真的省油嗎 CVT無級變速器優缺點解析

2011-12-01 09:23:09　來源: 汽車之家(北京)　有2人參與 手機看新聞 

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汽車之家2011年12月1日報道　CVT（Continuously Variable Transmission），連續可變變速器，或稱無級變速器。我們對其應該不陌生，目前很多車型都裝備了CVT變速器，平順的駕駛使其備受好評。但物有兩麵，毫無激情的駕駛感覺和品質的質疑，也讓CVT備受指責。今天的文章裏麵，我們就來了解一下CVT的結構，並分析它的優缺點。

CVT並不是什麽先進的設計。相傳最早是由大畫家達·芬奇發明的。這種變速機構在紡織機、機床等工業機械上普遍使用，有很多種形式的設計。而且錐輪和皮帶組合的CVT形式，從幾十年前直至現在，一直出現在輕型摩托車上，並成了現代車用CVT變速器的主流形式。

 

不過用在汽車上的CVT要求零件穩定耐用，可以承擔更大扭矩，廉價的摩托車配件肯定不行。於是諸如博世、采埃孚等汽車零件供應商，以及各汽車廠商自身，都在努力研發用於汽車的CVT變速器。在確定錐輪和皮帶是目前最好的CVT形式之後，亟待解決的便是橡膠皮帶耐用性差，傳動效率不高等問題，於是金屬鏈帶誕生了。（博世公司對CVT的研發非常深刻，很多CVT方案都是博世設計的，不過博世公司並不批量出售變速器整體，隻賣技術以及核心部件：金屬鏈帶，世界上大部分CVT變速器的鏈帶都是博世提供的。）

結構分析

雖然CVT的錐輪和鏈帶的形式與MT、AMT、DCT的齒輪組，以及AT的行星齒輪組大相徑庭，但變速的原理是一樣的。MT、DCT每個擋位都有一對相應的齒輪作用，其中低擋位為小直徑的主動輪帶動大直徑從動輪，隨擋位提升，主動輪變大，從動輪變小（AT雖然沒有這種直觀的變化，但齒輪作用原理一樣如此），而CVT以兩對錐輪組代替MT、DCT上複雜的齒輪組，根據扭矩和輸出功率的變化，錐輪組也在按照預定的模式在電腦及其液壓油缸的控製下相對變化：負荷大，需要大減速比時，主動錐輪組向兩邊分開，形成較小的工作圓，從動輪向中間擠壓，工作圓較大；而負荷變小時，則反之。並以其中的鏈帶作為動力傳遞。這樣的運動形式，和其他變速器的變速原理完全一樣，殊途同歸而已。而根據動力需求製造出任意齒比的“擋位”，在速比變化時，沒有了換擋的衝擊，這便是無級變速的原理和意義。

一個常規CVT變速箱的結構稍顯複雜，但實際零部件數量，以及工藝水平並不比AT更高端。現代車用鋼帶式CVT其結構是這樣的：一個與AT結構一樣的液力變矩器、用以調節運轉方向的單排行星齒輪（AT上則是多個多排行星齒輪組）及其離合器、以及“靈魂部件”CVT錐輪組和金屬鏈帶。這種設計讓CVT變速器在個體上可以更緊湊一些。

 

目前車用CVT的變速元件基本上都是錐輪和鋼帶的形式，但前端部件則因不同廠商的設計理念，有著不同形式。例如大多數CVT匹配的動力緩衝部件都以帶鎖止離合器的液力變矩器為主，但奧迪的multitronic CVT則使用多片離合器代替變矩器。原因有二：1、發動機扭矩足夠大，無需變矩器增矩，而且CVT不太注重扭矩的作用；2、多片離合器在效率上要高於液力變矩器。日產的最新的xtronic也有非同尋常一麵，其行星齒輪增加一組離合器之後，可以實現2前進擋+1後退擋的工作形式，這樣的話可以提高速比範圍，讓錐輪和鋼帶在稍微小一些的範圍內，更高效的工作，而這樣看來整個變速箱就相當於AT和CVT的組合。

動態分析

在這種區別下，變速器對發動機的動力需求也有了些許變化。通常有擋位的變速器，對扭矩這一數據的需求較多，在加速過程中，因為擋位的變化，發動機轉速也在波動，並一次次向高轉速的高功率區域衝刺，而扭矩的作用，就是讓發動機更有力地從低功率衝向高功率，扭矩越大（尤其是低速扭矩），這一過程越短，我們強調扭矩對加速的影響是針對有擋位的變速器而言，並且擋位越少，這一效應越明顯。

而CVT在加速的過程中對扭矩的要求則不是那麽明顯，駕駛者完全可以通過控製油門踏板的位置，讓發動機達到某一轉速（或最大功率轉速），此時扭矩和功率的輸出基本恒定，變化的隻是錐輪組的變速比，以及車速。由於不需要發動機轉速的波動，我們就可以精確的控製發動機在經濟工況、既定加速工況、最大輸出功率工況下工作，發動機也就會理想狀態下全心全意地工作。這種模式是有擋位發動機無論如何也無法做到的，就算檔位再多，也隻能逐漸接近這種工況。所以，CVT從理論上講是傳遞動力的最好方式，前提是CVT能夠消除其致命弱點：“打滑”。

『鏈條傳遞方式在錐輪呈小圓時，傳遞效率要好於鋼帶，但接觸麵積較小』

“打滑”是CVT無法回避的現象，這種現象又歸罪於其結構設計。其他形式的變速器在動力傳遞上，是以離合器和齒輪連接，雖然離合器之間是以摩擦力結合，但結合之牢固，可以將其視為剛性連接，就算是液力變矩器會有相對轉速差，但其間仍有離合器可以相連，況且就算是因轉速差而引起的“滑動”，這種“滑動”也可以產生“增矩”的作用，而非失速。而CVT變速器中，變速機構 錐輪和鏈帶的鏈接的接觸麵積比較小，又是時刻變化的，與剛性連接相差甚遠。雖然可以通過錐輪壓緊來提升張力，增加摩擦力，但這仍然無法治本。

『鋼帶傳遞效率更高，不易打滑，但不能過度彎曲，不太適應半徑大幅度變化』

當然，這一現狀可以通過一係列技術來改善，例如博世的新式鏈帶以“推動”的方式替代了傳統鏈帶“拉動”的動力傳遞效果，日產的兩級變速結構使錐輪和鋼帶能在較為穩定和高效的範圍工作，匹配了CVT的新騏達1.6T在加速方麵也超過了競爭對手，甚至開發了可以適配3.5L發動機的CVT。所以隨著研發的進程，CVT天生的缺陷在逐漸改觀。

效率分析

針對前文對CVT的特點分析得出，CVT的動力傳遞會因“打滑”而降低效率，單從此處而言，CVT在油耗方麵不會有什麽好作為。但從發動機角度來看，因為CVT連續變速的特點，使發動機一直處於一種“舒服”的狀態工作，這樣看來，CVT還算是一個很理想的機械。綜合起來就是，CVT的傳動效率較低，但可以讓發動機在經濟轉速下連續工作，達到節油的目的，前提是你不要過分要求它的性能，也就是說，盡量避免激烈駕駛和高速行駛。

仍以騏達舉例，我們在輪上功率的環節中測出，裝備CVT的騏達在效率上要落後裝備AT的英朗不少，但性能相差不大，而且油耗方麵騏達以微弱優勢勝出，事實也證明了上麵的理論。

綜合分析

 

在本世紀初期，CVT還是個稀罕物的時候，這玩意確實不便宜，但在目前階段，很多技術問題都逐漸解決，產能相對擴大，成本也大幅降低，一些用於小排量車型的CVT變速器的造價甚至低於人民幣5000元，這樣的價格足以對抗技術落後但成熟的4AT，所以很多國產車型都將CVT裝車，並將其作為賣點，畢竟舒適性和燃油經濟性要高出4AT一截。

但目前CVT的發展似乎到了一個“坎”，從結構上看，AT似乎是仍然是最合理的自動變速方式，而8速甚至更多擋位的設計，讓其平順性和經濟性都趨於CVT。當然CVT仍有一大批擁躉者，例如日產，豐田反而在最近幾年開始努力推廣。所以在目前看來並不能過多的評論CVT的趨勢，或者在不久的將來，兩者會有“聯姻”的可能。（文/汽車之家任飛）

 

 

(本文來源：汽車之家 ) 

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• google real world mpg, compare cvt vs mt/at. big jump. -1800800- ♂ (0 bytes) () 09/01/2014 postreply 18:29:25

• 好東西，要發揚光大 -堅茂- ♂ (0 bytes) () 09/02/2014 postreply 09:47:38