四轮驱动是对这种基本物理原理的系统化应用。

SH-AWD则与Quattro不同，SH-AWD是一套先进的电子扭矩分配四驱系统，系统的前后桥分动装置直接安装在前部的传动桥上，它将一部分扭力分配给前桥，另一部分则通过碳纤维传动轴传递给后部驱动单元，从而实现四轮驱动。而这个后部驱动单元就是SH-AWD的核心部件，它包括了三个行星齿轮与离合器组。来自传动轴的扭力首先传递到位于后部驱动单元的加速装置，直线行驶时它能以1：1的传动比将扭力传递到后桥。但是在转弯过程中，通过液压执行器操作离合器组件将行星齿轮架与壳体耦合，能使加速装置的输出轴比输入轴转动得更快，最大可增加5％。加速装置的输出轴与一个双曲面齿轮组相连，扭力转动90度后驱动左右后半轴，SH-AWD的后部驱动单元比普通后桥多了两个直接电磁离合器，通过对这些离合器的控制，可改变前、后扭力分配。根据不同情况，后轮能得到引擎总输出的30％到70％，左右两侧的直接电磁离合器也可以单独控制，极限情况下可将后桥的全部扭力分配到一个轮子上边。

2、控制机构

犹如上边所说的，它们机械原理的不同，直接导致了两种系统的控制机构的不同。

Quattro的Torsen差速器是恒时4驱，牵引力被分配到了前后桥，再通过多片式离合器分配到每个车轮，于是就有了良好的弯道、直线（干/湿）驾驶性能。如果系统感应到在一个车桥的两个车轮都开始空转时，中央差速器的连续可调式锁止功能确保大部分扭矩传输到另一个车桥。这样，驱动力几乎在各种状况中都得到了保证。可以说，Quattro是一种非常可靠耐用的四驱系统，系统可以通过Torsen差速器实现前后扭矩比例从65∶35到35∶65线性分配。而当同桥的其中一个车轮失去抓地力并且开始空转时，驱动力则通过这个车桥的差速锁转移到另一个车轮。这样Quattro就能通过中差（Torsen差速器）和前后差来实现对四个车轮的控制，而这个Torsen中差这是起精华所在。

SH-AWD与Quattro的不同在于SH-AWD同样可以分配前后桥的扭矩输出，而且在后桥上由于有一个由三个行星齿轮与离合器组组成的后部电子驱动单元，使得后桥的左右两侧的直接电磁离合器也可以单独控制。在弯道加速时，SH-AWD可以线性的将更多的扭矩输出到后外侧车轮，在弯道减速时，后部电子驱动单元上的ECU则根据车辆的转动角度和速度等参数对后外侧车轮进行实时有效的扭矩分配以减少转向不足和过度的情况，在极限情况下更可将后桥的全部扭力分配到一个轮子上边。说白了就是quattro和SH-AWD都可以实现前后桥扭矩输出的线性控制，但SH-AWD更优胜之处在于还可以实现后桥左右车轮之间的扭矩线性控制（Quattro的后桥分配则为非线性）。

3、行驶表现

我们对比一下A6L 3.2 Quattro和Acura RL的行驶表现，A6L和Quattro在中国市场已经摸爬滚打了多年，也得到了媒体和客户的一致认可。F4的布局使A6L 3.2在弯道的转向特性更趋中性，没有FF的A6L 2.4那样稍稍的转向不足，也没有FR的5系那车位灵动的表现。它喜欢稳打稳扎，四条车轮像抓紧了无形的轨道一样，循迹性很高，使驾驶员有更高的信心去攻弯，特别是在湿滑的路面Quattro的优势更为明显。由于用上了3.2的FSI引擎，在以前3.0车型上的一点四驱的滞重感也消失了，动力传输轻快得有如前驱车一样。总得来说，Quattro系统就像一位太极高手一样，在无形中为你增加着车辆得极限，它来得是那么的不显眼，却又是那么的有效

再看RL，由于SH-AWD是HONDA的新技术，所以HONDA特意在RL的速度表下边装上了一个实时的四驱扭力分配图，可以让驾驶者实时地了解到SH-AWD在四个车轮间动力的分配情况，这也算是HONDA为之炫耀的地方吧。在行驶过程中由于VTEC引擎较喜欢高转和四驱的关系，4000rpm前的加速感并没有想象中的强烈，但随着转数的攀升，3.5 V6与SH-AWD共同产生的作用使RL像苏醒的猎豹一样矫健的向前加速。在弯道中，RL的外侧后轮像会有一道力量将车尾推向弯心，不但车身稳定，而且还使驾驶员感受到操控乐趣的上升，车尾的活跃程度完全不逊于FR的车型。在一个接近90度的左弯前，先以中速入弯，然后在弯心来一脚地板油（要是普通的FF车，车头早就不肯出弯了），双手稳住方向盘，感觉车尾硬生生的被右边一股强大的力量推出，车头乖乖的指着出弯的线位，瞄一眼速度表下边的扭力图LR那边是0，也就是右后轮拿到了全部的70％的扭力，两前轮分别都是15％，SH-AWD果然有效！但有一个小小的不便，在转向的时候方向盘会挡到扭力分布图。还有就是SH-AWD对轮胎的要求较高，如果轮胎抓地力不足，便会大大影响SH-AWD系统的整体性能，2006款的RL原装的235/50 R17横滨ADVAN高性能全天候轮胎的极限相当高，是SH-AWD系统强有力的后盾。

Quattro稳健，简单可靠，出手无声无息但又确确实实帮了你一把；SH-AWD富于激情，先进，而且还有实时监控，它们就像一壶陈年的茅台和一杯刺激的鸡尾酒，都会让人一醉方休。

Quattro与SH-AWD

Audi quattro的Torsen中央差速器可以看见太阳齿轮组，行星齿轮组和蜗杆齿轮

Audi Torsen差速器的4钟工作状态

Acura RL SH-AWD Chinese Version 2006后轴上的SH-AWD差速器

RL的传动系统

SH-AWD的实时监控表，在RL的速度表下边

Acura RL SH-AWD Chinese Version 2006，235/50 R17横滨ADVAN轮胎

RL的Honda版本：Legend 2006

2009款Acura RL

Acura RL 2009 内饰

Audi A6L 3.2 quattro

大众柴油直喷技术－TDI

TDI（Turbo Charged Direct Injection）柴油涡轮增压直喷式引擎。早在1976年，大众集团就开始研发柴油直喷系统，1989年，第一款配备TDI的奥迪柴油车正式投放市场，如今，经过15年的发展，这项技术已经相当成熟，并且在TDI的4气阀技术、涡旋进气系统、喷射系统、可变进气截面的涡轮增压器等技术上取得柴油发动机领域的领先地位。在歐洲，有高达43.7%的新车车主选购柴油车，而每两辆Volkswagen的汽车当中，就有一部是TDI柴油车，这正說明了 Volkswagen柴油引擎的重要性与市场接受度，现今的TDI技术已经与L3 L4 L5 V6 V8 V10 V12引擎相配合，形成大众集团里完整的产品线。

TDI采用涡轮增压中冷和柴油直喷技术，所谓柴油直喷是把燃料直接喷射到主燃烧室，而不是以前常见的喷射到预燃室内。柴油直喷技术以前在大型柴油机中出现过，经过改进和细化，现在已经能够应用到乘用车柴油机上。与大众以往柴油机相比，TDI机型拥有许多优势。

TDI 技术使燃油经由一个高压喷射器直接进入汽缸，因为活塞顶的造型是一个凹陷式的碗型设计，燃油就在汽缸内形成一股螺旋状的混合气，这使空气和燃油混合得更为充分，燃烧更加理想，因此不但提高了功率输出，降低了油耗，同时采用氧化型催化反应器，大大降低了CO、HC、颗粒的排放，其中CO2排放与同排量汽油车比可降低30%。另外，采用电子排放控制，包括EGR（废气再循环）系统，大大降低了NOx产生，其排放指标满足EU3标准。

电控燃油喷射系统带来更大的功率、更少的碳烟排放、更小的噪音和更佳的经济性。在大众的TDI发动机上，喷油时间和喷油量都由电脑控制，而以前的柴油机采用机械控制方式。一体式燃烧室比以前的预燃式燃烧室减少了热量损失，冷启动变得更容易，以前选装的缸体加热装置也没有必要再安装了，相应的操作由发动机自动完成。即使在零下10度，新加热塞设计能使加热周期缩短10秒。一体式燃烧室允许更低的压缩比（18.5：1或19.5：1对老机型的22：1或23：1），可以降低发动机的噪音和震动，进而提升耐久性。

TDI系统上的Garret VNT15可变截面涡轮增压器使增压技术比旧有型号有更快的响应（尽管以前机型的增压滞后现象也比较轻微），起效范围更加宽广，同时不会造成排气气压过高的问题。在大众的TDI发动机中，增压响应被控制在0.25秒内，驾驶员根本感觉不到增压时滞的存在。TDI发动机的燃油系统也有自己的特征，现在有三种燃油喷射系统，首先是分配泵系统，由燃油泵向喷嘴顺序供油（旧机型油压为931bar，新机型压力更高），喷油时间和喷油量都由电脑控制。大多数大众 TDI发动机使用博世VP 37电控分配泵，通常它安装在发动机前端，由正时皮带驱动。分配泵和喷嘴之间是高压钢油管。这一系统应用在90和100hp的直4 1.9升机型上，还有2.5升直5以及150hp2.5升V6上。在分配泵内，燃油首先通过叶片提升压力，随后旋转柱塞泵把压力进一步提升并按顺序把燃油送到每一缸喷油。每个喷嘴包含带回位弹簧的活塞，一旦燃油压力超过设定值，喷口即打开。5个喷口直径极小。回位弹簧按两级工作，即预喷在低压下进行，主喷则在高压下进行。主喷可以在混合器点火后继续进行，有效地降低了发动机的噪音。提高燃油喷射压力可以显著地改善排放水平，例如Audi A4 TDI把喷射压力提升至1368bar，把排气颗粒水平降低了20%。所付出的代价是把燃油泵中的柱塞加粗1毫米。
　　
其它大众TDI机型如115hp和150hp的1.9升直4，1.2和1.4升直3采用泵喷嘴技术，在这些机型上，每缸有自己的小型高压燃油泵，由进排气凸轮轴驱动，泵喷嘴由低压叶片泵供油，当活塞接近压缩行程的上止点时，泵喷嘴的主泵活塞受到激发，但喷油量由附在其上的电磁阀控制，多余油量由旁通阀流回。电磁阀通电时，旁通阀关闭，燃油以高压形式通过喷嘴喷出，要停止喷油，只要给电磁阀断电，燃油即从旁通阀回流。喷油时间就是电磁阀开启时间，且每缸的燃油喷射是独立完成的，便于精确控制。
　　
最后一种是高压共轨喷射系统，它的概念有点类似于汽油机喷射系统，只不过油轨内的压力提高了1000倍。中央油泵把高压油送入油轨，在油轨上对应每缸有相应的电磁阀控制燃油进入喷嘴，高压喷射压力直高达2050bar。尽管说起来简单，但超高压使系统建造并不容易。这套系统应用在180马力2.5升V6机和3.3升V8机型上。

1989年一辆改良的Audi 100 TDI以一箱油和平均85.8km/h的速度走完4818公里，平均油耗仅为1.76L/100km，创造了欧洲记录，著名的3L Lupo就是采用TDI技术的柴油引擎创造出3L/100km油耗的神话。2006年采用TDI技术的R10 LeMans LMP1组别原型赛车在LeMans 24h大奖赛中以压倒性的姿态获胜，更加证明了TDI技术的可靠性和节油能力。现在，装备了大众、戴克和宝马集团共同研发的bluetec技术的TDI V12引擎也准备装配在顶级的Q7上边，TDI这项环保的柴油引擎技术将为我们生存的天空保留一份难得的蓝色。

直4 TDI