美国人是如何对自动变速器进行动力改装的

文：齐明

对汽车的动力改装在美国是一个很大的市场，因为跑在马路上的拉力赛车，以及只有直道加速的1/4英里拉力赛车都吸引了很多汽车改装爱好者。这类动力改装车多数都使用自动变速器，由于发动机的动力进行了提升，自动变速器的多个核心部件都需要进行相应的升级，这其中涉及到很多专业技术。大部分这类专业技术目前在国内基本还是空白，我们在这里仅做一些初步的介绍，以期国内读者管中窥豹，时见一斑。

汽车的动力升级主要涉及发动机和变速器，变速器不进行相应的动力升级就一定会变得短命。首先，选择合适的变速器进行升级非常重要，不同的变速器由于其内部设计的特点决定了它可以传递扭矩的极限。目前国内很多常见的家庭用车，使用的变速器都不适用于大排量发动机所产生的扭矩，比如迈腾1.8T发动机最大功率为179马力（约133 kW），奔驰E级2.0T发动机最大功率为184马力（约137 kW），尤其是家用轿车使用的CVT或者DSG变速器，其设计特点是节能省油，而非传递大扭矩，因此采用这类变速器进行动力升级将会事倍功半，并大幅缩短变速器的使用寿命。

相比之下，有些变速器则适合动力升级改装。比如图 1中这款来自美国的改装车，这款1971年款雪佛兰大黄蜂跑车（Camaro）在2018年经动力改装后，具有近540马力（约400 kW）的动力，它的一个秘密武器是采用了经动力改装的高性能4L75E变速器和高性能的多片式锁止变矩器。由于成熟的改装技术，这款车的动力改装只用了48个小时。

图1 经动力改装的1971款雪佛兰大黄蜂

图2中这款经动力升级的著名的通用C Syclone皮卡，最早亮相于2017年美国Optima终极公路汽车挑战赛，改装后它的动力近900马力（约670 kW），拥有1 356 N·m的最大扭矩。它使用了经典的通用4L60E变速器，在经过了最高级别的高性能改装后，这款变速器可以轻松应付如此大的发动机动力。

图2 高性能改装后的GMC Syclone皮卡

值得一提的是，很多动力改装车都改用通用在二十世纪五六十年代推出的2挡液控自动变速器POWERGLIDE，虽然在普通汽车上早已不用二挡变速器，但POWERGLIDE由于其高强度和简洁的结构，一直在泥地拉力赛车（MUD RACING）和疯狂大脚卡车（MONSTER TRUCK）比赛中被广泛使用（图3）。

目前使用POWERGLIDE变速器的最快加速世界纪录是在2011年由澳洲人Campisi创下的，经他改装后的福特双涡轮野马跑车，5.95 s就达到416 km/h的车速，其加速度超过19.42 m/s2，差不多相当于2倍的重力加速度！这是一个什么概念呢？我们拿宝马5系作为比较，宝马5系0-100 km/h的加速时间为8.24 s，加速度为3.37 m/s2，可以想象这个差距有多大。即便是宝马加速最快的车型M760Li xDrive，其0-100 km/h的加速时间最快为3.7 s，相应的加速度为7.5 m/s2，依然无法与之相提并论。图4所示的是高性能改装的POWERGLIDE变速器，简单的结构可以承受近2 087 kW（2 800马力）的发动机动力，真可谓“简约而不简单”。

图4 高性能改装后的POWERGLIDE变速器

图5 增强的POWERGLIDE输入轴

现在我们来介绍一下美国的改装行业是如何对这些经典的高性能拉力赛车变速器进行升级改装的。本文先来介绍POWERGLIDE变速器，以后有机会再介绍使用更广泛的通用 4L60系列变速器。

在改装前，技术人员一般需要先根据车辆的马力和比赛类型，以及客户能承受的成本，将改装方案分成不同级别。如果客户预算有限，而且车辆的动力在1 500马力（约1118 kW）以下，一般用在1/4英里直道拉力赛中，可以采用经济型的改装。如果车辆动力不超过2 000马力（约1 491 kW），需要用在1/4或1/8英里直道拉力赛或者泥地拉力赛中，可以采用中度改装，在成本和性能之间达到一个平衡。如果改装预算充裕，汽车动力超过2 000马力，则可以采用极限改装，这样的变速器不仅可以用在上述的直道拉力赛中，而且还可以用在动力要求更高的疯狂大脚车上。

POWERGLIDE变速器正因为结构简单，因此可以有很多选项将它的强度提升到更高等级。不论上述哪种改装级别，在POWERGLIDE变速器上的动力改装都会涉及到这几个方面：输入轴、定子轴、伺服器、离合器鼓、行星轮，当然还有变矩器。下面我们分别介绍。

1.输入轴

变速器动力改装中最重要的零件就是输入轴了，将大幅提升后的发动机动力传递到变速器，并非是一件容易事。在拉力赛道上，标准变速器上的输入轴很容易被强大的扭矩打掉花键齿，或者直接被扭断。因此输入轴需要重新设计和制造，以便能承受极端情况下的大扭矩。图5所示的是经济型改装所使用的增强输入轴，其强度远高于普通量产变速器的输入轴。而最高级别的改装则使用增粗的2.86 cm（1.125英寸）直径的输入轴来取代标准的2.54 cm（1英寸）直径输入轴，从而可以额外提升35%的强度，但增大的直径也使安装难度提升了。

图6 增强的定子轴

2.定子轴

当输入轴增强后，相应的用于支撑输入轴的定子轴也需要一起增强，不仅是整体的强度增加，而且在花键部分也需要提升强度，因为定子轴需要给予变矩器内的导轮以坚实的支撑（图6）。增大的发动机动力会对变矩器导轮产生强大的扭矩。当然，使用增粗型的输入轴，也要配以增粗的定子轴。

3.伺服器

伺服器是用来接合与释放离合器制动带的。然而POWERGLIDE的伺服器在设计上就先天不足，远远不能满足大扭矩的应用需要，常常导致制动带失效，输入轴断裂。伺服器的活塞和销子，以及回位弹簧都需要重新进行设计，同时伺服器销子容易在弹簧的偏力下，在伺服器活塞中发生卡滞或偏磨。正是由于伺服器的这些使用缺陷，使POWERGLIDE变速器多年来一直遭到用户的诟病，导致不少动力改装者开始放弃POWERGLIDE变速器转而寻找其他替代变速器。因此在POWERGLIDE变速器的高性能改装上，伺服器必须更换为结构上更为合理的替换产品。图7所示的是具有革命性改良设计的高性能POWERGLIDE伺服器，一举消除传统伺服器的所有缺陷，使POWERGLIDE的伺服器可以像其他现代伺服器那样，做到稳定可靠的液压控制（比如4L60）。

图7 重新设计的伺服器

图8 高性能10片式SMART-TECH离合器

4.离合器鼓

由于变速器需要传递超大的扭矩，传递的实际扭矩会超过普通的离合器可以传递的扭矩极限，因此离合器会出现打滑而被烧毁。因此必须使用具有超大强度和超大传递扭矩极限的离合器，而不是仅仅使用更耐热的摩擦片。图8中的使用Smart-Tech技术的高性能离合器零件，采用了全新的设计，使用了增大的活塞和10片摩擦片、10片钢片的离合器设计，最大程度地挖掘了离合器的传递效率和扭矩极限，并能更好地对摩擦片进行有效散热。同时离合器鼓的材质和设计强度都需要提高，以防止高压下离合器鼓出现开裂。

5.行星轮

在赛车变速器中，普通的量产行星轮就像定时炸弹一样会随时失效。在寻找替代产品时，如果想找到一种可以应对各种情况的行星轮，那结果一定是令人失望的。常用的行星轮分1.80、1.69和1.58三种传动比，如果预算有限，那通常1.80传动比的行星轮就能有很令人满意的效果。如果是2 000～3 000马力的大发动机，那么图9中所示的传动比1.58的终极行星轮就是目前世界上最好的选择，即便是在最极端的工况下也能达到最好的耐用性。这种设计采用了SONNAX齿圈稳定系统，可以防止倒挡离合器片的振动和断裂。

图9 传动比1.58的终极行星轮改良套装

图1.高性能POWERGLIDE变矩器的增强部位

6.变矩器

如果向供应商订购一台高性能变速器，通常是不带变矩器的，因为变矩器需要根据发动机的动力来选择其失速值（stallspeed），即不同的发动机需要不同的变矩器来匹配。对于跑车和赛车的变矩器，由于其转速很高，普通的变矩器是不能承受内部压力的。因此，高性能POWERGLIDE变速器需要一台高性能的变矩器，其核心部位就是变矩器的前盖和它的泵轮轴颈，因为在超高转速下，普通变矩器这两个部位在内部液压的作用下会往两边鼓出，犹如气球一样变形，从而影响到内部间隙，导致轴承等零件提早失效。因此高性能变矩器一定会采用加强设计的前盖和泵轮轴颈，以防止变形以及前盖的开裂，尤其是前盖部分，必须由整块钢材机加工而成，而不能冷冲压成形，因为残余的内部应力会在日后导致开裂。

另外，POWERGLIDE主要用于短距离拉力赛车，需要的是增大扭矩，而不是降低能耗的锁止离合器，因此POWERGLIDE变矩器是不带锁止离合器的，因此这类拉力赛车是不适于在公路上长距离行驶的。对于公路车，通用的4L60E系列变速器则是更好的选择。还有一点，涡轮轴颈也需要使用特别加强的设计，否则超大的扭矩会将花键齿打落。

除了以上各个关键部位，高性能POWERGLIDE变速器还可以在摩擦片、油泵、油底壳、滤网、制动带、散热器等方面进行改良提升。由此可见，变速器的动力改装是需要非常专业的技术和配套产品的，绝非仅仅更换一下摩擦片那么简单。