看了一下《汽车之家》车型配置参数后,发现越来越多的车型都有了CVT(continuouslyvariable transmission)。大量使用的原因很简单:这种特殊形式的自动变速器技术成本较低、配套不复杂。大家在购买自动挡汽车时会被各种自动变速器名称弄晕,和大家分享一下有助于理解VCT的优势和短板,买到适合自己的车型。
1、CVT是怎样工作的?
CVT翻译成中文就是“连续可变传输”。如果把V(可变)去掉,剩下的CT(连续传输)就是我们随处可见常规传输方式:自行车的链条传输、压面机的动力传输…,只要是把动力从一个圆盘(轮子)传输到另一个圆盘的过程都可以称为“CT”。CT一般是固定转速传输,用两个大小相同(或者不相同)的圆盘传输时,转速是先设计好的,固定不变;如果需要随时改变传输的转速,就需要让两个圆盘的大小(直径)可以变化(CVT)。现在车用CVT采用的是驱动轮(圆盘)和被驱动轮的直径都可以随时改变的方式,我们先看看下面这张图:
这是目前常见的CVT实物图。驱动轮和被驱动轮之间有一副钢带连接,动力通过钢带从驱动轮传输到被驱动轮。钢带的长度是固定的,装配在两个轮子之间时,钢带的外侧和轮子的斜面接触形成静摩擦力,保证在钢带运行时可以最大限度的把动力从驱动轮传输到被驱动轮。需要改变传输转速时,驱动轮两侧的斜面变大(变小)、被驱动轮两侧的斜面变小(变大),通过圆盘直径的变化改变了两个轮子的转速。
(1)转速比
与其它变速箱具有数个分级转速比(档位)不同,CVT只有最大和最小两个转速比,两个转速比之间是“无级变速”方式传输。新日产在CVT变速箱后加了一个分级变速器,分为“两档”无级变速,把转速比范围拓展到3左右。
资料上介绍的CVT速比差异较大,最大的可以达到10:1、最小的只有2.5:1。选车时最好查一下目标车型的变速比,如果较低(3:1以内),行车时通常需要较高的发动机转速,变速箱发热的几率会比较高。
(2)传输控制
CVT的变速控制是通过一个“TCU”的电控制装置来实现的。通过驱动主动轮(和被动轮)的油压装置控制驱动轮一侧的圆盘靠近或拉开,改变传输带接触的圆周大小就可以改变传输比。
与其它变速器可以“跳跃”一两个档位换挡的情况不同,CVT正在改变传输比时,增大或减小“传输圆”是一个连续变化的过程。这个变化过程需要一定的时间,所以,加速时会感觉稍微慢一点;从换挡连续性的角度看,CVT是在“无感”状态下完成的,顿挫感等换挡不适的现象基本不存在。
(3)传输效率
CVT是“无齿”接触传输、存在传输带在驱动轮上“打滑”的问题,这是影响传输效率的主要问题。下面两幅图显示的是某机构在检测发动机输出动力和轮上动力:
轮上净功率是驱动车轮行驶的实际动力。在动力传输过程中有21%的动力在不同环节被损失,只有79%的发动机输出功率用于驱动汽车行驶。
这款车传输到车轮的净功率只有66.9%,约33%的发动机输出功率损耗在传输途中。
与有齿传输相比,CVT的无齿传输效率是比较低的,主要原因是传输带和传输轮存在“打滑”情况。无论是早期的橡胶传输带还是现代的钢质传输带还没有彻底解决“打滑问题”的有效机制,所以,这是一个创新洼地,希望看到中国汽车企业有所作为。
(4)耗油量
CVT变速箱的卖点之一就是省油。这是一个CVT变速器和手动变速器耗油量的比较:
表中8款车型中后3款的CVT耗油量略低于手动挡、前5款CVT的耗油量略高于手动挡。其实,CVT耗油量低是与其它类型的自动变速器比较而言,与手动挡耗油量比较是基本持平的。从另一个角度看CVT耗油量低是针对驾驶者而言,驾驶操作技术的熟练程度对于CVT车型的耗油量影响不像手动挡那样大,区别在于行车技巧,所以,CVT车型的整体耗油量水平就比较低。
2、什么人适合用CVT
到目前为止CVT主要应用在中小扭矩车型上,对于道路情况、行驶情况和驾驶者喜好还是有所差别的。
(1)道路情况
CVT型变速箱完全可以适合绝大多数道路的行驶要求,对于需要频繁换档的路况具有明显优势。然而,如果用于长途高速行驶,有齿变速器的传输会更加稳定、不会出现变速箱发热、耗油量也很低、在行驶过程中基本没有换档动作;对于道路条件比较差、长期满载行驶等情况时,有齿变速器车型优点更明显。
(2)驾驶员情况
CVT型汽车是对操控技术要求最低的变速器车型,其简单程度可以和现在的手机拍照有一比。对于把汽车视为交通工具的消费者来说,CVT车型确实能满足大家“驾驶简单化”的需求;对于需要从驾驶中获得操作乐趣的人来说,CVT过于简单的操作就很难满足人们展示各种复杂驾驶技巧的需求。CVT车型把以往“驾驶技巧+行驶技巧”模式简化成“简单行驶技巧”大幅度拓展了驾驶群体、使很多运动能力稍显不足的人士轻松步入驾驶圈,只要设计师们真正解决了可能发生“错把油门当刹车”的结构设计缺陷,就会有更多的消费者选择CVT车型。
3、CVT的种类
现实中还有几种CVT,有的是早期出现过、有的是刚刚出现,还有的是设计者正在构思中。这里简单和大家分享一下。
(1)早期的CVT
1958年荷兰DAF公司生产的DAF600轿车配置了“DAF双V型橡胶轮带式”CVT,可以视为现代CVT变速器的代表作。
目前的钢带(钢链)式传输带可以承受更大的扭矩传输和延长了使用寿命,原理并没有比这台最初的CVT有更大变化。
(2)KRG环无级变速器
这款变速器采用了两个相对的圆锥体传输扭矩,中间有一个圆环把一个椎体的扭矩传递到另一个椎体上,比CVT更加简单和廉价。KRG的详细说明可以看看范鑫编辑写的“半价CVT-KRG锥环无级变速器全解读”(《汽车之家》文章-技术-变速器),这款变速器已经使用在一款第五代福特嘉年华车型上。
(3)回转位移自动变速器
有一位网友曾经给我留言说他发明了一款听起来也属于“无极连续变速器”范围的新变速器类型,我没有看见过具体结构无法做出判断。这位网友是一位机械制造专业的“钳工”,提出的设计应该有一定的技术依据。
从介绍看,这项技术至少具有几个特点:连续传动、硬链接和变速范围大,如果真的适合汽车的动力输出需求,至少可以克服目前CVT扭矩承载低、软连接造成的效率较低等不足。
把这个还没有搞清楚的变速器技术拿上来介绍的原因很简单,总算有个中国人说自己发明了一个和现有变速器不一样的技术。现在只要是谈到汽车技术,清一色的是国外发明的技术,和中国人扯不上一毛钱关系。每年国家、企业、甚至个人都会在汽车技术方面投入大量资金,有的收到实效、有的也打了水漂;如果有企业愿意为这个听起来比较靠谱的技术投资、和这位发明者详细了解一下情况,没准还会有意想不到的收获。
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