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跑得快的曆史-保時捷 PDK的前世今生

還記得保時捷于 2008 年正式在 997 的中期改款車型 997.2 上首次應用雙離合變速器 PDK 時,大家都滿懷期待。從Tiptronic自動擋更新至 PDK,配合發動機的缸内直噴等技術,當時的911百公裡加速時間更快、極速更高,并且油耗降低。

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左起分别為Christian Hauck、Hans Stuck以及Rainer Wüst

作為保時捷在傳動系統方面最偉大的發明之一,PDK 的應用,令保時捷的所有車型獲得更運動化的換擋政策、更低的燃油消耗以及更高的傳動效率,也讓更多并不對手動變速器特别感冒的粉絲愛上保時捷,但很少人知道,這項改變了保時捷的技術,在其概念剛誕生時,卻遇到了相當多難以克服的困難和挑戰。

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Panamera G1 所搭載的 PDK 雙離合變速箱

鲸躍日前有幸參加了保時捷 PDK 40 周年的研讨會,從當年的研發工程師、測試車手以及目前 PDK 負責人口中,得以一睹昔日往事。

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1981年,PDK 變速箱原型在924Turbo 裝車測試,

可以看出最初是依賴液壓執行換擋操作的

PDK ,本質上是手動變速器的拓展和演變。它的構造以及工作原理,也相當于兩具手動變速器的離合器交替結合而改變檔位,進而實作連續不斷的動力傳遞。早在上世紀30年代,法國人阿道夫就提出了這樣的構思,保時捷則在60年代由Imre Szodfridt 重新改良雙離合變速器的概念,但在那電腦還沒普及的年代,控制手段的缺乏讓這樣一個理念上創新的變速器實作完美的操作。

不過,有時候,危機的出現,往往才能讓本來有點停滞不前的項目得以迅速推進。70年代石油危機,德國聯邦政府組織了一場名為“vehicle 2000“的汽車工業競賽,鼓勵車企研發各種不同的技術應對新時代,保時捷便重新開始比較不同的變速箱,譬如手動、CVT、帶液力變矩功能的自動變速箱。

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本次研讨會中的男主角之一,Rainer Wüst(上圖左一)便擔起了研發并應用PDK的重任。先是在924上進行測試,并且由團隊裡的一位電子工程師用簡單的彙編語言建立所需要的控制算法,因而,PDK就這樣具備了基本的功能。在1979至1980年間,正因為他與團隊的努力,讓PDK成為這個項目的優勝者,代号為2612的項目重新啟動。

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Type 2612 的内部構造,清楚看到紅色、藍色兩組離合片

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TYPE 2612 變速箱的橫截面工程圖

盡管80年代的條件相較以前好了不少,但這支小團隊,依舊面臨着很多需要解決的難題。先是測試的裡程,兩台924不停的進行測試,而團隊的負責人Helmut當時甚至自己把公司的配車944 TURBO換上PDK變速箱,每次開車過來都給Rainer提供一些回報。

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924測試用車

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944 也同樣安裝上了 PDK 變速箱,進行測試

Rainer也不放過任何一個推銷PDK的機會,找到了當時已經是奧迪負責人的費迪南德 皮耶希,邀請試駕後皮耶希對這新型的變速箱印象深刻,并讓保時捷為奧迪的S1 Quattro賽車生産PDK。後來皮耶希進入了大衆集團的董事會,并把很多帶有極緻工程理念的産品變為現實,譬如奧迪QUATTRO、布加迪威龍、VW XL1等等,DSG也正是在他執掌大衆集團的時期推出。Rainer甚至還認為,皮耶希就是推動PDK量産的人。

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時任奧迪品牌負責人的費迪南德·皮耶希,推動了 PDK 的發展

PDK 的測試并沒有停留在日常公路層面上,保時捷的工程師還是把它推向了極限,放在嚴苛的耐力賽以及拉力賽上進行。奧迪 quattro S1 拉力賽車以及保時捷的962 賽車承擔了這一任務。

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quattro S1 在拉力賽場所向披靡

相比,公路測試,賽道能直覺地展現 PDK的優勢。因為當時 962 也好,quattro S1 也好,同樣采用渦輪增壓引擎。發動機但凡在換擋時都會經曆轉速下跌,有經驗的車手會通過油門與離合器的配合來保持發動機的轉速,避免渦輪的壓力下跌。但使用了 PDK 後,車手便不需要考慮這些了,可以全油門加速而不需要松油門換擋,而且可以解放右手,在高速彎時能更精确地控制車輛的方向,換擋時踩油門也很省時。作為當年駕駛962賽車獲得勒芒24小時耐力賽冠軍兼 PDK 測試車手的 Hans Joachim Stuck ,在聊起 PDK 時,總有很多故事要跟我們分享。

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作為唯一的德國車手,Stuck 家住的距離研發地Weissach 很近,他在研發中心測試完後,會順路把測試車開回家,這又積累了數千公裡的測試裡程。Stuck 也回報了很多的意見,譬如把換擋機構以方向盤上的按鈕代替傳統的換擋杆,這樣可以確定車手在比賽時手完全不需要離開方向盤,對賽車的控制也可以更加的細膩。要知道,曾經作為 F1 車手的Stuck 表示,在 F1 單場換擋次數大概在 1300次,而耐力賽其實也差不多。PDK 可以為車手節省許多體力。

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當然,PDK 在早年的測試中也碰到過離合片過熱的問題,比賽過程中,幹式離合器時刻承受超過600馬力的沖擊,因而,比賽政策需要調整,而在短途賽上,裝備 PDK 的賽車不需要過多考慮過熱的問題,往往能壓榨更多的速度。而PDK也帶來了幸福的煩惱,由于賽車的圈速更高,對燃油的消耗也比手動變速箱更高,這在耐力賽裡意味着更多的進站次數,變相浪費了時間。保時捷想出了解決辦法,假如在直道上标準刹車點是300m,那麼駕駛PDK賽車應該在500m松開油門,讓車滑行至250m左右再才刹車,Stuck 表示這方法很有效。

盡管在拉力賽以及耐力賽場上,PDK 已經證明了它的價值。不過,民用市場直到 2009年,才看到了 PDK 的身影。我把這麼長的時間了解為,保時捷對産品的負責态度以及民用雙離合一些難以回避的問題,譬如幹式還是濕式、電控還是液壓控制,我們站在現實的角度來看當然能說PDK是完美的變速器,但在成為完美變速器之前,其實要經過長時間的探讨和研發。

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是以說,2008年後的保時捷車主是幸福的,他們可以享受到現代 PDK 所帶來的便利、性能以及高效率等等方面的優勢,而如今的 8速 PDK 除了性能、效率以及舒适外,也可以與電機搭檔實作p2結構的混動系統,進一步支援了保時捷在電氣化以及碳中和方面的發展。

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PDK也在得到進一步的發展,整合P2結構電機,為混動車型提供電氣化動力

既然PDK 的過去是在賽車運動中成熟,在民用公路跑車找到自己的舒适區,很自然,PDK 的未來又會是怎麼樣的?目前負責電動驅動及傳動系統的Christian Hauck表示,PDK維持在8速的檔位數目是比較理想的,最适合保時捷的産品。而TAYCAN創新性的2速變速器,其控制政策及起步政策也受PDK的啟發。即便現款的第三代PDK,保時捷也在采用不同的執行泵等零件,優化它的效率。

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時至今日,保時捷依舊在部分賽車上采用PDK雙離合變速箱

緊接着,我道出了長期以來的一點疑惑:不考慮賽事規則,為什麼當代的保時捷賽車會考慮序列式變速箱而不是 PDK?比如 911 GT3 Cup 為什麼不用 PDK?答案是:目前的序列式賽車變速箱針對輕量化結構和最大負荷(包括駛過高路肩或同時換擋等)而設計。和 PDK 傳動系統一樣,當全踩油門踏闆時,換擋也不會中斷牽引力。這類賽車變速箱沒有舒适性需求,也沒有降噪的需求,是以不适合路車。它們的服役周期也很短。

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而在更專業的範疇如 911 GT3 CUP,則采用輕量化的序列式變速箱

像 718 Cayman GT4 RS Clubsport 、911 GT2 RS Clubsport 和 935-19 是用的 PDK 傳動系統。相較于 GT 路車,它們的 PDK 傳動系統針對賽事的壓力與負荷作了更多調整。

結論是:PDK 傳動系統無疑是适合賽道的,但不是 911 RSR,911 GT3 R 或 911 GT3 Cup的首選。這些車首選更純粹的賽車變速箱。

鲸躍與當事人的快問快答:

能簡單分享下當時研發中最大的挑戰嗎?

Rainer Wüst:最大的難題就是這項技術的複雜性,以及各項部件的缺失。在當時,我們需要從零開始,自己制造所有的部件,從畫草圖,到生産壓力閥和密封環等系統研發所需零部件。慶幸的是,我們當時對這些零部件的想法都比較明确了。當然,今天這些東西都能很輕松就買到,但當時市面上什麼也沒有。

請問在 PDK 的日常使用中,離合會磨損得很嚴重嗎?就虛拟擋位功能而言。

Christian Hauck:因為我們采用的是濕離合,離合器并沒有實際的擋位,是以不會有這方面的擔心。也因為這一點,傳動系統的效率更好了,未來我們也會繼續這個模式。

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