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热点Q&A:日系汽车为什么偏爱CVT变速箱

发布时间:2020-01-19 来源:

日系汽车两田一产均以CVT变速箱为主要传动元,只要其产品线中定位高端的车辆会采用AT变速箱;由此可见AT的品质总是高于CVT,同时也说明了这些车的低端定位,其特点为单纯(楞定出)高价格的低性价比汽车,但为什么日系车偏好CVT呢?

第一节:CVT变速箱的特点

CVT变速箱起源于荷兰,由【范·多明斯】发明。一种起源于欧洲的自动变速箱在欧洲车市一败涂地,反而到了日本成为了主流选项,这是为什么呢?如果这个问题找到答案则可以解释CVT存在的所有不足,然而答案很容易找得到。原因为CVT变速箱的传动效率非常低且耐用性极差,初级的CVT使用两组夹角可变的液压锥形轮与一条皮带组成,通过两个锥轮夹角的变化实现钢带传动角度的变化,也就是传动比(档位)的变化,运行特征大致如下。

CVT变速箱运行特点

参考上图所示,CVT变速箱的结构原理是非常简单的,且皮带传动结构的制造成本也非常之低;但是依靠皮带与带轮之间的摩擦力实现传动,其传动过程中的动力损耗会非常大,也就是所谓的传动效率低。其次带轮皮带之间的摩擦力基数很小,发动机不能输出过大的扭矩,否则扭矩大于摩擦力则会出现打滑。再次橡胶皮带在使用过程中会出现自然老化,随着老化程度的加速则会导致硬度变高则韧性变差,传动损耗会更大且最终必然会断裂,CVT变速箱的问题实在很严重。

CVT变速箱传动皮带

所以皮带传动的CVT只能用在很低端的机动车型上,比如小排量的踏板摩托车,这些车至今仍在使用这种变速箱。而使用这种变速箱的摩托车代表品牌,毫无疑问正是日系摩托车;坚持使用的原因很简单,因为带轮皮带结构的CVT制造成本很低。同理日系车主打的低端汽车也会因制造成本的优势选择CVT,只是皮带不能适应汽车发动机的相对大扭矩输出,于是皮带变成了钢带,钢带与总成结构特点如下。

CVT钢带的钢片结构(类似蛇骨)CVT钢带与锥轮总成

锥轮与钢带的结构特点与皮带CVT相同,区别只是钢带可以承受更大的扭矩(能适应汽车),但是带来的问题反而更多。因为金属之间的摩擦传动必然产生磨损,即使有充足的润滑也不能解决这一问题;而在没有充分润滑之前,为了延缓磨损则需要等待变速箱油能够充分润滑钢带之后,变速箱才允许升档加速。这一问题叫做低温保护,在冷启动后需要原地怠速加热变速箱油,达到高温之后才允许车辆正常升档,这种设定会带来比较严重的问题。

问题1:发动机冷启动后会加浓喷油,指ECU行车电脑主动提高转速与喷油量,以燃烧更多燃油的方式补偿低温机体与冷却液吸收燃烧做功产生的热能(动力);目的为保证车辆冷启动后有合格的动力,同时加速热机。这一阶段的耗油量约为平均油耗的两倍,合格的电喷汽车是不应该原地热车的,因变速箱不得不原地热车的量产车属于应该被淘汰的产物。

低温保护模块

问题2:发动机冷启动加浓喷油量过大,导致发动机空燃比失调。通俗的解释时喷油量大于理论空燃比14.7:1的比例,导致没有充足的空气(中的氧气)为燃油助燃;这会导致燃油未能充分燃烧就被排出车外,这种燃烧状态会产生游离碳颗粒形成积碳,同时会导致尾气排放中的烃类物质超标。CVT变速箱的低温保护系统与节油减排背道而驰,这种技术在欧洲车市没有得到认可是有客观原因的。

加浓喷油的缺点

综上所述,CVT变速箱是一种毫无优点的变速箱,至于换挡的平顺也只是相对而言。因为CVT变速箱只能实现升档时的平顺,带挡滑行时因缺少单向离合会造成明显的发动机制动拖拽感,在车速降低至25~35km/h之间制动感又会消失,这一瞬间的车辆冲击感又是一次顿挫。所以CVT的用户体验与用车成本总是很高,最终因磨损更换总成时是会后悔的。

令人头疼的CVT

第二节:ECVT混电变速箱的优缺点

ECVT不是普通的带轮钢带CVT,其结构特点是由两台电机与两个前进档组成。内燃式发动机与发电电机串联控制一个档位,电动机控制另一个档位;实现无级变速的基础是依靠两台发动机以转速调整车速,这种调速状态也是线性的变化,因为不论哪种类型的发动机升转都是线性的。所以ECVT倒是真能做到平顺,不过实际价值仍旧很低。(结构特点参考下图)

ECVT结构特征

小小的横置造型变速箱集成了两台电机,很显然电机功率会被严格限制,去掉发电电机后的驱动电机功率会更小,以电机作为主要动力元的ECVT油电混合燃油车则普遍动力很差。而与ECVT组合的内燃机又是阿特金森发动机,内燃机的特点是扭矩和功率非常低。动力系的组合没有充足的扭矩储备,扭矩小则只能以内燃机与电动机的高转速运行实现大马力输出;这种系统的特点是温和驾驶可以节油,但是追求性能激进驾驶的话则会有很高的油耗,ECVT是混动汽车系统中的入门级。

ECVT所谓的双电机

入门级的ECVT之所以能普及也是因为可以替代传统变速箱,只增加小容量电池组即可标榜为混动汽车,成本的小幅提升带来产品定位的大幅提高,这是ECVT的核心价值所在。所以只要与CVT_continuously variable transmission有关的变速箱,基本都是低成本的产物,装备这类变速箱的车建议慎重选择,其特点普遍为货不对等。

HEV油电混合汽车-ECVT

编辑:天和Auto-汽车科学岛

责编:天和MCN

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