CVT是世界三大主流自动变速器之一,奥迪在2016年以前的A4L、A6L等支柱车型被广泛使用,2016年以后开始将CVT改为双离合器。当然,奥迪的顶级A8采用了蔡某部的8AT。相反,CVT受到日本界的喜爱。目前日系2.0升以下的自动挡采用了丰田、本田、日产、三菱、斯巴鲁等几乎相同的CVT,日本不缺乏AT变速箱技术,但日系很多企业仍然倾向于CVT。那么,CVT的优缺点是什么?这篇文章将和大家详细分析一下。
CVT的前世今生
据说CVT的结构最早来自著名画家达芬奇。据说,当时达芬奇大张旗鼓地拍着额头,在草稿上绘制了CVT的结构图。事实上,达芬奇当时也只是设计了连续变速的构想。那个时代没有汽车,所以达芬奇可能也不知道这东西能干什么。
真正的棘轮钢带CVT设计于1958年,法裔Hub van Doorne博士成功研制出一种名为Variomatic的双V型橡胶带CVT,并安装在DAF制造的Daffodil轿车上这条橡胶皮带使用两条平行,但能传递扭矩和耐久性的都不令人满意。
1984年2月,日本富士重工开发了“世界上第一款电子制鱼电磁离合器型无段变速器CVT”,1987年7月,搭载于第一代JUSTY汽车。这是世界上第一辆装有这种棘轮钢带类型CVT的量产车。所以日裔的CVT援助实际上是斯巴鲁。
1990年以后,日产成立了Jatco(又称Jatco),主要生产CVT变速箱,其第一代CVT技术是从斯巴鲁买来的。
2000年,奥迪推出了基于链的multitronicCVT,该产品使用湿式多离合器,使用链传输,链来自舍弗勒的luk。从2000年到2016年,这种CVT变速器的A4、A6也是奥迪的明星车型。2016年以后,奥迪开始全面更换湿的双离合DSG。在这里,除了问奥迪使用CVT时为什么没有被喷外,文章最后我还会结合CVT的优缺点进行全面分析。
在此期间,CVT技术在日本取得了很大进步,日产的子公司GATT对CVT的研发ampD投资持续,丰田旗下的情书也开始供应CVT,本田也开始直接生产CVT,斯巴鲁在2009年也推出了基于链条的lineartronic CVT。由此,日系形成了对其中小位移全面采用CVT的格局。
无级变速器结构原理
CVT实际上有很多。目前广泛用于家用汽车的CVT是利用钢带或链条传递动力的结构。其原理是将链条或钢带系在两个锥形轮上。其目的是通过电气控制或液压装置调节两个锥形车轴内的距离,使其发生变化并持续拧紧,从而改变套在最轮子上的钢带或链条内径,从而达到改变传动比的目的。脊椎轮紧紧按压钢带或链条,在变速箱油的辅助作用下形成可靠的静摩擦力,实现动力传递。
从结构上看,CVT可以分为两个部分,第一部分是发动机和变速器之间的缓冲器、保护和动力传动部分,通常是液压变送器或多个离合器。
液力变矩器内部有锁离合器板,共有两种状态,启动和刹车停止。
时,锁止离合器处于分离状态,避免瞬间大扭矩和反向传递。
而奥迪采用的多片离合器实际上和液力变矩器起到同样的作用,在起步时处于分离→半联动→结合过程,速度稳定后一直处于结合状态,而在刹停时则进行结合→半联动→分离过程。相对来说,液力变矩器保护能力更好、耐久性更好的优势,而多片离合器则传递效率、动力 传递方面具有优势。
第二部分是锥轮和钢带(链条),原理很简单,就是通过液压控制锥轮,改变内径距离。达到改变传动比的目的目的。
CVT的倒档是通过行星齿轮组实现的,在输出轴部位设计有一个行星齿轮组负责改变动力传递方向,实现倒档功能。
链条式CVT和钢带式CVT的区别
这里需要特别强调的是,无论钢带式cvt还是链条式cvt,其专利都在德国人手里,钢带目前的专利属于博世,而链条的专利则属于舍弗勒的luk。在众多的cvt生产厂家中,只有日本本田可以自主生产钢带,其它的公司都只能向博世或luk采购,当然,也是在博士的授权下生产的。目前,博世的钢带装车量已经远远突破1000万辆。
从结构上来看,钢带式CVT是以柔性钢带为基础,在上面集成了几百片钢片,利用“推”的方式传递动力。这时因为钢片不容易变形。
而被奥迪和斯巴鲁所采用的则是链条式CVT,由一个个柱销链接链条而成,采用“拉”的方式传递动力,其中主要的拉力由柱销承受。相对而言,链条的可承受扭矩更大,但是噪音要大一些。
CVT的优点
- 省油、平顺
CVT采用摩擦传递动力,传递效率相对低,只有71%,但是CVT却比较省油,总体上可以和以及8AT的油耗表现媲美,这是因为CVT没有物理档位,可以允许发动机始终工作在最佳功率输出转速,而且在变速时发动机转速比较稳定,不会产生转速波动,因此非常平顺且省油。
- 成本低
CVT结构简单,零部件数量少,比6AT的零件数少20%。零件数量少,其制造成本也相对更低。或许这才是日系偏爱CVT的主要原因。
- 容易匹配
传统的带有物理档位的at变速箱或者双离合变速箱,变速箱和发动机匹配是一个复杂的系统工程,档位数量越多,匹配工作量就越大。虽然国内很多车企也采用了采埃孚的8AT或爱信的8AT,但是表现确和合资产品相差一大截,总能感觉到顿挫感,这实际上就是匹配水平不够导致的。由于采购数量比较少,爱信或者采艾孚,根本不可能为这类公司进行专门设计或者匹配。而对于cvt来说,这种匹配就简单得多,甚至说只要可承受扭矩够用,完全可以实现全自动匹配。因此,CVT变速箱可以很容易地应用到众多的车型上。这也是很多日系车更愿意采用CVT的主要原因之一。
- 体积小
CVT变速箱的外形尺寸非常小,一方面,锥轮和钢带或链条已经可以进行小型化设计,阀体等结构尺寸也比较小,这更有助于在狭小的车身上放置,节省有效空间。
- “”换档”动力不中断,持续加速
液力变矩器内部的锁止离合器结合以后,CVT会加速状态,无论加减速,或者发生加减“档”(模拟档位),动力始终持续传递,这样可以在一定程度降低油耗,实际上CVT的加速成绩并不慢,同样是2.0T涡轮增压发动机,采用双离合变速箱的迈腾380TSI 0-100的加速成绩大约为7.2秒,而采用CVT的天籁加速成绩已经轻松迈入6秒大关。其秘诀也就在于CVT可以持续加速上。2015年斯巴鲁森林人STI版本(2.0T 匹配cvt)0-100 的加速时间为5.13秒。
CVT的缺点
- 高速油耗表现欠佳
CVT之所以省油是因为可以在中低速域实现连续可变传动比,不会给发动机的动力输出形成羁绊,因此,虽然CVT采用摩擦传递的效率比较低,却仍然可以有非常好的油耗表现,但是在高速上时,传动比已经达到最大,这种连续可变的传动比的优势就不再有了,而摩擦传递效率低的缺点,也就凸显出来。因此,相对而言,CVT在高速上油耗的表现欠佳。
- 瞬间动力响应性差、加速感一般
带有物理档位的AT变速箱在急加速时,往往可以瞬间降低几个档位,增加发动机输出功率和扭矩,而为了避免打滑,CVT在急加速时,发动机ECU会对发动机动力进行一定的限制,等待液压系统控制锥轮改变传动比,这就使得CVT的瞬间动力输出表现比较差,加速感也相对一般。当然,加速感一般并不是说加速能力一般,实际上,在0到100的测试中,CVT往往可以更容易获得更好的成绩,这是因为CVT在换挡过程中并不会中断动力传输。可以持续不断地发力。
CVT是否会打滑?
很多人车评人一提起CVT就喊垃圾,可是这些人有几个真正的开过CVT呢?早期的CVT的确会打滑,不过现代的CVT是不允许打滑的,CVT的链条、钢带和锥轮只允许有少量的滑移量。对于钢带、链条或锥轮来说,只要打滑就意味着会破坏静摩擦,会产生剧烈的磨损,实际上这也就意味着CVT已经报废。
Cvt的冷保护是怎么回事?
CVT在低温寒冷地区的确存在冷保护,这种冷保护一共有两个阶段:
第一阶段是为了保护变速箱,因为变速箱低温下变速箱油无法起到增加摩擦力的作用,表现为变速箱液力变矩器不锁止,加速无力、限速,不升档,特别是一些极寒的东北冬季,冷保护大约会持续2公里以上,当水温50°以后,冷保护会消失。
而第二阶段是为了保护发动机避免失温,因为开启暖风后,发动机会迅速降温,这会降低发动机的燃烧效率增加磨损,为了使发动机迅速升温,开启暖风以后,发动机转速会升高。这是一种保护措施,这个阶段需要持续到水温超过82°才可以解除。
CVT的可承受扭矩为多少?
根据公开的资料,小型钢带的的最大可承受扭矩为250-300牛米,链条式CVT可持续承受的扭矩为500牛米(斯巴鲁),而大型钢带式CVT的最大可承受扭矩为400牛米(日产),实际上还可以进行继续提升但已经没有意义,这个数据已经足可以匹配当下主流的2.0T涡轮增压发动机。所以说CVT可承受扭矩不够的人可以闭嘴歇歇了。
CVT的寿命如何?
身边有很多人开着CVT的车型跑网约车,六七十万公里也没见到有啥损坏,单位的本田也可劲儿造,还是挺硬挺。当然的确有一些CVT出现了故障,特别是国产的日产车型。这应该与材料和品控有关,另外也和驾驶习惯有一定关系。并不代表CVT的耐久性差。
CVT和E-CVT风马牛不相及,完全不是一个玩意儿
ECVT是目前丰田THS混动系统采用的变速箱,虽然也叫CVT,主要是凸显平顺,其内部结构为行星齿轮组,发动机和两个电机分别和行星齿轮组的太阳轮、行星架、齿圈连接,利用行星齿轮组的先天齿比协调发动机和电机之间的动力。而CVT是链条、钢带传递,主要用在纯燃油车上。
CVT车型最怕什么,到底怎么开?
CVT车型最怕的就是突然受力,因此,在驾驶CVT时,起步一定不要脚急,要等待CVT吃上劲儿,另外要尽量避免一顿一顿的驾驶,此外瞬间急刹车也会产生剧烈的反向冲击。虽然有液力变矩器的保护,但是CVT这种瞬间受力是无法完全消除的,这样就有可能导致钢带和锥轮的突然受力。一般驾驶时保持油门持续稳定即可。很多人说CVT不能急加速、不能地板油,这也是扯淡的说法,CVT的保护机制是自动的,低速有液力变矩器的保护,中高速还可以控制发动机的动力输出,因此,CVT没那么娇贵,真的可以随意踩。
为什么日本持续发展CVT,奥迪弃用?
奥迪之所以弃用CVT主要还是与其自身的豪华品牌定位有关,早期的奥迪有官车光环,主打省油、平顺,而现在的奥迪失去了官车光环以后,其定位更加年轻、运动,也就是说是其A4L、A6L需要既保持运动性还要保持舒适性,还要和奔驰宝马竞争,CVT显然无法适应其定位。
而日系之所已持续使用CVT主要还是因为CVT的低成本、易于布置有关。同样的车型、车重、排量,如果获得更好的油耗表现和更低的成本,也只有CVT才能实现,善于精打细算的日本人采用这种方案也就不足为奇了,努力榨取最大的利润为最终目的!
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