不久前,Jatco广州分公司在自己十周年之际,邀请我参观Jatco广州工厂。我本人是VATCO车主,VATCO使用了Jatco提供的CVT变速箱,Jatco也算是我“娘家”的一半,欣然回应。

目前变速器技术发展迅速,双离合变速器、多齿轮变速器的趋势更加明显,但我仍然认为1.0~2.5是位移区间(更准确地说是100~250Nm扭矩区间),最合适的变速器形式是CVT。

评价变速器性能常用的两个指标,传动比范围和块精度。这两个环节有着无与伦比的优势,甚至是作弊般的存在。不用说CVT变速箱,也不用讨论变速顺畅性的事实。

扩大变速器传动比范围的方法有两种。扩大相邻齿轮位置的传动比,或增加块数。这相当于设计通往更高楼梯的楼梯,增加楼梯的足迹高度,或者增加楼梯的数量。但是前面的方法很难爬,相邻的隔间差距太大,齿轮交换顺利也很难照顾。例如,ESIN 4AT是吃块数有限的损失。后一种方法更容易发生,但制造楼梯的复杂性增加了。多齿轮传动增加,零件数量增加,需要控制体积。设计困难,成本必须上升。

但是,对于CVT变速器来说,宽传动比相对容易实现。另外,根据CVT的原理,CVT不受“变速”质量(实际上CVT没有换挡的概念)的影响,即使齿轮范围变大。

传动比范围,Jatco的CVT7 W/R(宽度范围=宽比),同时CVT7 W/R可以控制变速器的总体积。

宽齿比,最大的优点是在低速时能达到更强的减速增扭效果,提高速度。匀速行驶的工作条件可以尽可能降低发动机转速,从而降低匀速巡航油耗。但是降低变速比也有边际效应。在6.0 ~ 8.5之间,改善燃料消耗的效果明显。超过8.5的话,传动比对高速巡航燃料经济性的贡献不会太大。

理论分析回到理论分析,接下来我们要提高更多干货,科学论证CVT如何迎合消费者的需求,吹也要有合理依据。

首先,小排量发动机家庭对燃料消耗和动力反应性最敏感。燃料消耗比较好理解。使用这种小排量低动力发动机的车型,本身定位就是经济用小型车,车主对汽车成本比较敏感,油耗当然越低越好。需要提高速度的时候,对于大功率发动机来说,即使加速器的反应反驳者迟到,充足的动力储备也能完成该做的事。快船不怕开慢。(阿尔伯特爱因斯坦)但是对于低功率发动机来说,动力反应及时更重要,所以所谓的笨鸟首先要飞嘛。(威廉莎士比亚,哈姆雷特,动力,动力,动力,动力,动力,动力)。

那么,CVT如何减少燃料消耗并快速反应?

低油耗除了刚才提到的宽传动比引起的低巡航转速外,在变化无常的情况下CVT也能发挥作用。

请看比毕加索的油画更抽象的画。和等高线地图差不多。简而言之,这是一对发动机的燃烧效果分布图。颜色越接近红色燃烧,表示输出相同功率时消耗的燃料越少。丰田和本田的混合系统之所以省油,是因为发动机可以在高燃油效率区间(图中红色区域内)继续运行。

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然后大家在图中找一条粉红色色的线。它的定义,就是“发动机输出不同功率的最佳燃效工作点的集合”。用人话来说,黑线上的每一个点,都是输出相应功率下最省油的工况。如果有任何一套变速箱,能够让发动机的工况越接近这条黑线,这套变速箱的省油本领越强。

对于有n个挡位的变速箱来说,车速和发动机一共有n组对应关系。所以大家不难想象,发动机在实际工作情况下,只能与这条黑线做有限次相交,而无法长期重合。有限挡位变速箱的多挡位趋势,除了是为了让挡位之间衔接更加紧密之外,还有一个很重要的目的,就是为了让发动机可以更接近分红色线。

而对CVT变速箱来说,因为发动机转速和车速不存在线性关系,用专业一点的话来说就是“解耦”了,发动机终于不受车速限制,可以放飞自我啦。于是,CVT就可以让发动机一直在粉红色线边上蹭来蹭去,刷油耗。

对小排量发动机来说,稍微提速也经常需要降挡甚至是一次降多个挡来获得更多动力。但是如果发动机匹配的是有挡位的变速箱,降挡时发动机会从某个工作转速瞬间拉升到某一个转速,就会出现由于发动机转速突然拉升而导致的顿挫,就算降挡逻辑处理得比较好,也会有轻微的拉扯感。降挡品质和降挡的速度通常无法同时兼顾。

对CVT来说,kick down的动作并不像有挡位变速箱那样发动机转速像上台阶一般,只能从一个点“跳跃”到另一个点,而是像走斜坡那样可以实现平顺变化,所以kick down的过程也可以更加顺滑。这个先天优势可以让CVT变速箱“任性”地实现快速kick down。不服的各有机会可以试试斯巴鲁现款的2.5车型、本田雅阁2.0,动力响应好到让人无从投诉。

当然,CVT变速箱虽然这么好,但也有明显的局限性。能对应的发动机扭矩输出范围也比较有限,最大不能超过350Nm,在小排量高扭矩特性的涡轮增压发动机大行其道的当下,适配的范围有点窄。就像全新一代的奥迪A4L,就是因为其2.0T高功率版本扭矩达到370Nm而无法匹配CVT。

此外,CVT变速箱看似结构简单,但是要想做出一副好的CVT并不简单,这导致世界上能做出优秀CVT变速箱的企业也就那几家。

其中,负责实现无级变速的带轮,是CVT的核心技术。摩擦面肩负着传递扭矩、改变传动比这两个相互矛盾的职责,前者需要高摩擦力,后者需要一定的润滑性能。

于是:带轮的压紧力要恰到好处,钢带既要绷得住又不能卡死;带轮表面加工粗糙度既要快速挤出变速箱油实现高效传动;又要在变速的时候让钢带可以自由飞奔;靠两个摩擦面相互接触而不是齿轮啮合这种高效结构,带轮既要耐磨,保证几十万公里的行驶里程,带轮本身还要有很强的刚性,以Jatco为例,热处理阶段要对带轮进行真空渗碳……

CVT虽然可以解放发动机,但是发动机的匹配难度也随之而上升,内部消化也就是最好的出路了。Jatco的CVT产量就占据全球37%的份额,供货给日产、三菱、铃木和纳智捷;丰田(包括爱信)、本田、斯巴鲁,乃至奇瑞,也是自产自销的节奏。相对封闭的开发环境,才能实现发动机和变速箱的最佳配合。例如Jatco的CVT7 W/R,就是Jatco广州分公司专门为中国市场开发的,用来匹配日产HR16的1.6发动机,来进一步改善日产1.6车型的燃油经济性。

不过CVT也并非完美,CVT声音单调乏味,没有韵律感,这也许是我对CVT唯一不满的了。但是我自己想得很明白,家用车是不需要高潮迭起的发动机咆哮的。

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