cvt无级变速器-悄然声息的变换 解读CVT无级变速器

一 : 悄然声息的变换 解读CVT无级变速器

  [网聚知识 技术讲堂] CVT(Continuously Variable Transmission),连续可变变速器,或称无级变速器。我们对其应该不陌生,目前很多车型都装备了CVT变速器,平顺的驾驶使其备受好评。但物有两面,毫无激情的驾驶感觉和品质的质疑,也让CVT备受指责。今天的文章里面,我们就来了解一下CVT的结构,并分析它的优缺点。

  CVT并不是什么先进的设计。相传最早是由大画家达•芬奇发明的。这种变速机构在纺织机、机床等工业机械上普遍使用,有很多种形式的设计。而且锥轮和皮带组合的CVT形式,从几十年前直至现在,一直出现在轻型摩托车上,并成了现代车用CVT变速器的主流形式。

  不过用在汽车上的CVT要求零件稳定耐用,可以承担更大扭矩,廉价的摩托车配件肯定不行。于是诸如博世、采埃孚等汽车零件供应商,以及各汽车厂商自身,都在努力研发用于汽车的CVT变速器。在确定锥轮和皮带是目前最好的CVT形式之后,亟待解决的便是橡胶皮带耐用性差,传动效率不高等问题,于是金属链带诞生了。(博世公司对CVT的研发非常深刻,很多CVT方案都是博世设计的,不过博世公司并不批量出售变速器整体,只卖技术以及核心部件:金属链带,世界上大部分CVT变速器的链带都是博世提供的。)

结构分析

  虽然CVT的锥轮和链带的形式与MT、AMT、DCT的齿轮组,以及AT的行星齿轮组大相径庭,但变速的原理是一样的。MT、DCT每个挡位都有一对相应的齿轮作用,其中低挡位为小直径的主动轮带动大直径从动轮,随挡位提升,主动轮变大,从动轮变小(AT虽然没有这种直观的变化,但齿轮作用原理一样如此),而CVT以两对锥轮组代替MT、DCT上复杂的齿轮组,根据扭矩和输出功率的变化,锥轮组也在按照预定的模式在电脑及其液压油缸的控制下相对变化:负荷大,需要大减速比时,主动锥轮组向两边分开,形成较小的工作圆,从动轮向中间挤压,工作圆较大;而负荷变小时,则反之。并以其中的链带作为动力传递。这样的运动形式,和其他变速器的变速原理完全一样,殊途同归而已。而根据动力需求制造出任意齿比的“挡位”,在速比变化时,没有了换挡的冲击,这便是无级变速的原理和意义。


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  一个常规CVT变速箱的结构稍显复杂,但实际零部件数量,以及工艺水平并不比AT更高端。现代车用钢带式CVT其结构是这样的:一个与AT结构一样的液力变矩器、用以调节运转方向的单排行星齿轮(AT上则是多个多排行星齿轮组)及其离合器、以及“灵魂部件”CVT锥轮组和金属链带。这种设计让CVT变速器在个体上可以更紧凑一些。

  目前车用CVT的变速元件基本上都是锥轮和钢带的形式,但前端部件则因不同厂商的设计理念,有着不同形式。例如大多数CVT匹配的动力缓冲部件都以带锁止离合器的液力变矩器为主,但奥迪的multitronic CVT则使用多片离合器代替变矩器。原因有二:1、发动机扭矩足够大,无需变矩器增矩,而且CVT不太注重扭矩的作用;2、多片离合器在效率上要高于液力变矩器。日产的最新的xtronic也有非同寻常一面,其行星齿轮增加一组离合器之后,可以实现2前进挡+1后退挡的工作形式,这样的话可以提高速比范围,让锥轮和钢带在稍微小一些的范围内,更高效的工作,而这样看来整个变速箱就相当于AT和CVT的组合。

动态分析

  在这种区别下,变速器对发动机的动力需求也有了些许变化。通常有挡位的变速器,对扭矩这一数据的需求较多,在加速过程中,因为挡位的变化,发动机转速也在波动,并一次次向高转速的高功率区域冲刺,而扭矩的作用,就是让发动机更有力地从低功率冲向高功率,扭矩越大(尤其是低速扭矩),这一过程越短,我们强调扭矩对加速的影响是针对有挡位的变速器而言,并且挡位越少,这一效应越明显。

  而CVT在加速的过程中对扭矩的要求则不是那么明显,驾驶者完全可以通过控制油门踏板的位置,让发动机达到某一转速(或最大功率转速),此时扭矩和功率的输出基本恒定,变化的只是锥轮组的变速比,以及车速。由于不需要发动机转速的波动,我们就可以精确的控制发动机在经济工况、既定加速工况、最大输出功率工况下工作,发动机也就会理想状态下全心全意地工作。这种模式是有挡位变速箱无论如何也无法做到的,就算档位再多,也只能逐渐接近这种工况。所以,CVT从理论上讲是传递动力的最好方式,前提是CVT能够消除其致命弱点:“打滑”。

『链条传递方式在锥轮呈小圆时,传递效率要好于钢带,但接触面积较小』

  “打滑”是CVT无法回避的现象,这种现象又归罪于其结构设计。其他形式的变速器在动力传递上,是以离合器和齿轮连接,虽然离合器之间是以摩擦力结合,但结合之牢固,可以将其视为刚性连接,就算是液力变矩器会有相对转速差,但其间仍有离合器可以相连,况且就算是因转速差而引起的“滑动”,这种“滑动”也可以产生“增矩”的作用,而非失速。而CVT变速器中,变速机构——锥轮和链带的链接的接触面积比较小,又是时刻变化的,与刚性连接相差甚远。虽然可以通过锥轮压紧来提升张力,增加摩擦力,但这仍然无法治本。

『钢带传递效率更高,不易打滑,但不能过度弯曲,不太适应半径大幅度变化』

  当然,这一现状可以通过一系列技术来改善,例如博世的新式链带以“推动”的方式替代了传统链带“拉动”的动力传递效果,日产的两级变速结构使锥轮和钢带能在较为稳定和高效的范围工作,匹配了CVT的新骐达1.6T在加速方面也超过了竞争对手,甚至开发了可以适配3.5L发动机的CVT。所以随着研发的进程,CVT天生的缺陷在逐渐改观。

效率分析

  针对前文对CVT的特点分析得出,CVT的动力传递会因“打滑”而降低效率,单从此处而言,CVT在油耗方面不会有什么好作为。但从发动机角度来看,因为CVT连续变速的特点,使发动机一直处于一种“舒服”的状态工作,这样看来,CVT还算是一个很理想的机械。综合起来就是,CVT的传动效率较低,但可以让发动机在经济转速下连续工作,达到节油的目的,前提是你不要过分要求它的性能,也就是说,尽量避免激烈驾驶和高速行驶。

  仍以骐达举例,我们在轮上功率的环节中测出,装备CVT的骐达在效率上要落后装备AT的英朗不少,但性能相差不大,而且油耗方面骐达以微弱优势胜出,事实也证明了上面的理论。相关文章:《专治各种不服Ⅳ骐达1.6T挑战英朗XT》

综合分析

  在本世纪初期,CVT还是个稀罕物的时候,这玩意确实不便宜,但在目前阶段,很多技术问题都逐渐解决,产能相对扩大,成本也大幅降低,一些用于小排量车型的CVT变速器的造价甚至低于人民币5000元,这样的价格足以对抗技术落后但成熟的4AT,所以很多国产车型都将CVT装车,并将其作为卖点,毕竟舒适性和燃油经济性要高出4AT一截。

  但目前CVT的发展似乎到了一个“坎”,从结构上看,AT似乎是仍然是最合理的自动变速方式,而8速甚至更多挡位的设计,让其平顺性和经济性都趋于CVT。当然CVT仍有一大批拥趸者,例如日产,丰田反而在最近几年开始努力推广。所以在目前看来并不能过多的评论CVT的趋势,或者在不久的将来,两者会有“联姻”的可能。(文/网聚知识 任飞)


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二 : CVT无级变速器简述

CVT优点:动力线性输出,驾驶非常平顺,舒适性好;其次是CVT的传动系统理论上挡位可以无限多,挡位设定更为自由,传统传动系统中的齿轮比、速比以及性能、耗油、废气排放的平衡,都更容易达到。最后是CVT传动的机械效率、省油性大大优于普通的自动挡变速箱,仅次于手动挡变速箱。

CVT省油的秘诀在于:无级变速器灵活的速比调控能确保发动机始终保持在经济转速区域。

CVT缺点:首先起步或加速,CVT钢带或皮带容易出现打滑,导致动力传递受到影响,从而影响加速感受。其次是CVT钢带或皮带材料要求比较高。

就经济性、驾驶乐趣、维护保养上,还是MT占优。CVT最关键部件:起步离合和钢带。

1、大多数采用钢带传输,可获得更大扭力。奥迪使用的CVT使用拉力钢链传输。

2、CVT的离合器分为干式和湿式。1个控制前进启动,1个控制倒退起步。使用多片湿式离合器可以更好地控制散热和寿命。

奥迪的8-Multitronic 采用湿式多片离合器,通过电脑控制其结合和分离,最大可承受扭矩为400Nm。

20十二款 奥迪A6LCDZ型2.0TFSI发动机,FV7201BACWG车型,整备质量1740kg,匹配8速手自一体CVT变速箱,

市区油耗低至8.7L;

20十二款 奥迪A6LCLX型2.5FSI发动机,FV7251BBCWG车型,整备质量1800kg,匹配8速手自一体CVT变速箱,

市区油耗低至10.6L、每mL油耗量达到4.24;

2.8FSI车型市区油耗为11.0、每mL油耗量达到3.93;


CVT常用的起步装置包括:液力变矩器、电磁离合器和湿式多片离合器。传递效率上湿式多片离合器较高。

液力变矩器(TC)在CVT变速器中的作用:滑动起步;传递扭矩。传统的CVT形式,动力要经过液力变矩器再传递给主动带轮,因为存在转速差,导致动力输出“绵”。

发动机输出轴-变速器输入轴由液力变矩器连接。液力变矩器是液体的柔性连接,相当于离合器半联动,传导效率低于齿轮硬连接。D档踩刹车,发动机在转但车轮不转,因液力变矩器有转速差。而手动档车型,在离合器锁止状态下,只要发动机转,车轮一定会转,如果踩住刹车,发动机就会被迫熄火,体现了齿轮硬连接。

液力变矩器靠近发动机侧的主动轮在转,车轮那侧的被动轮刹住不转,柔性传导动力导致机械损耗;为此用锁止离合器,就相当于锁止了液力变矩器,在不需要柔性的情况下使主动轮和被动轮贴在一起,变成齿轮硬接。

各厂商对锁上止离合器的工作速度设定不同,日产是40km/h,三菱是20km/h。

南京Punch(邦奇)生产的VT2型CVT无级变速器具有单独产控制单元TCU(无级变速箱控制单元),钢带传动,应用湿片式离合器传动,输入最大扭矩170NM,输入最大功率85KW;因起步由离合器起作用,比较液力耦合器仍然具有明显的顿挫感。配备车型有:比亚迪G3和L3、长城炫丽、海马欢动、V3菱悦、吉利帝豪。

日产NCVT无级变速器,1992年成功研发,采用磁粉式电磁阀干式离合器(www.loach.net.cn),拉力式钢带,最大输入扭矩147NM;在车身停止时,离合器会自动切断引擎与变速箱间的连接,起步时由磁粉电磁阀离合器之柔顺衔接性带动车身,如同手排车一般,只是将驾驶者踩离合器这个动作交由磁粉式电磁阀干式离合器来完成,而换档的工作交给CVT去完成,理论上相当完美,动力耗损非常小,而且换档柔顺,操作便利,兼具加速快、省油双重效益。

但磁粉式电磁阀干式离合器这种设计不宜潮湿高温及市区走走停停的用车环境,磁粉容易结块而失去自动柔畅的离合器行程,动力衔接失去缓冲,造成很大的挫动。而CVT需承受相当大的扭矩,震动在所难免。

日产 Hyper-CVT无级变速器,1997年成功研发,离合机制采用液力变矩器,与2.0L前驱车匹配。

日产 XTRONIC CVT第3代无级变速器,2002年研发,离合机制采用液力变矩器,推挤式钢带传动,比拉式传动可以传递更大扭矩。档位标识位于换档杆左侧。

匹配:1.4L-1.8L(型号为RE0F08A)、2.0L轩逸/天籁(型号为RE0F10A)、2.5L/3.5L天籁(型号RE0F09A)。

阳光搭载的 XTRONICCVT第3代无级变速器,型号为JF015E,输入最大扭矩110-150NM;相比传统的CVT,它在从动轮和输出轴之间加入了副变速机构,即一套两档行星齿轮组,可以实现2个档位切换;同时配合原有的CVT变速机构,即前2AT+后CVT,可进1步扩大变速箱的速比范围。市区油耗低至7.2L;每mL油耗量达到4.8;

同步搭载于骐达1.6L、轩逸1.6L车型上。容易出现低温下变速器不升档问题。


Jatco公司型号为JF011E的CVT变速器,日产为RE0F10A,三菱为INVECS-IIICVT,输入最大扭矩250NM;

配备于:骐达1.6T、轩逸1.8L和2.0L、逍客、科雷傲、凯泽西、指南者、欧兰德、翼神、天籁2.0L。

存在低温和高温自动保护,从而使变速器不升档问题。

而天籁2.5L匹配JF010E(RE0F09A),可以承受更大扭矩。

JatcoJF010E(RE0F09A)有模拟6速手动功能,档位界面采用直线型。但长时间行驶会令CVT油温过度,变速箱进入自我保护,限制最高速度,通常为80;



三菱 INVECS-III CVT无级变速器使用推挤式钢带设计,输入最大扭矩294NM;离合机制采用液压扭力转换器,车速在20km/h以下由扭力转换器起作用,高过这个速度扭力转换器被锁定,由CVT直接传动。这种设计兼顾了CVT的寿命及低速时的加速柔顺性。缺点是车速20km/h以下扭力转换器存在转速差,造成起步加速比较绵;

因液压扭力转换器只在低车速、低转速下工作,损耗小,寿命更长。配备车型:翼神、欧蓝德、ASX劲炫。

因三菱CVT变速箱目前都是进口,所以故障率普遍比较低,使用可靠。

劲炫6速手自一体CVT变速器特点是:档位采用蛇型,且P档与R档之间行程很长,档位更清晰,使用更顺手。

劲炫2.0L搭配6速CVT,市区油耗可低至10.3L;每mL油耗量达到5.15;


卡罗拉1.8L匹配的CVT,市区油耗可低至8.9L;每mL油耗量达4.94;


手自一体变速器采用蛇形档位更利于操作,减去了换档按档把上锁止按钮的不便。

20十三款奔腾B70 CA4GD3型2.3L发动机 CA7234AB车型,整备质量1450kg,匹配6速手自一体变速箱,

市区油耗低至10.9L、每mL油耗量达4.74;

马自达3 星骋LF型2.0L发动机 CAF7209B/A车型,整备质量1346kg/1325kg,匹配5速手自一体变速箱,

市区油耗低至10.0L;每mL油耗量达5.0;

液力变矩器(TC)+AMT:因TC具有自动适应性,能自动适应AMT换档前后因速比的改变而引起的涡轮轴上阻力及转速的变化,因而吸收了AMT换档引起的冲击,产生的冲击度很小;同时在正常行驶过程中还能吸收因发动机节气门抖动和路面状况变化引起的震动和冲击,不但能提高车辆零部件的使用寿命,还能提高乘车舒适性。

如奔驰7G-Tronic自动变速器,装备了液力变矩器和锁止离合器,每一档都能锁定,锁止离合器在发动机和变速器轴之间建立了虚拟刚性连接,从而防止泵和涡轮之间的滑动。同时具有滑动控制功能,提高舒适性。

注意事项:

起步必须有离合器的参与,要减少离合器半联动高转速下对离合器的磨损,应在抬起刹车后,感觉车子略有震动(即离合器半联动)后,轻踩油门达到1000rpm,这样可以缩短起步时间,提高起步效率。

上坡时CVT车噪音偏大,来源于变速器。应轻踩油门,固定转速下缓慢提速,可以降低变速器的噪音。

S档和手动模式:D档属于精细调整,出于经济和保护;S档和手动模式是粗犷调整,在加快反应速度的同时也加速了变速器的磨损。

拥堵路况:踩刹车,让车辆停稳,让变速器知道你在停车;起步时以较快的速度抬起踩车,让离合器自行参与启动。不应半踩刹车以极慢的速度跟车,离合器长期半联动使磨损加剧、油温升高。

坡道起步溜车:应拉起手刹,抬起刹车,让离合器参与进来,再缓慢放松手刹。

停车方法:P档停车会给轴巨大压力,对车连体损伤较大。应使用手刹固定车辆;踩住刹车-切换到N档-拉起手刹-抬起刹车-踩住刹车-切换到P档。

冬季冷启动:变速箱油流动性不佳,只有通过行驶摩擦才能把变速箱油加热。启动车辆,发动机转速极高,待转速下降到1300rpm,再挂入D/R档行驶。

DSG变速箱使用技巧:

1.打开点火开关到2,在此停留8-10秒(趁空系安全带),行车电脑自检完毕,油泵开始运转;

2.然后踩刹车,把档杆推至N档,启动发动机,松手刹;

3.踩刹车由N档入D档,松刹车;

4.起步后轻踩油门,迅速提速至2档以上。

三 : 配CVT无级变速器 帝豪EC7预计8月将上市

  [网聚知识 新闻]  近日记者获悉,吉利帝豪品牌的首款车型EC7已进入量产阶段,下月将有望上市。此外,EC7两厢版,代号为EC7-RV的车型也将随后推出。

『帝豪EC7』

『帝豪EC7-RV』

  在今年的上海车展上我们曾经见过帝豪EC7和帝豪EC7-RV。其中帝豪EC7生产于吉利宁波基地,它的轴距达到了2650mm,在同级别车中算较大的。

  动力方面,帝豪EC7搭载了吉利全新的4G-N系列D-CVVT汽油机,同时采用进排气双可变气门正时系统,排放达到欧Ⅵ标准。其中吉利4G18系列发动机,排量为1.8L,最大功率可达138马力,最大扭矩可达175N·m/4200rpm。配备5速手动或CVT无级变速箱。

  在配置方面目前还没有具体的消息,据悉将会配备自动空调,行车电脑,支持MP3功能的CD机、前后盘刹和四门电控车窗。此外,帝豪EC7还将装备四轮碟刹、和215/55 16的宽胎。

四 : 1挡/2挡/CVT 日产发布新一代CVT变速器

  近日,日产汽车公司及变速器生产供应商日本JATCO公司联合对外宣布了双方共同开发的全新一代紧凑型、轻量化无级变速器(CVT)。全新一代CVT变速器采用了革新性结构,在结合了传统CVT传送带设计的基础上,加载了辅助变速箱,使得传动比得到了大幅的提高。预计全新一代的CVT变速器将在不久后应用于全球日产的紧凑车型中

全新一代CVT变速器的主要特点包括:

  全球最高的变速比,起步更快、加速更迅猛

  由于采用了全新的内部结构设计,全新一代CVT变速器的变速比由从目前的6.0:1提高到7.3:1,与传统的CVT变速器相比提高了20%,实现了车辆起步与加速时的快速响应。7.3:1的变速比甚至高于传统大排气量车型上搭载的7速自动变速器。因此,新型CVT变速器将成为全球应用于量产车型的,变速比最高的变速器(不包括DCT双离合和手动变速器)。

  紧凑和轻量

  全新一代CVT在传统的传送带CVT变速器上增设辅助变速箱。基于这一划时代的设计,全新一代CVT与传统同级别CVT相比,总长度缩短了10%,重量减轻了13%。

  良好的驾驶性能

  全新一代CVT变速器采用了自适应换挡控制(Adaptive Shift control)技术,可以根据车辆在起步、加速、上坡、下坡等不同状态选择最佳的变速比,有效提高了车辆性能。


解读日产新一代CVT的辅助变速箱

  日产新一代CVT使用的辅助变速箱又名副变速器(Splitter Gearbox)。其是一种附装在主要的变速器上的附加的变速装置,通过增加行星齿轮组的方式(可以理解为:副变速器实际上就是一台结构简单的普通变速器),主要起到增加挡数、扩大传动比等作用,一般在重型汽车上比较常见。(这也就是为什么重型汽车可以有12、14甚至是更多挡位的原因)

  使用在日产新CVT上的副变速器原理与上述介绍的类似,但结构相对简单。安装在新CVT上的副变速器变速比约为1.8,而CVT无级变速部分提供4.1的变速比,相比原来大幅缩小(CVT部分),因此,整个变速器的体积和重量都有所减小。最直接的好处就是可以让更加紧凑的变速器匹配在更小的车型之上。

  日产新CVT上的副变速器位于CVT输出轴一端,拥有两组行星齿轮机构,能够提供1.8倍减速的“1挡”和1倍减速(无变速)的“2挡”,两挡切换通过制动器锁止齿轮完成,整台变速器能够提供7个挡位。

  由于老款的日产CVT的倒挡就需要一组行星齿轮,此次升级后的新CVT实际上是在原副变速箱上增加了一组行星齿轮。


  全球领先的CVT变速器生产厂商JACTO是全球唯一一家为从微型车到3.5升V6发动机车型提供全系列CVT变速器的厂商。该公司在全球CVT变速器市场中占有43%的份额。

  JATCO公司副总裁Yo Usuba先生表示,“新一代CVT变速器革新性的机构包括加载了辅助变速箱,实现了划时代的技术突破。在提高传动比的同时,减轻了变速器的自重,提高了燃油经济性。由于其紧凑性的设计,全新一代CVT速器可以更为广泛地应用于不同车型上。我们相信,对于那些追求进一步提升其紧凑车燃油经济性的汽车厂商来说,全新一代CVT变速器将是它们的理想选择。”

  基于日产的中期环境计划“日产绿色计划2010”,日产汽车公司联手JACTO公司,在推出提升燃油经济性的7速自动变速器之外,目前已经在全球范围内销售了超过100万辆装备CVT变速器的车辆,更好的实现了燃油经济性,提高了燃油效率。

五 : 搭CVT变速器 帝豪EC718自动挡谍照曝光

  8月底吉利旗下帝豪的EC718全国上市,不过,目前上市的三款帝豪EC718车型均为1.8排量的手动挡车型,虽然配置手动挡变速箱对于降低成本来说不无好处,但是对于一些新手来说不提供自动挡或者CVT变速箱的EC718是一个最大的问题。而且帝豪EC718在刚刚上海车展亮相的时候就已经传出要拿出CVT版本的消息,但直到年底似乎还没有看到真正的样车。不过,我们这次获得了最终版本EC718 CVT车型的相关谍照,并根据可靠消息来看,这款车型将于明年1月正式面世,届时会让消费者有更多的选择余地。

  从谍照来看,EC718 CVT版同普通手动挡车型并无太大的差别,同样是拥有4635mm的车长、1789mm的车宽以及2650mm的轴距,在内部成员空间上来看,车型表现的还是相当不错的。

  从EC718 CVT的内饰来看,其同手动版本确实也无什么差别,同样是灰色内饰和亮银色的饰条,显得较有活力和科技感。原装配置GPS导航、自动空调、真皮座椅在国产中级车中并不是多见的。

  从变速箱部分的设计来看,其对应了传统的变速箱台造型,加入了模拟的6挡手动变速挡。在动力方面EC718 CVT同样对应了国产的4G18发动机,提供CVVT连续可变气门正时技术支持,最大输出功率达到102kW(140马力),峰值扭矩高达172Nm。并且这具4G18发动机在2000rpm转速的时候就可以输出90%的最大扭矩,在配合CVT变速箱之后,起步也更加平稳且油耗控制更低。

  此外,在价格上,CVT版的EC718将提供2种不同的配置,分别对应手动挡的豪华型和旗舰型,在价格上将比手动挡稍贵。此外,帝豪EC718很快也将拿出旅行车版以及1.5L排量发动机的版本,届时EC718家族将提供消费者更多的选择,从而满足不同层次的用户。(文/添元)

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