‘壹’ CVT无级变速箱深度剖析
作者:读车百变
1、导言
众所周知传统车辆动力总成有2大核心部件:发动机和变速箱。从历史发展来看,发动机作为动力输出源,代表技术的高度,长期占据舞台C位,无论是厂家对发动机的研发投入,还是消费者对发动机的关注都非常高。相比而言,变速箱一直处于配角地位。但近年变速箱特别是自动变速箱的份量越来越重,渐有和发动机组成舞台双C之势。
为什么会有这个变化?我们把发动机/变速箱放到整车环境里,发动机是动力源,变速箱把动力传输到轮端的同时,根据需求实现换挡。发动机是整车最关键零件,动力和油耗主要由它决定,是工程开发的重点,经过多年发展,目前主流发动机的热效率为36-40%,如果要提升发动机效率(下一个5年目标44%),技术难度和投入都非常高,这和我们熟知的80-20法则类似。为了进一步提升效率,变速箱是一个主要技术方向。另外一个重要因素是,目前客户越来越注重驾驶感受,如动力响应,换挡平顺性,这些主要由变速箱决定。对于普通消费者,主观感受决定产品口碑的第一要素。因此,为提高效率,提升客户驾驶感受,厂家对变速箱的开发持续加大。
2、AT/CVT/DCT的区别
传统变速箱分为手动变速箱和自动变速箱,其中自动变速箱又分为传统StepAT(后面简称AT),CVT,DCT和AMT。基于市场的主流需求和后续技术发展,接下来只对自动变速箱里的AT,CVT和DCT进行分析。
AT/CVT/DCT这3款自动变速箱的变速机构区别非常大,如下图1,AT以行星齿轮机构作为变速机构,CVT是钢带/钢链无级变速机构,而DCT是基于手动变速箱的平行轴齿轮结构。
7、CVT的使用/保养/维修
CVT相比AT/DCT车型,是否有需要关注的工况或注意事项呢?在超低温工况下如零下20度,需要充分热车,否则不建议做激烈驾驶(大油门,急加速急减速),因为此时油的粘度高,不能快速响应激烈工况下的大油压需求,易造成钢带/钢链磨损。另外避免频繁全油门起步和急刹车,尽管在这些工况下的油压控制能确保动力的稳定传递和速比切换,但此时系统夹紧力大,降低了CVT效率,增加了油耗。在坡道停车时,确保要挂P挡,防止溜车;避免空挡滑行;不能前轮着地拖车,这些工况都可能对CVT造成损伤。
在做车辆保养时,一个常见场景技师倒出小杯变速箱油,看到油黑了,向车主建议换油,不然会损害变速箱。这时候车主往往会很纠结到底要不要换油。CVT变速箱油是高压低粘度合成油,售后保养手册上通常要求在一定里程换油。以通用CVT为例,售后手册上80000公里要求换一次油。从工程开发角度,在模拟苛刻工况整车寿命24W公里的变速箱台架或整车耐久试验里,整个试验过程中不换变速箱油,意味着变速箱油自身的物理化学稳定性已充分得到验证。实际上试验过程中,由于摩擦片微粒,齿轮磨合以及正常磨损,变速箱油就会从新油的浅绿色或红褐色,变成黑色,但功能依然OK能继续跑到试验结束,所以变速箱油变黑不作为换油的依据。
在客户日常温和的使用工况下,如果没有其他异常,终身不需要更换变速箱油。如果常感受到冲击/抖动,动力相应慢,噪音增大,曾深度涉水等情况,建议检查变速箱油,如目视能看到大杂质,有泡沫,或者有严重焦味,建议换油或者开箱检查零件。很多客户换油的目的是做一个预防性保护,特别对经常大油门,或频繁加减速的客户,内部零件磨损量加大,换油确实能降低电磁阀卡滞/零件磨损的风险,建议按照手册8-10W公里后更换变速箱油。
针对故障问题,一般变速箱故障分为有报码和没有报码两类。由于变速箱处于整车前舱左前方,其布置决定要开箱检查往往很困难,要先拆整车一大堆零件,才能把变速箱拆下来,就算只换一个小零件,其工时费用也非常高。因此对于车辆仪表盘上出现报码的情况,先找4S店读码,对于不影响驾驶/感受的报码,4S店往往会做清码处理。客户继续用车看后续是否报码复现。对于影响驾驶的码,如加速无力,顿挫等,4S店往往能通过码的含义,针对性地知道是什么问题,从而给出维修策略,比如刷新软件,更换某些零件甚至整机更换。由于变速箱控制模块(TCM)往往是外置式,在更换变速箱后,需要对TCM刷电磁阀特性曲线(PIcurve)并进行自学习。就算2台车是完全同型号,同生产时间,我们也不能简单互换TCM,因为在互换后需要重刷PIcurve。如果同型号不同生产时间,可能要刷新标定甚至软件版本。所以涉及到变速箱维修特别是控制系统维修,是一个非常专业的事情,建议去4S店做维修。
8、总结
最后,我们来回顾一下本文内容。我们分析了变速箱为何越来越重要;横向对比了各主流自动变速箱的结构和优缺点,从整车油耗和客户感受角度指出CVT会进一步拓宽应用。以通用CVT为例,讲解了CVT结构,基于动力流/控制流阐述了CVT的变速原理;然后从结构/性能/应用3个维度详细对比了CVT钢带和钢链各自的优势;接着深度分析了CVT自身效率和以及如何和发动机匹配实现动力总成的高效率;进而探讨了CVT兼顾舒适性和动力性的控制策略;最后普及了CVT车型在驾驶/保养/维修上的注意事项和相关知识。通过这篇系统性的文章,希望帮助大家更好的了解CVT,更深的了解车,更多的通过汽车探索世界。
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