CVT,作为世界上三大主流自动变速箱之一,奥迪在2016年以前的A4L、A6L等支柱车型一直被广泛使用,到了2016年以后,开始弃用CVT改为双离合,当然,奥迪最高端的A8还是采用采埃孚的8AT。而与此相反的是,CVT却一直被日系所青睐,当前日系2.0升排量以下的自动挡几乎一色的采用CVT,比如丰田,本田、日产、三菱、斯巴鲁采用的都是CVT(这里面有一个例外就是马自达,马自达全系采用6AT变速箱)。尽管日本并不缺乏AT变速箱技术,但日系众多厂商却仍然更愿意采用CVT,那么CVT到底有什么优缺点呢?本文跟大家详细解析一下。
CVT的前世今生CVT的结构据说最早来自于著名的画家达芬奇,当时达芬奇脑洞大开,一拍脑门,在草稿上画出了CVT的结构图,实际上达芬奇当时也只是设计了一个可以连续变速的设想而已,因为在那个时代并没有汽车,或许达芬奇都不知道这个东西能干什么用。
真正的棘轮式钢带CVT是在1958设计出来的,法国籍Hub van Doorne 博士研制成功了名为 Variomatic 的双 V 型橡胶带式 CVT ,并装备于 DAF 公司制造的 Daffodil 轿车上。这种橡胶皮带尽管采用了两条并联,但是在可传递扭矩和耐久性上都不尽如人意。
1984年2月,日本富士重工研发出「世界首款电子制御电磁离合器式无段变速机CVT」,并于1987年7月,搭载在其初代JUSTY车上,这是世界上首款搭载这种棘轮钢带类型的CVT的量产车。因此日系的CVT鼻祖实际上是斯巴鲁。
1990年以后,日产成立了Jatco(加特可也叫捷特科公司),主要生产CVT变速箱,而其第一代CVT技术,就是从斯巴鲁买来的。
2000年,奥迪推出基于链条式的multitronicCVT,这种CVT采用湿式多片离合器,采用链条传递,链条来自舍弗勒的luk。从2000年到2016年,这种CVT变速箱的A4、A6也一直是奥迪的明星车型。2016年以后,奥迪开始全面换装湿式双离合DSG。在这里,我不仅要问一下,为什么奥迪采用CVT就没有被喷呢?在文章最后,我会结合CVT的优缺点进行全面的分析。
而再此期间,CVT技术在日本得到了长足发展,一方面,日产的子公司加特可持续对CVT进行研发投入,丰田旗下的爱信也开始供应CVT,本田也开始自己生产CVT,斯巴鲁在2009年也推出了基于链条式的lineartronic CVT。至此,日系在其中小排量上形成了全面采用CVT的格局。
CVT的结构原理CVT实际上有很多种,目前被广泛应用到家用汽车上的CVT是一种利用钢带或者链条传递动力的结构,其原理就是将链条或者钢带套在两个锥轮上,通过电控或者液压装置控制两个锥轮轴内距离进行变化并持续的压紧,进而带动套在最轮上的钢带或链条内径发生改变,从而实现改变传动比的目的。椎轮紧紧压住钢带或者链条,在变速箱油的辅助作用下,形成可靠的静摩擦力,从而实现动力传递。
从结构上来看,CVT可以分为两部分,第一部分位于发动机和变速箱之间起到缓冲、保护和动力传递部分,通常是液力变距器或者多片离合器。
液力变矩器内部有个锁止离合器片,共有两个状态,当起步和刹停时,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。
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。
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。
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!