CVT介紹
隨著汽車工業的飛速發展,汽車新技術的不斷使用,在汽車傳動系統中又一項新技術得到車界關注,那就是—CVT(Continuously Variable Transmission)無級變速器技術。
CVT歷史
1899 年開始就出現了軸向可調錐盤寬 V 形膠帶式無級變速器。
1959 荷蘭的 Van Doone 的膠帶式無級變速器在 DAF 轎車搭載成功,總產量達到 82.5 萬輛。
1969 年,Van Doone 開發軸向可調錐盤金屬帶式無級變速器,
1975 年實現裝車,1990 年以後開始推廣到日本的日產、三菱、美國的福特等汽車。
1988 年,日本 NSK 開始開發半環環盤滾輪式無級變速器。
1992 年,德國的 ZF 和 LUK 公司開發擺銷鏈式無級變速器,
1994 年在擺銷鏈式無級變速器奧迪 A4、A6 轎車上搭載成功,開始批量生產。
1995 年,Torotrak、NSK 和 Mercedes Benz 開發全環環盤滾輪式無級變速器成功。
2006 年裝配 CVT 的汽車總產量已經達到 250 萬輛。
CVT的優點
(1 )燃油經濟性好
CVT 可以在相當寬的範圍內實現無級變速,可獲得傳動系與發動機工況的最佳匹配,依靠變速器 無級調速來適應汽車的各種速度,使發動機長時間工作在最佳工況,因此可以提高發動機燃燒效率, 燃油經濟性相應地得到提高。
(2 )動力性好
CVT 能與發動機實現閉環控制,充分調動發動機的最大扭矩,其減速增扭的性能明顯優於MT和AT,所以裝配在需要強調扭力的 SUV 車型,CVT 汽車的加速性能(0~100km/h)比 AT 汽車提高7.5%~11.5%,高速狀態加速性優於MT汽車。CVT的特性使動力性能明顯優於手動變速器(MT)和自動變速器(AT)。
(3 )舒適性好
CVT 可以改善駕駛舒適性能。CVT沒有檔位,變速過程連續而線性,提速無換擋衝擊,急加速時沒有AT的退檔頓挫現象,CVT 系統有很寬的傳動比,一般在2.400—0.395,高速行駛時發動機轉 速低、噪音小,使駕駛員及乘客能夠享受旅途安靜輕鬆的舒適感覺。
(4 )操控性好
CVT 變速器與液力變矩器匹配,液力變矩器可以放大發動機扭矩,所以起步快,加速更加順暢。 駕駛員超車時深踩油門不會有 AT 退檔的感覺,而是改變速比放大扭矩。在高速過彎時,鬆開油門沒
有 AT 的升檔現象,可保持扭矩高速出彎。CVT 具有比 AT 更優異的發動機制動效果,CVT 在上下坡 時能自動探測坡度,在上坡時自動調整速比增加扭力輸出;在下坡時能加大發動機制動力矩,以降低 下長坡時的滑行速度,提升了安全性與操控性。
(5 )終身免維護
CVT 的可靠性與壽命主要取決於金屬帶傳動組件材質,據荷蘭 VDT 公司技術資料稱,現在新的設計和技術已經解決了 CVT 過去存在的問題,80 萬套 CVT 在世界各地試用的結果,出現故障的只有200 套,故障率為 0.25%。可見,該系統質量高,使用可靠。採用高強度優質材料、精密製造技術使 CVT可達到與發動機相同的壽命並終身免維護。
(6 )有害氣體排放少
由於 CVT 可以實現與發動機的閉環控制,可使發動機經常處於經濟轉速區域內運轉,改善燃燒過 程,從而降低了有害氣體排放,同時可以延長三元催化器、氧感測器的使用壽命。德國 ZF 公司將自 己生產的 CVT 裝車測試,其有害氣體排放物比裝備 4 檔自動變速器的汽車減少約 10%,大大減少了對 環境的污染。
(7 )成本低
CVT 系統結構簡單,零部件數目比 AT 少很多,一旦開始大規模生產,CVT 的成本將會比 AT 小, 隨著大規模生產以及系統、材料的革新,CVT 的生產成本將進一步降低。組裝與維修成本隨之下降,其簡單的結構與較低的成本及優異的性能使 CVT 的前景十分廣闊。
四.CVT 結構及工作原理
CVT 的結構主要由兩組帶輪(主動輪、從動輪)和傳動帶(鋼帶)油泵、液力變矩器、執行機構(閥體、油路)、感測器、電腦等構成。
1. 液力變矩器:
液力變矩器的作用是將發動機的扭矩傳遞給 CVT,使汽車前進、後退順利起步,液力變矩器可以將發動機的扭矩放大,使起步更加快速。當車速達到設定的速度時,液力變矩器的泵輪(連線發動機 的輪)和渦輪(連線 CVT 的輪)鎖止,此時的傳動效率達到 100%。液力變矩器另一作用是緩解來自發動機與路面的衝擊力,延長傳動組件的使用壽命。
2. 可變直徑帶輪
CVT 有兩組帶輪(主動輪與從動輪),每組帶輪分為兩半部分組成,帶輪一側為固定式,另一側 帶輪可以在軸上滑動,兩個帶輪的內側是有傾斜角度的錐形面,兩側相對構成 V 形槽,V 形槽與傳動 帶的側面接觸(嚙合點)。通過油壓控制主動輪與從動輪的夾緊與放鬆,來改變帶輪錐面與傳動帶嚙合點的工作直徑,(即一個輪直徑增大、另一個輪直徑減小)從而改變傳動比。(主動輪直徑小、從動輪直徑大時為減速狀態,用以提高扭矩。主動輪直徑大、從動輪直徑小時為增速狀態,用來提高車速)。
3. 高強度鋼帶
傳動帶由兩束環形鋼帶和推片組成,每組傳動帶有兩束環形鋼帶,每束鋼帶由 12 層(片)高拉力 薄鋼片疊加而成,鋼帶採用日產專利材料 T702 高強度鋼而加工(每片抗拉強度達到 2000mpa),推片
是由 400 余片高強度壓力鋼片組成,環形鋼帶的作用是將推片壓緊在帶輪的 V 型槽上,使推片與帶輪 間產生足夠的摩擦力,推片可以在鋼帶的直線段縱向滑動,推片的作用是通過擠壓的推力傳遞扭矩。 東風日產鋼帶 CVT 的最大特點就是“推式傳動”。
4.ASC 智慧型邏輯控制系統:
原裝進口的第三代 CVT 在第二代 CVT 的基礎上,採用了更加先進的 ASC 控制單元。變速轉換模 式由原來的 20 種增加到 700 多種。通過油門踏板、發動機轉速、車速、檔桿位置等感測器提供信息, 電腦隨時計算判斷駕駛員意圖,然後向執行系統發出操控指令,隨時提供符合駕駛員意願執行動作, 指揮完成前進、倒檔的切換,急加速、手動模式、經濟模式、發動機制動等執行動作。高應答執行系統(包括油泵,電磁閥等,檔位切換裝置),能夠快速精確的執行 ASC 控制單元發出的各項指令。
五.CVT (無級變速器)與其他變速器的區別及優勢:
1 .自動變速器(AT ):
CVT 與 AT 相比,變速連續不間斷、沒有換擋衝擊現象,變速範圍寬,起步較快,高速 行駛發動機轉速低,油耗比 AT 減少 10%以上。
2 .雙離合自動變速器(DSG )
CVT 與 DSG 相比結構簡單且變速範圍比 DSG 寬,在高速狀態油耗較低,CVT 起步使用液力變矩器,以傳動液傳動動力,沒有部件發生摩擦,可以做到與車同壽命,終身免維護。
3 .鏈條傳動無級變速器
CVT 採用鋼帶傳動,與鏈條的傳動方式剛好相反,為推式傳動(主動輪通過鋼帶的推 片推動被動輪)推片側面的下半部分與帶輪接觸,摩擦面積較大,推式傳動比拉式傳動可以傳遞更大 的扭矩,所以東風日產的 CVT 可以匹配 3.5L 大排量的發動機。
4 .離合器式無級變速器
CVT 採用了液力變矩器,有增加轉矩的作用使起步加速性能有很大的提高。液力變矩器的超低轉速使斜坡起步和倒車入庫時能精準操作。與液力變矩器搭配的 CVT 可以裝在需要超強扭矩的 越野車上,這種組合提高了汽車的爬坡能力,大大提升了汽車行駛崎嶇路段的能力。另外,液力變矩 器以傳動液傳遞動力,沒有摩擦現象,延長了 CVT 的使用壽命,可以做到終身免維護。