传动效率表示发动机产生的动力能有多少最终被传递到驱动轮上,是决定汽车驱动效率的重要参数。一般而言,靠齿轮啮合与摩擦片式离合器直接传递动力的手动变速箱传动效率是最高的,而结构与其相似,采用电磁离合器替代摩擦片式离合的双离合变速箱传动效率仅次于手动变速箱。而一般的AT变速箱与CVT变速箱传动效率则会比较低。
那么为什么很多车企喜欢采用传动效率以及使用寿命都不算优秀的CVT变速箱呢?这种变速箱形式又有哪些优势?车叔今天和您好好聊聊。 为何AT、CVT变速箱传动效率低? 前文说到,手动变速箱与双离合变速箱都是通过机械结构的离合装置来传递动力,这种方式相比采用液力变矩器的AT以及部分CVT(丰田最新的CVT会在主动轮之前增加一套带两级减速装置的液力变矩器,以改善起步时钢带打滑导致的动力不足)有着非常明显的区别。
液力变矩器是一个巧妙的发明,它通过液力耦合的原理,在中间增加了一组导轮,不仅能够在低速时让泵轮与涡轮之间靠液压油传递动力,中间的导轮还能起到减速增扭的作用,相比起摩擦片式离合器,泵轮与涡轮的转速即使不同步,也不会有半联动那样的滑动摩擦,从而避免了摩擦盘过热烧毁。因此,工艺优秀的AT变速箱使用寿命非常长久。但由于液力变矩器非机械硬连接,泵轮与涡轮内部的流体会损耗一部分机械能,因此导致低速行驶时AT变速箱的传动效率较低。
而CVT变速箱在液力变矩器之后又是钢带连接,本质上属于摩擦传动,早期的传动皮带由于张力有限,在高负荷工况下会产生较为明显的打滑现象,动力流失非常严重。即便是材料性能大幅提升的今天,CVT变速箱的钢带也存在着张力拉伸的问题。即便新车时钢带张紧力足够,但是在长期大负荷使用之后,钢带也会失去张力,导致传动带大幅打滑,动力流失。
为什么CVT效率不如AT高? 但是更省油呢? 为了说明CVT省油的情况,我们要对传动效率进一步划分为两个部分:静态传动效率以及动态传动效率。
静态传动效率指的是当发动机负荷、转速都恒定时,车辆接近于匀加速行驶时的传动效率。而动态传动效率指的是当发动机负荷、转速发生较大变化,车辆急加速时变速箱的传动效率。 静态传动效率 CVT变速箱结构简单,它既没有复杂的行星齿轮,也没有液压换挡机构,参与传动的部件非常少,基本只有两个锥轮一个钢带。在力的传递中,力通过的物体越少,则其损失越小,因此,在静态传动的工况传动带不打滑的情况下,CVT变速箱的传动效率非常高。 动态传动效率 当突然大负荷加速时,发动机的扭矩瞬间作用在主动锥轮上,使其加速旋转。此时传动带由于惯性,会对锥轮有一个拖拽的力,当这个力大于一个临界点时,传动带与锥轮之间就由滚动摩擦变为滑动摩擦,力的传递效率大幅下降。因此,在动态传动的工况下,传动带会发生打滑,CVT变速箱的传动效率就不那么高了。
另外需要指出的是,由于CVT是靠钢带与锥轮运行直径的变化来起到“变速”的作用,因此它没有“换挡”的过程。CVT变速箱能够将发动机转速在一定范围内保持在发动机高效转速区间,有效避免了内燃机外特性曲线中的低效区,同时也不会因为换挡中断动力输出,因此动力可以不间断输出。 车叔总结 CVT之所以省油主要因为参与传动的部件少,机械能损失少。同时能让发动机长时间运行在高效转速区间,因此在长途巡航时的油耗表现非常优秀。相比之下,AT变速箱因为结构复杂,参与传动的部件太多,因此机械能损失较大,再加上液力变矩器工作时该系统非硬连接,导致大量动能被流体吸收,因此传动效率不高。 但在动态传动效率方面,CVT变速箱的表现是所有自动变速箱中最差的,同时在使用寿命上,CVT变速箱的表现也不太令人满意。 |
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