無(wú)級變速機原理及其缺陷
無(wú)級變速機原理及其缺陷
自動(dòng)變速器,利用行星齒輪機構進(jìn)行變速,它能根據油門(mén)踏板程度和車(chē)速變化,自動(dòng)地進(jìn)行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制車(chē)速即可。
一般來(lái)講,汽車(chē)上常用的自動(dòng)變速器有以下幾種類(lèi)型:液力自動(dòng)變速器、液壓傳動(dòng)自動(dòng)變速器、 電力傳動(dòng)自動(dòng)變速器、有級式機械自動(dòng)變速器和無(wú)級式機械自動(dòng)變速器等。其中,常見(jiàn)的是液力自動(dòng)變速器。液力自動(dòng)變速器主要是由液壓控制的齒輪變速系統構成,主要包含自動(dòng)離合器和自動(dòng)變速器兩大部分。它能夠根據油門(mén)的開(kāi)度和車(chē)速的變化,自動(dòng)地進(jìn)行換擋。
無(wú)級變速機(CVT):
無(wú)級變速機是由兩組變速輪盤(pán)和一條傳動(dòng)帶組成的。
因此,其比傳統自動(dòng)變速器結構簡(jiǎn)單,體積更小。另外,它可以自由改變傳動(dòng)比,從而實(shí)現全程無(wú)級變速,使汽車(chē)的車(chē)速變化平穩,沒(méi)有傳統變速器換擋時(shí)那種“頓”的感覺(jué)。
無(wú)級變速機屬于自動(dòng)變速器的一種,但它能克服普通自動(dòng)變速器“突然換擋”、油門(mén)反應慢、油耗高等缺點(diǎn)。
CVT變速器具有重量輕體積短、燃油經(jīng)濟性好、動(dòng)力輸出平順等特點(diǎn),并逐步被更多的廠(chǎng)家應用,但新技術(shù)也會(huì )帶來(lái)新問(wèn)題。
你所駕駛的CVT無(wú)級變速機轎車(chē)在行駛中是否會(huì )遇到下列情況呢?如D擋起步時(shí)不走車(chē),讓你每次起步時(shí)都小心翼翼,每天早上等紅燈時(shí)使你心慌;在跟車(chē)時(shí)踩剎車(chē)向前竄叫你心跳。癥狀雖不嚴重,但在突然出現時(shí)也會(huì )嚇你一跳。
CVT式無(wú)級變速機是近幾年才在轎車(chē)上逐漸興起的一種無(wú)級自動(dòng)變速器,由于它技術(shù)獨特、進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)間短,自然就會(huì )遇到一些比較新鮮的問(wèn)題。近來(lái)偶聞國產(chǎn)匹配Multitronic無(wú)級變速機的奧迪轎車(chē)會(huì )出現下列癥狀:
1 、剎車(chē)問(wèn)題:慢速剎車(chē)時(shí),轉速在將要停而未停的時(shí)候會(huì )忽悠一下,突然下降到很低的程度,大概只有200~300轉,然后再上升(也就1/10秒)。怠速滑行到慢速剎車(chē)時(shí),你可注意到轉速表指針突然下降,1/10秒左右迅速恢復。感覺(jué)車(chē)輛突然撮車(chē)或者像是向前竄了一下。這種現象越是柔和剎車(chē)越明顯。
2 、加速問(wèn)題:匹配Multitronic無(wú)級變速機的奧迪在加速時(shí)感覺(jué)比較慢,有時(shí)候甚至給比較大的油門(mén)車(chē)速也沒(méi)太大變化,然后突然一下竄出去。
3 、另一種現象是掛前進(jìn)擋(D)起步時(shí)不走車(chē),踩油門(mén)也沒(méi)用。此時(shí)要先掛入空擋(N)再掛入前進(jìn)擋(D),方可正常起步。
以上問(wèn)題并不是時(shí)時(shí)在現,而是隨機出現,所以比較令人頭痛。出現上述問(wèn)題時(shí)要保持頭腦冷靜,不要驚慌失措,以防止誤操作。出現以上情況后要及早重視,及早修理,如果是在質(zhì)保期,廠(chǎng)家可免費醫治。(奧迪質(zhì)保期是1年或2萬(wàn)公里,以先到為準。)
解決方法是更換變速器中的閥體,還要進(jìn)一步重新設定控制程序。閥體的價(jià)格較貴,大概16000元左右,再加上變速箱油等附料及工時(shí)費總共將近要花費2萬(wàn)元。維修時(shí)間大約3小時(shí)左右。更換閥體后癥狀可消失,但好還是要重新設定程序。
在國外,裝配無(wú)級變速機的轎車(chē)個(gè)別車(chē)輛也會(huì )遇到些奇怪的問(wèn)題。如一位MINI車(chē)主反應他所駕駛的CVT MINI轎車(chē)在60km/h穩速行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機轉速會(huì )突然升到3200~3400rpm,此時(shí)的擋位是D擋,而非運動(dòng)模式的S擋。
不管是冷車(chē)還是熱車(chē),都遇到過(guò)上述情況。而在50km/h或70km/h恒速時(shí)發(fā)動(dòng)機轉速則保持在2000rpm。上述情況是令人不安,去維修廠(chǎng)經(jīng)過(guò)控制軟件升級和重新識別,故障終得到了解決。而另一位03年CVT奧迪車(chē)主也遇到了國內車(chē)主遇到的問(wèn)題,偶爾在將要停車(chē)時(shí)發(fā)動(dòng)機轉速粗暴。
CVT與自動(dòng)變速箱結構完全不同,它的內部主要是以?xún)蓚€(gè)可改變直徑的傳動(dòng)輪、中間套上傳動(dòng)帶來(lái)傳遞扭矩。傳動(dòng)帶兩頭各繞在一個(gè)錐形輪盤(pán)上,輪盤(pán)的外徑大小無(wú)級地變化,從而使兩個(gè)輪盤(pán)之間產(chǎn)生從“大比小”到“小比大”的傳動(dòng)比變化,由此實(shí)現變速。
變速的電子指令都由電子液壓控制系統執行,如果控制系統中的一個(gè)小環(huán)節出了問(wèn)題就會(huì )影響到車(chē)輛行駛??磥?lái)新的技術(shù)也會(huì )遇到新的問(wèn)題,不過(guò)每項技術(shù)總要有從幼稚到成熟的過(guò)程。
它是相對于市場(chǎng)上的自動(dòng)變速器來(lái)講的,因為現在自動(dòng)檔的車(chē)也是有檔的,一個(gè)一個(gè)升降檔的,只不過(guò)是用電腦來(lái)控制升降。但對于無(wú)級變速就不一樣了,不存在換檔了,就像可調的臺燈一樣,可以亮一點(diǎn)也可以亮很多,不是一個(gè)個(gè)階梯樣的來(lái)這亮,無(wú)級變速機的好大的好處是沒(méi)有換檔時(shí)帶來(lái)的沖擊了。而且它的傳動(dòng)是靠一條可變直徑的金屬帶(CVT鋼帶)來(lái)完成的,而不是靠液壓油或齒輪來(lái)完成的。奧迪的multitronic?就是采用無(wú)級變速機。
一、 什么是CVT?
CVT即無(wú)段變速傳動(dòng),其英文全稱(chēng)Continuouslv VariableTransmission,簡(jiǎn)稱(chēng)CVT。發(fā)明這種變速傳動(dòng)機構的是荷蘭人,有其裝置的變速器也稱(chēng)為無(wú)段變速箱或者無(wú)級變速機。這種變速器和普通自動(dòng)變速器的大區別是它省去了復雜而又笨重的齒輪組合變速傳動(dòng),而只用了兩組帶輪進(jìn)行變速傳動(dòng)。通過(guò)改變驅動(dòng)輪與從動(dòng)輪傳動(dòng)帶的接觸半徑進(jìn)行變速,其設計構思十分巧妙。由于CVT可以實(shí)現傳動(dòng)比的連續改變,從而得到傳動(dòng)系與發(fā)動(dòng)機工況的佳匹配,提高整車(chē)的燃油經(jīng)濟性和動(dòng)力性,改善駕駛員的操縱方便性和乘員的乘坐舒適性,所以它是理想的汽車(chē)傳動(dòng)裝置。無(wú)段變速箱轎車(chē)一樣有自己的檔位,停車(chē)檔P、倒車(chē)檔R、空檔N、前進(jìn)檔D等,只是汽車(chē)前進(jìn)自動(dòng)換檔時(shí)十分平穩,沒(méi)有突跳的感覺(jué)。
目前國內市場(chǎng)上能見(jiàn)到的、采用了CVT技術(shù)的只有奧迪、飛度、派力奧(西耶那、周末風(fēng))、和旗云4款車(chē)型。
二、 CVT的工作原理
CVT的主要結構和工作原理如圖1所示,該系統主要包括主動(dòng)輪組、從動(dòng)輪組、金屬帶和液壓泵等基本部件。金屬帶由兩束金屬環(huán)和幾百個(gè)金屬片構成。主動(dòng)輪組和從動(dòng)輪組都由可動(dòng)盤(pán)和固定盤(pán)組成,與油缸靠近的一側帶輪可以在軸上滑動(dòng),另一側則固定??蓜?dòng)盤(pán)與固定盤(pán)都是錐面結構,它們的錐面形成V型槽來(lái)與V型金屬傳動(dòng)帶嚙合。發(fā)動(dòng)機輸出軸輸出的動(dòng)力首先傳遞到CVT的主動(dòng)輪,然后通過(guò)V型傳動(dòng)帶傳遞到從動(dòng)輪,最后經(jīng)減速器、差速器傳遞給車(chē)輪來(lái)驅動(dòng)汽車(chē)。工作時(shí)通過(guò)主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的可動(dòng)盤(pán)作軸向移動(dòng)來(lái)改變主動(dòng)輪、從動(dòng)輪錐面與V型傳動(dòng)帶嚙合的工作半徑,從而改變傳動(dòng)比??蓜?dòng)盤(pán)的軸向移動(dòng)量是由駕駛者根據需要通過(guò)控制系統調節主動(dòng)輪、從動(dòng)輪液壓泵油缸壓力來(lái)實(shí)現的。由于主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的工作半徑可以實(shí)現連續調節,從而實(shí)現了無(wú)級變速。
在金屬帶式無(wú)級變速機的液壓系統中,從動(dòng)油缸的作用是控制金屬帶的張緊力,以保證來(lái)自發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力高效、可靠的傳遞。主動(dòng)油缸控制主動(dòng)錐輪的位置沿軸向移動(dòng),在主動(dòng)輪組金屬帶沿V型槽移動(dòng),由于金屬帶的長(cháng)度不變,在從動(dòng)輪組上金屬帶沿V型槽向相反的方向變化。金屬帶在主動(dòng)輪組和從動(dòng)輪組上的回轉半徑發(fā)生變化,實(shí)現速比的連續變化。
汽車(chē)開(kāi)始起步時(shí),主動(dòng)輪的工作半徑較小,變速器可以獲得較大的傳動(dòng)比,從而保證驅動(dòng)橋能夠有足夠的扭矩來(lái)保證汽車(chē)有較高的加速度。隨著(zhù)車(chē)速的增加,主動(dòng)輪的工作半徑逐漸減小,從動(dòng)輪的工作半徑相應增大,CVT的傳動(dòng)比下降,使得汽車(chē)能夠以更高的速度行駛。
三、CVT的技術(shù)特性
1.經(jīng)濟性
CVT可以在相當寬的范圍內實(shí)現無(wú)級變速,從而獲得傳動(dòng)系與發(fā)動(dòng)機工況的佳匹配,提高整車(chē)的燃油經(jīng)濟性。
2.動(dòng)力性
汽車(chē)的后備功率決定了汽車(chē)的爬坡能力和加速能力。汽車(chē)的后備功率愈大,汽車(chē)的動(dòng)力性愈好。由于CVT的無(wú)級變速特性,能夠獲得后備功率大的傳動(dòng)比,所以CVT的動(dòng)力性能明顯優(yōu)于機械變速器(MT)和自動(dòng)變速器(AT)。
3.排放
CVT的速比工作范圍寬,能夠使發(fā)動(dòng)機以佳工況工作,從而改善了燃燒過(guò)程,降低了廢氣的排放量。ZF公司將自已生產(chǎn)的CVT裝車(chē)進(jìn)行測試,其廢氣排放量比安裝4-AT的汽車(chē)減少了大約10%。
4.成本
CVT系統結構簡(jiǎn)單,零部件數目比AT(約500個(gè))少(約300個(gè)),一旦汽車(chē)制造商開(kāi)始大規模生產(chǎn),CVT的成本將會(huì )比AT小。由于采用該系統可以節約燃油,隨著(zhù)大規模生產(chǎn)以及系統、材料的革新,CVT零部件(如傳動(dòng)帶或傳動(dòng)鏈、主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和液壓泵)的生產(chǎn)成本,將降低20%-30%。
四、大量使用的有級自動(dòng)變速器(AT)的優(yōu)缺點(diǎn)
大量使用的液力自動(dòng)變速箱(AT)不用離合器換檔,檔位少變化大,連接平穩,因此操作容易,既給開(kāi)車(chē)人帶來(lái)方便,也給坐車(chē)人帶來(lái)舒適。但缺點(diǎn)也多,一是對速度變化反應較慢,沒(méi)有手動(dòng)波靈敏,因此許多玩車(chē)人士喜歡開(kāi)手動(dòng)波車(chē);二是費油不經(jīng)濟,傳動(dòng)效率低變矩范圍有限,近年引入電子控制技術(shù)改善了這方面的問(wèn)題;三是機構復雜,修理困難。在液力變扭器內高速循環(huán)流動(dòng)的液壓油會(huì )產(chǎn)生高溫,所以要用指定的耐高溫液壓油。另外,如果汽車(chē)因蓄電池缺電不能啟動(dòng),不能用推車(chē)或拖車(chē)的方法啟動(dòng)。如果拖運故障車(chē),要注意使驅動(dòng)輪脫離地面,以保護自動(dòng)波齒輪不受損害。
五、 CVT無(wú)極變速與普通自動(dòng)檔的區別
普通人經(jīng)常把自動(dòng)檔變速器和無(wú)級變速機(CVT)兩個(gè)概念混為一談。實(shí)際上這兩種變速器結構及工作原理完全不同。CVT結構比傳統變速器簡(jiǎn)單,體積更小,它既沒(méi)有手動(dòng)變速器的眾多齒輪副,也沒(méi)有自動(dòng)變速器復雜的行星齒輪組。它主要靠?jì)山M變速輪盤(pán),就能實(shí)現速比無(wú)級變化。舊款的CVT多用橡膠皮帶做傳動(dòng)元件,缺點(diǎn)是受力有限,容易打滑,而且傳動(dòng)效率低。因此只能用在馬力較小的摩托車(chē)和微型車(chē)上。很多汽車(chē)公司十幾年來(lái)一直都在致力于解決這一難題。如今,奧迪公司率先在這項技術(shù)上做到了“引領(lǐng)時(shí)代”,它使用的是獨特的多片式鏈帶傳動(dòng)帶、優(yōu)異的電腦控制液壓系統,從而能傳遞強大的扭矩。CVT大的特點(diǎn)是省油,CVT摒棄了傳統自動(dòng)變速器浪費能源的液力傳動(dòng)裝置,而采用了新技術(shù)來(lái)提高燃料使用率。CVT的燃料使用率將比手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器都高,能夠比傳統的自動(dòng)檔車(chē)省油5%到15%。
隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步,CVT技術(shù)的不斷成熟,汽車(chē)變速箱最終會(huì )由CVT替代手動(dòng)變速箱(MT)和有級自動(dòng)變速箱(AT),無(wú)級變速汽車(chē)是當今汽車(chē)發(fā)展的主要趨勢。
什么是無(wú)級變速機?它是怎么進(jìn)行工作的?
現在,在國產(chǎn)和進(jìn)口汽車(chē)當中,又出現一種比較新的名詞——CVT,即無(wú)級變速機。傳動(dòng)屬于自動(dòng)變速的一種類(lèi)型,由于以前應用比較狹窄,所以知道的人不多。
無(wú)級變速傳動(dòng)的英文全稱(chēng)Continuouslv VariableTransmission,簡(jiǎn)稱(chēng)CVT,有其裝置的變速器也稱(chēng)為無(wú)段變速器或者無(wú)級變速機。這種變速器和普通自動(dòng)變速器的大區別,是它省去了復雜而又笨重的齒輪組合變速傳動(dòng),而只用了兩組帶輪進(jìn)行變速傳動(dòng)。通過(guò)改變驅動(dòng)輪與從動(dòng)輪傳動(dòng)帶的接觸半徑進(jìn)行變速的,設計構思十分奧妙。
發(fā)明這種變速傳動(dòng)機構的是荷蘭人。當初傳送帶用了V型橡膠帶,材料較差傳遞力矩小,沒(méi)有什么實(shí)用價(jià)值。1979年荷蘭DAF的工程師改用金屬帶,完善并開(kāi)發(fā)出實(shí)用型的CVT系統。它具有零件少,體積小,重量輕,與普通自動(dòng)變速器比較具有較高的傳動(dòng)效率,油耗較低的優(yōu)點(diǎn)。但缺點(diǎn)也是明顯的,就是傳動(dòng)帶很容易損壞,不能承受較大的載荷,但在小功率汽車(chē)上很有市場(chǎng)。富士、菲亞特、德國福特都先后引進(jìn)CVT,加以改善,用在自己的汽車(chē)上。1984年,善于應用新技術(shù)的富士車(chē)廠(chǎng)研制了具有電腦裝置的電子無(wú)段變速傳動(dòng)ECVT,并在1987年2月裝在Justy(J10)汽車(chē)上推出市場(chǎng)。
以富士車(chē)為例,CVT由4大子系統組成,即電磁離合器系統、電子與液壓控制系統、方向轉換(前進(jìn)/后退)系統、無(wú)段變速傳動(dòng)系統,核心部分是無(wú)段變速傳動(dòng)系統(CVT System)。無(wú)級變速傳動(dòng)系統主要部件是兩個(gè)帶輪和鋼帶,鋼帶套在兩個(gè)帶輪上。帶輪由兩塊呈八字形的輪壁組成,這兩片輪壁中間的凹槽形成一個(gè)V形,其中一邊輪壁由液壓控制機構操縱,可以視不同的發(fā)動(dòng)機轉速進(jìn)行分開(kāi)與拉近的動(dòng)作,V形凹槽也隨之變寬或變窄,將鋼帶升高或降低,從而改變鋼帶與帶輪接觸的直徑。兩個(gè)帶輪反向調節,即其中一個(gè)帶輪凹槽逐漸變寬時(shí),另一個(gè)帶輪凹槽就會(huì )逐漸變窄。
無(wú)段變速傳動(dòng)系統(CVT)
這樣,當汽車(chē)慢速行駛時(shí),可以令主動(dòng)帶輪的凹槽寬度大于被動(dòng)帶輪凹槽,主動(dòng)帶輪的鋼帶園周半徑小于被動(dòng)帶輪的鋼帶園周半徑,即小園帶大園,因此能傳遞較大的扭矩。當汽車(chē)逐漸轉為高速時(shí),主動(dòng)帶輪的一邊輪壁向內靠攏,凹槽寬度變小迫使鋼帶升起,直至高頂端,而被動(dòng)帶輪的一邊輪壁剛好相反,向外移動(dòng)拉大凹槽寬度迫使鋼帶降下,即主動(dòng)帶輪鋼帶的園周半徑大于被動(dòng)帶輪鋼帶的園周半徑,變成大園帶小園,因此能保證汽車(chē)高速度時(shí)的速度要求。
無(wú)級變速機轎車(chē)一樣有自己的檔位,停車(chē)檔P、倒車(chē)檔R、空檔N、前進(jìn)檔D等,只是汽車(chē)前進(jìn)自動(dòng)換檔時(shí)沒(méi)有突跳的感覺(jué),十分平穩。
由于近年材料技術(shù)的發(fā)展,提高了金屬帶的承受力,使無(wú)段變速傳動(dòng)已經(jīng)不局限于小功率汽車(chē)上的應用,在高檔轎車(chē)上也有了它的蹤跡。1999年在歐洲市場(chǎng)推出的奧迪A6型2.4升轎車(chē),率先裝配了無(wú)段變速器。據廠(chǎng)方介紹,奧迪2.4升V6發(fā)動(dòng)機大扭矩是230牛頓米,而無(wú)段變速器的大扭矩輸出是299牛頓米,能力綽綽有余。同時(shí),無(wú)段變速器傳動(dòng)比寬,遠較手動(dòng)變速器和普通自動(dòng)變速器靈活,關(guān)鍵技術(shù)結構簡(jiǎn)單,只須改變金屬帶在兩端帶輪的園周半徑即可變速,可以隨時(shí)改動(dòng)變速器的參數以適應不同地區市場(chǎng)的需要。當然,CVT仍然有它的應用局限性,其關(guān)鍵仍然是金屬帶的承受能力,因此,目前只能應用在輕型汽車(chē)上。
近來(lái),包括國產(chǎn)的一些車(chē)上都在進(jìn)行CVT裝配引進(jìn),如奧迪、廣本的飛度,以及奇瑞的旗云等等。
本文由:無(wú)級變速機 http://www.tude4.com提供,轉載請注明出處,謝謝。