Как DSG захватила мир спортивных авто

За десять коротких лет автоматизированные коробки с двумя сцеплениями превратились из посмешища во всемирную победу. Такая коробка передач действительно способна сделать автомобиль быстрым и комфортным одновременно.

В течение большей части истории автомобилестроения автоматическая коробка передач вызвала немало проблем. Первые автоматические коробки передач были безжизненными, они перегревались во время жесткой езды и теряли большое количество мощности по сравнению со своими механическими собратьями. Попытки создания высокопроизводительной автоматики были неудачны, с резким переключением передач и ужасающей производительностью на низкой скорости.

Читайте также: DSG против АКП: что лучше

Классический автомат

К 2003 году большинство автоматических трансмиссий имели гидравлический привод. В этих «традиционных» автоматах нет фрикционного диска или сцепления между выходным валом двигателя и входом коробки, как в механической коробке. Вместо этого заполнен жидкостью диск, известный как гидротрансформатор, который передает крутящий момент от двигателя к трансмиссии.

Ускорение двигателя вращает гидравлический насос в коробке, а центробежная сила толкает жидкость к внешнему краю гидротрансформатора. Там жидкость проходит через ребра на вращающейся турбине, передавая мощность трансмиссии. Другой ребристый диск, известный как статор, перенаправляет жидкость в центр корпуса для повторной прокачки через турбину. За гидротрансформатором переключением передач занимается планетарный редуктор, контролируемый гидравлическим давлением и скоростью.

Классический гидромеханический автомат до сих пор остается комфортным типом трансмиссии.

Вариации этой конструкции появились на массовом рынке с начала 1940-х годов с появлением GM Hydra-Matic. Для прогулочных круизов он был лучшим выбором в течение десятилетий. Водителям спортивных автомобилей это не помогло. Существует пауза между начальным нажатием педали дросселя и ощущением движения автомобиля, поскольку для создания гидравлического давления в трансмиссии требуется некоторое время. Высокоскоростные гидравлические системы высокого давления создают много трения и тепла, оба – враги высокой производительности.

Потеря эффективности особенно заметна в старых автоматах, которые передают только 85% мощности двигателя на дорогу по сравнению с 97% для механической коробки передач. Кроме того, сложность гидравлических автоматических наборов планетарных передач означала, что большинство автоматических коробок имели меньше передач, чем современные механические трансмиссии.

Первые попытки автоматизировать механику

В конце 1990-х годов в потребительских автомобилях стали доступны более усовершенствованные «автоматизированные ручные» коробки, чтобы преодолеть разрыв между традиционными тремя педалями и «сухими коробками». Самой заметной из них была, пожалуй, коробка передач F1 Edition у Ferrari F355, которая стала первым случаем, когда ныне распространенные подрулевые переключатели были замечены в Ferrari.

F355 использовал систему Magneti Marelli Selespeed, которая являлась настоящей шестиступенчатой механической коробкой передач под обшивкой, сцеплением и всем прочим. Коробка передач Selespeed использует гидравлические приводы каждой передачи, а также электронную гидравлику сцепления для переключения между передачами так же, как это делает человек. В том же году BMW выпустила схожую систему под заглавием SMG.

Попытки механизировать обычную механическую коробку и привод прививки были неудачными почти у всех производителей.

Коробки передач обеих компаний страдали от одинаковых недостатков: хотя они хорошо работали в экстремальных режимах — Selespeed был почти вдвое быстрее водителя-человека, переключая передачи быстро, они страдали от плохой производительности на низкой скорости. Обе системы были ужасными во время отката и остановки, с большим количеством качания и дрожания. Переключение передач на низкой скорости казалось слишком нервным, и комфорт в городе тускнел на фоне традиционной гидравлической автоматики. Это не дало автоматизированным коробкам обрести популярность.

Двойное сцепление

В 2003 году Volkswagen выпустил R32 Golf. R32 предложил свой взгляд на автоматизированную механическую коробку передач, которую VW назвал Direktschaltgetriebe, или Коробка передач с прямым переключением передач. Эта трансмиссия, более известная по аббревиатуре DSG, была значительно усовершенствована, чем добавление соленоидов к стандартной механической коробке передач.

Коробка с двумя сцеплениями сложнее и тяжелее обычной механики, но может переключаться быстрее других типов трансмиссий

DSG разделяет трансмиссию на две группы передач (обычно нечетную и парную + реверс) на двух вложенных валах, один из которых вращается внутри другого. Маховик двигателя вращает корпус, содержащий два сцепления. Каждое сцепление зажимает один из приводных валов. Когда автомобиль трогается с места первой передачи, механизм переключения фиксирует первую передачу, а сцепление на внутреннем карданном валу включается.

Схематически у DSG нет ничего слишком сложного

Затем DSG готовится к следующему переключению, фиксируя вторую передачу на месте на внешнем карданном валу. Когда нажать на лепесток переключения на повышенную передачу, наружная муфта карданного вала выключается, а внутренняя муфта вала становится на место. Поскольку для переключения передач используются два сцепления и два полностью отдельных вала, компьютеру гораздо проще плавно передавать мощность от одной передачи к другой, поскольку он синхронизирует скорости между передачами как можно точнее перед переключением передач.

При переключении на низшую передачу трансмиссия отпускает передачу, а сцепление захватывает противоположный входной вал. Компьютер коробки передач координирует работу с ЭБУ двигателя для мгновенного сброса дроссельной заслонки, чтобы привести только выбранный вал к нужной скорости, а затем механизм переключения фиксирует переключение передач.

Первая волна VW DSG была с мокрым сцеплением, но в течение одного поколения они перешли на более простое и надежное сухое сцепление. В обмен на незначительное увеличение веса, DSG сокращают время переключения в десять раз, от 500 миллисекунд для человека до менее 50 миллисекунд для компьютера DSG. Это исключило вероятность пропуска передачи, поэтому коробки с двойным сцеплением являются популярным выбором в относительно динамичных автомобилях.

Много проблем

Первые серийные DSG испытывали немало проблем. Они все равно не обеспечивали того комфорта как традиционные автоматы. Особенно досаждало водителям дергание в спокойном режиме вождения, например при неспешном передвижении в пробке.

Были существенные трудности с надежностью. Первые DSG ездили очень мало (около 100-150 тысяч километров), после чего требовали вмешательства механиков. Были проблемы с ремонтом – не все мастерские могли справиться с DSG. Кроме того, коробки не могли переваривать большой крутящий момент, что очень ограничивало возможности тюнинга двигателей и использование их на мощных авто.

Для преодоления большинства серийных болячек DSG понадобилось более десяти лет. За этот период коробка нашла свою нишу.

Впрочем, всего за 15 лет большинство проблем с DSG инженерам удалось преодолеть. Сегодня 60% Porsche 911 продаются с коробками передач с двойным сцеплением. Скорость, с которой DSG захватили мир спортивных автомобилей, впечатляет, учитывая, что большинство автомобильных технологий совершенствуются десятилетиями. Однако для более комфортного передвижения многие автопроизводители продолжают использовать классические автоматы.

Тем не менее, всегда найдется место для трех педалей: любители настоящего драйва привыкли держать все под своим контролем. Так, механическая коробка требует от водителя гораздо большего умения и в абсолютных цифрах на прямой или на кольце машина с DSG может быть более быстрой. Но вряд ли она способна доставить столько же удовольствия от управления, как старая добрая механика.