Первые многоступенчатые трансмиссии (АКПП) появились в 2013 году и были представлены на Франкфуртском автосалоне на автомобилях BMW и Land Rover. Немецкая фирма ZF тогда показала автомат с 9 ступенями, и многие гадали, зачем нужна эта гонка за количеством планетарных рядов, если на тот момент обычные 6-ступенчатые автоматы еще не выработали свой потенциал усовершенствования. Но автопроизводители смотрели в будущее, и без новых АКПП с большим количеством ступеней невозможно было приблизиться к выполнению новых экологических стандартов по выхлопу вредных веществ в атмосферу. Позднее многие компании взялись за разработку многоступенчатых трансмиссий. Американцы принялись устанавливать 8-ступенчатые коробки и показывали даже 10-ступенчатые экспериментальные агрегаты. Однако через пару лет стало ясно, что увеличение планетарных рядов не может проходить бесконечно. Пределом развития трансмиссий была названа конструкция с 9 передачами. Почему так произошло, разбираемся во время теста нового Cadillac XT5.
Гонка за числом ступеней
Кроссовер Cadillac XT5 продается в России с 2016 года. Вместе с 6-цилиндровым мотором раньше трудилась 8-ступенчатая коробка, которая и так считалась современной и экономичной. Однако после рестайлинга машина получила новый автомат с 9 ступенями. Это своя разработка General Motors, которая предназначена для машин с поперечным расположением двигателя и трансмиссии. Вместе с коробкой в Россию поставляются 2,0-литровые турбированные моторы мощностью 200 л. с.
Переключения передач происходят настолько плавно, что процесс их смены почти не замечаешь. Машина плывет над дорогой, а на приборной панели лишь видишь, как меняется цифровое обозначение ступеней. В этом отношении коробка дарит большой комфорт.
Частая «нарезка» АКПП GM Hydra-Matic 9T50 позволяют выбрать правильное передаточное отношение, помогающее мотору в городе и на автостраде держаться в наиболее приемлемом режиме работы с точки зрения потребления топлива. То есть мотор не должен превышать отметку в 2 тыс. оборотов. Как только стрелка тахометра подбирается к этой заветной цифре, то происходит смена ступеней.
У 6-ступенчатого автомата потенциала экономичности хватало до 70 км/ч, а дальше приходилось крутить мотор и сжигать топливо. У 7-ступенчатого робота DSG набора ступеней хватает, чтобы в максимально экономичном режиме ездить до 80 км/ч. А у прогрессивных 8-ступенчатых агрегатов можно было дотянуть до 90-100 км/ч.
У Cadillac XT5 с 9-ступенчатой коробкой хватает потенциала трансмиссии, чтобы ехать на скорости примерно 110 км/ч с оборотами мотора, колеблющимися ниже 2 тысяч. Для сравнения: старый 6-ступенчатый автомат GM Hydra-Matic раскручивал мотор на этой скорости до 2890-3100 об/мин.
Трансмиссия GM Hydra-Matic 9T50 обладает диапазоном передаточных чисел в 7,6 (от 4,69:1 на первой до 0,62:1 на девятой передачах). Если сравнивать ее с 6-ступенчатыми коробками с диапазоном 6,0, которые шли на другие модели концерна, то экономия топлива достигает примерно 16%.
При сравнении американской кообки GM Hydra-Matic 9T50 с японским 8-ступенчатым автоматом Aisin AF50-8, который шел на предыдущую генерацию машины, разница не настолько значительна. Трансмиссия имела диапазон передаточных чисел, равный 7,0. То есть с аналогичным мотором она по экономичности проигрывает лишь на 3-5%.
Предел возможностей
В целом такой результат вполне оправдан. Но вот обоснованна ли дальнейшая гонка за количеством ступеней? General Motors уже ставит на Camaro и Corvette 10-ступенчатую трансмиссию с продольным расположением. Эта коробка оказалась лишь на 6% эффективнее. Весь ее потенциал можно реализовать лишь на специализированных автодромах. На дорогах общего пользования при разрешенной крейсерской скорости в 110 км/ч коробка почти не выигрывает по экономичности у 8-ступенчатого аналога. А на автострадах, где можно ехать 130 км/ч, такой автомат приближается по топливной экономичности к GM Hydra-Matic 9T50.
Тем самым инженеры уже заговорили о достижении предела возможностей автоматических трансмиссий. Первым об этом стали говорить представители немецкой ZF, поставляющей трансмиссии на BMW, Land Rover, Jeep и на другие бренды. По их мнению, экономия в 3% уже не оправдывает вкладываемых средств в разработку новых коробок с 11 и даже 12 ступенями. Они могут быть эффективными только на запрещенных в большинстве государствах скоростях свыше 130 км/ч. Между тем, чтобы ездить так быстро, нужно иметь мощные моторы, способные развивать 150 и более лошадиных сил, а они в свою очередь требуют расхода топлива.
На высоких скоростях сопротивление воздуха растет в зависимости от «квадрата» скорости, отчего потребление топлива после 100 км/ч резко возрастает. Сжигать топливо становится бессмысленно. Поэтому производители намерены остановиться на 9-ступенчатых и 10-ступенчатых автоматах и будут продолжать совершенствовать их конструкцию. Если же понадобится сделать коробку с более широким диапазоном передаточных чисел, то это можно осуществить с помощью вариаторов. Они уже сейчас могут плавно изменять передаточное отношение в рамках 7,0 единиц передаточного отношения, что сравнимо с 8-ступенчатой гидромеханической АКПП. Кроме того, вариаторы дешевле в производстве и проще в обслуживании.