再給CVT續一次命 日產奇駿新變速箱解析

[愛卡汽車技術解析原創]

從大眾朗逸到保時捷911,雙離合變速箱向用戶展示了什麼叫代步競賽皆可。從本田鋒範到雷克薩斯ES,CVT變速箱向用戶展示了什麼叫面面俱到。德系日系似乎最大的分歧點就在於此,雙方不斷擴充己方的陣容,卻不願涉足對方涉及的領域。

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從表面上解釋這種現象,得出的結論就是雙方視彼此為眼中釘,但凡德系用的技術,日系絕對不碰,反之。真實情況並非如此,CVT變速箱的核心零件金屬帶,其專利都掌握在德國供應商手中,博世掌握帶式專利,舍弗勒掌握鏈式專利,這麼說CVT跟德系還算近親。

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如果將時間軸推移到CVT發展早期階段,歐洲車可是這項技術的先行者。不過今天回頭看,真正將CVT普及的卻是日系車,而且日系還在不斷挖掘CVT的潛力。

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介紹日產新CVT之前,還是得說說CVT這種無固定齒比變速箱與有固定齒比(擋位)變速箱的差別。不論哪個廠商宣傳CVT,總將它與平順省油等特點捆版在一起,平順倒說得過去,因為它沒有固定齒比,在速比範圍內可以隨意切換傳動比。說起來有點抽象,我們可以看看有固定齒比的變速箱,換擋時發動機轉速的變化過程。

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有固定齒比的變速箱,升降擋發動機轉速一定是起起落落像階梯一樣,不過齒比越密這個過程轉速波動越小,10AT變速箱從1擋升至10擋,轉速波動已經控制的很小。

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如果說10AT可以把換擋造成的發動機轉速波動控制得非常理想,那麼普通CVT就可以將同樣的事做到接近完美。CVT不僅沒有換擋頓挫而且加速快,普通自動變速箱需要一定時間為擋位切換做準備,哪怕換擋只要幾百毫秒也會有動力中斷,但CVT不存在這個問題,它的動力效能其實不比普通自動變速箱差,下面可以拿幾款日系車來佐證。

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搭載增壓發動機的本田思域以及日產天籟,它們的百公里加速效能屬於同級標杆水平,CVT並沒有拖累加速成績。我們已經知道CVT為何動力平順加速快,但它又是怎麼做到省油的?這裡還得聊聊汽油發動機。

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CVT省油是因為發動機效率分佈不均勻,比如我們常說的最高熱效率是指某一特定轉速和扭矩輸出區間,換句話說只有某一個速度範圍某幾個擋位勻速行駛,才維持在最省油的工況。所以動力匹配非常重要,好發動機沒有匹配齒比設定合理的變速箱,那也沒法發揮它的優勢。

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CVT在同樣的駕駛環境,能根據行駛狀況無級改變速比,讓發動機轉速維持穩定並往高效率區間靠攏,省油就是這麼來的。也因為這種特性,以前經常有抱怨說CVT加速遲鈍不願意換擋。

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理論上配備CVT變速箱的2。0T天籟油耗應該是同級最低的之一,但實際油耗並沒有完全達到預期水平,甚至某些測試油耗會比同級還高。原因不是出在2。0T發動機上,而是與它匹配的CVT變速箱。前面還說CVT省油,現在又把費油的原因歸咎於它,這不是自相矛盾?有了這個疑惑,就可以把奇駿新變速箱的優勢以及CVT一些問題展開講了。

它的特點普通變速箱學不來

CVT省油的觀點仍然成立,不過這個優勢只在市區比較明顯,原理前面已經說過。一旦在高速上保持勻速巡航,就不需要換擋CVT優勢隨之消失,原因也不復雜,CVT的兩個皮帶輪需要施加很大的夾緊力給金屬帶用於傳遞動力,因此皮帶輪需要很高的油壓,這個油壓是普通自動變速箱的好幾倍。

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變速箱油泵靠發動機驅動,發動機轉速越快油泵工作速度也就越快,動力損失越大,因此高速巡航CVT並不比普通自動擋省油,這就很好解釋了德系車不用CVT而是雙離合變速箱的原因了,以歐洲的駕駛環境和駕駛風格,雙離合的確是又快又省油。

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本田對CVT變速箱傳動損失做了詳細研究,並給出了一份研究資料,從資料可以看到,泵油損失佔CVT整個動力損失25%。

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一個油泵沒法同時滿足上述要求,因此業內開始嘗試在變速箱上配備兩個油泵,這也就是前面介紹全新一代奇駿的CVT變速箱時所提到的雙油泵系統。

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皮帶輪與鋼帶靠摩擦傳遞動力,金屬與金屬之間摩擦力小,所以需要很大的夾緊力把皮帶輪與鋼帶夾緊防止打滑,扭矩越大皮帶輪對鋼帶施加的夾緊力越大,所需的油壓也就越大。

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正常情況下,起步加速所需的扭矩最大,隨著速度提升扭矩越來越小,皮帶輪施加的夾緊力隨之減少。但實際中一個油泵沒辦法同時調節油壓和流量,所以高速行駛油泵仍提供起步加速所需的最大油壓,造成油壓供給過剩也就是動力損失。

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雙油泵系統把油壓和流量拆分開,除了傳統的機械油泵外,額外增加了一個電動油泵。有了電動油泵後,可以消減機械油泵的油壓,不足部分由電動油泵補償,大幅減少泵油損失。

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泵油損失佔CVT變速箱傳動損失的四分之一,鋼帶摩擦損失佔三分之一,要把CVT傳動效率提高,還得最佳化鋼帶設計。目前暫不清楚奇駿所配備的新一代CVT變速箱針對鋼帶做了哪些改良,這裡也就不做過多解析了。

編輯點評

:日產新一代CVT變速箱儘管來得有點晚,但至少趕上了新一代奇駿發布,天籟可就沒享受到這波福利。搭載新動力總成的奇駿,硬體規格與本田CR-V類似,賬面資料更好看的奇駿,能否做到比對手更快更省油?以奇駿的技術看問題不大。

哪哪都好的CVT也有短板