CVT的原理和结构构造解剖汽车质量技术分析.docVIP

CVT的原理和结构 对汽车稍有了解的人都知道汽车之所以需要变速箱，是因为内燃机的工作特性，或者说是由内燃机的缺点决定的。在汽车行驶时，最需要扭力的时刻是加速，尤其是静止情况下的加速时。但是引擎在怠速阶段又偏偏最缺乏扭力，如果没有变速箱，别说加速，汽车就算正常行驶恐怕也十分的困难。 了解了这一点，我们就可以讨论现有变速箱所存在的缺点。普通的变速箱，无论是手动的或者是自动的，都必须将引擎转速以一定数目的比例来分段，慢速行驶时，变速箱以低档将引擎所发出的扭力增倍输出，但是问题在于车速的升降仍然和引擎本身的转速挂钩。只不过比例的常数不同而已。因此引擎要被设计成有一定的宽度的扭力范围，从而影响了输出效率。（引擎的输出效率主要是看热能转化成机械能的效率比，因为在不同的转速范围下，引擎所需的冷却效率是不同的，必然造成引擎在大部分转速范围里的低效率输出）因此，如果我们可以反其道而行之，制造一个可以转变扭力和转速的装置，将引擎锁定在一个很窄的转速范围下工作，这样引擎的扭力，马力和输出效率都能够设计的极出色。为此工程师设计了CVT！！！ 什么是CVT 无段式变速器（Continuously Variable Transmission）其实就是一个可以自行转变扭力和转速的装置。可惜的是CVT虽然已经出现了几十年，但是由于科技的限制，仍然不能大量的投入使用，相对普通的手排和自排，它的使用面实在太窄。CVT发展至今，其基本工作原理大致不变。都是利用两个或者两个以上的摩擦面传递动力，而速度的改变是透过摩擦面接触的半径来进行的，即引擎转速保持不变，仍可以通过改变半径来改变车轮的转速，从而达到改变车轮转速的目的。 CVT中最主流的一种结构是使用一对V型滑轮配合V-BELT，凭借V型滑轮的开合改变V-BELT转动轴心直径。这种技术在微型电单车上已经非常的成熟，不过在汽车上却没有被大量使用，原因是各厂商都未解决效率的问题。由于CVT是靠摩擦力来传递动力的，而变速却要摩擦部件向动力传递垂直的方向运动，这无疑会破坏他们之间的静态摩擦（STATIC FRICTION）。这种情况有点象车轮在过弯时的打滑情况，一部汽车在弯中加速，如果因为速度过高发生侧滑，驱动轮和地面的静态摩擦（Static Friction）消失，换之而来的是动态摩擦（dynamic Friction），这时无论如何加大油门（等于加大牵引力）都无法再产生向前的加速度，换来的只是轮胎打滑的不断加剧。所以传统的CVT在加速情况下往往反应迟缓，动力越是强劲的引擎越是应付不来。 CVT未象传统的自排或者手排那样普及除了动力传递迟缓的问题以外，还有一个毛病就是驾驶者几十年来已经习惯了分段式的加速感受，CVT那种犹如地铁般的超线性加速感受令人实在觉得无趣。 然近年来CVT的设计取得了长足的进步，尤其在动力传输的即时性和耐用性上取得了巨大的成就。现在新式的CVT已经可以完全胜任3.0甚至是3.5公升引擎所发出的扭力。而且在设计时也兼顾到驾驶者的心理感受，以电脑程式模拟出半自动+/-排挡的效果，令CVT操作起来更有乐趣。（具体做法时透过电脑预设最高8段的固定活动轮直径设定，从而提供多段固定的传动比，以达到其他排挡系统的转挡效果） 在介绍各种不同种类的CVT之前，我打算简单的将CVT的基本装置结构一下。一个完整的CVT系统的硬件包括主要两个部分，一是刚才提过的速度改变器（Variator）[比如V-Belt和V型滚轮]，另一部分是启动装置（Starting Device）。我们知道启动装置分为两类，普通手排用的是离合器（Clutch），而大部分自排用的是扭力转换器（Torque Converter）。Clutch的优点是简单直接，结合引擎和传动系统之后基本没有能量损失，但是它分开后会导致引擎和车轮完全分离，斜路开车就需要一点技巧，否则会造成溜车，同时它没有改变扭力的功能，所以需要一个较低齿比的1挡和较大减速器。 Torque Converter则相反，它虽然动力传递效率较低，可是胜在不会发生溜车问题，它本身已经是一个无段变速装置，而且扭力可以增益达原来的两三倍，所以它无须一个较低齿比的1挡和大尾牙，也可以使汽车顺利起步。 CVT的启动装置有用Clutch Type ，也有使用Torque Converter，使用哪种和它的设计直接有关，而且也会影响开车时的行走特性。 下面我就把几个主流的CVT系统分别介绍一下。 NISSAN EXTROID CVT 日产在2000年的东京车展曾经展出过一辆采用Extroid CVT的GLORIA/CEDRIC，之后这个CVT的改良版本配在我们更加熟悉的G35身上。这个CVT的推出可以算时一个CVT发展史上里程碑式的作品。 首先可以简单回顾NISSAN造CVT的历史，早于1992年NIS