【國王學苑】手排、自排、CVT─ 變速箱種類說明

圖片來源：BMW/Audi/Nissan

先前【國王車訊】透過「 FF？MR？RR？ 引擎擺放位置解析」以及「 前驅、後驅、四輪傳動─ 汽車驅動方式說明」兩個專題解釋了引擎擺放位置以及驅動方式對車輛所產生的不同影響，接下來則要介紹不同種類的變速箱，對於動力傳輸特性和效率之間的差異。

在介紹不同的變速箱之前，要先來簡單的說明「為什麼需要變速箱？」以內燃機引擎來說，因為內燃機只有在特定的轉速範圍內才能擁有最佳的動力輸出與燃油效率，所以需要透過不同齒輪比的檔位來讓車輛在不同的速度之下，仍然能夠讓引擎轉速保持在合理的範圍當中。

• 註：本篇將不會針對變速箱詳細結構與運作方式進行說明，之後將會再以專題形式詳細剖析各種變速箱的運作原理。

手排變速箱(Manual Transmission)

圖片來源：BMW

目前內燃機汽車所使用的變速箱類別當中，手排變速箱是最簡單耐用的一種變速箱，同時在所有類型變速箱當中也擁有最佳的傳輸效率(這裡指的傳輸效率是單就變速箱本身動力輸送過程的效率)。手排全名為「手動排檔變速箱」，顧名思義需要駕駛手動切換檔位，同時必須要以左腳控制離合器的做動來完成換檔動作。也因為如此，手排變速箱在動力輸出的換檔過程為「動力輸出→動力中斷(踩下離合器)→換檔→動力輸出(離合器接合)」。

圖片來源：Getrag

手排變速箱的傳輸效率依照不同的齒輪設計以及齒比，平均落在96~98%之間。由於結構簡單，所以手排變速箱通常也較輕，妥善率較高，也較為堅固耐用。更重要的是，手排變速箱需要駕駛投入較多的專注力，加上能夠隨心所欲的控制檔位變化，也有許多較為進階的操作技巧，這些都讓手排變速箱除了以上優點之外，還多了一種人與車之間的溝通和連結，而被視為駕駛樂趣的重要一環。

圖片來源：BMW

但是手排變速箱「雙手雙腳並用」的操作方式難度較高，手動換檔的過程因為動力中斷的關係也會導致較不平順的加速動態，雖然這些都只是小小的「不方便」，卻也是手排變速箱逐漸式微的原因。

自排變速箱(Automatic Transmission)

圖片來源：Jeep

若要細分，自排變速箱還能夠分為「自排」、「手自排」以及「自手排」。一般的自排變速箱是使用「扭力轉換器」取代傳統離合器來將引擎的動力輸送至變速齒輪，而簡單來說，自排與手自排的差異在於自排多半只有低速檔位，無法選擇各別檔位；手自排則能夠選擇各別檔位。不過，現在的自排變速箱多半都配有手動選擇檔位的功能，因此較少特別說明是自排或手自排，而是統稱為自排變速箱。由於扭力轉換器的運轉方式會帶有滑差，因此讓早期自排變速箱的傳輸效率大約只落在86%左右，但是隨著扭力轉換器以及自排變速箱齒輪不斷改良，現在的自排變速箱傳輸效率已經能夠達到86~94%之間。

圖片來源：GM

那麼「自手排變速箱」呢？雖然被歸類為自排變速箱，但是全名「自動手排變速箱」的自手排其實在結構上與手排變速箱一樣，只不過離合器是透過變速箱電腦進行控制，因此駕駛能夠在自動換檔模式與手動換檔模式之間切換。其中，自手排變速箱又可以分為「單離合器」與「雙離合器兩種，單離合器自手排的結構和一般手排幾乎無異，但是離合器做動交由電腦處理；雙離合器自手排則是有兩組離合器，分別處理奇數檔位和偶數檔位，藉此加快換檔速度。在技術逐漸成熟之下，現在市場上幾乎都是雙離合器自手排，單離合器自手排已經相當稀少。

圖片來源：Porsche

自手排變速箱的傳輸效率基本上和手排變速箱沒有分別，加上換檔速度極快，讓自手排經常出現在性能車與超級跑車上。自排和自手排變速箱的共同優點為操作上較為便利、變速箱由電腦控制可以依照不同的模式(Sport、Eco等等)調整變速箱做動的特性，而雖然早期自排變速箱的換檔頓挫感相當明顯，但是現在新的自排變速箱換檔已經能夠做到讓人幾乎感覺不到的程度。至於自手排變速箱與自排變速箱的共同缺點都是結構較為複雜、體積較大、重量較重，以及無論製造或維修的成本都較為高昂。

無段變速箱(CVT)

圖片來源：Nissan

無段變速箱的英文全名為「Continuously Variable Transmission」，直譯就是能夠連續變速的變速箱。CVT這種傳動機構早期導入汽車工業時，被認為是相當前衛且先進的變速箱。結構上，CVT是使用兩組普力盤以及一條鋼帶來改變齒比，進而達成變速的效果，所以CVT變速箱並沒有所謂的「檔位」。CVT變速箱有著結構簡單、變速過程線性且平順的優點，而因為無須換檔，所以能夠在動力不中斷的狀況之下讓引擎維持在最有效率的轉速區間，進而達成良好的油耗表現。

圖片來源：Toyota

雖然因為運轉方式而能夠達成優異的油耗，但是CVT變速箱的傳輸效率依照不同的設計，僅落在75~88%之間，加上CVT變速箱普遍無法承受較大的動力輸出，因此搭載CVT變速箱的車款常會讓人感覺孱弱無力。除了傳輸效率低，CVT變速箱的優異油耗通常也僅限於市區這種中低速的環境，這是因為普力盤的齒比變化有限，因而讓CVT變速箱較難擁有非常疏的齒比，造成高速油耗和自排或手排變速箱相比之下並沒有優勢的情況。另外，雖然CVT變速平順被視為優點，但是對於不少人來說，少了換檔的感覺也成為CVT變速箱的缺陷，因此現在許多CVT變速箱才會多了檔位模擬的功能，讓變速箱能夠營造出類似換檔的感覺。

圖片來源：Subaru

然而，在自排變速箱不斷發展之下，油耗表現、傳輸效率以及換檔平順度的表現都已經持平甚至超越CVT變速箱，因此CVT在多數車廠眼裡已經是沒有優勢的科技。目前只剩下日系車廠包括Toyota、Subaru、Honda以及Nissan在持續生產CVT變速箱，而當中有很大一部份的原因是日本當地的用車環境確實相當適合這種類型的變速箱。