你看不起的CVT變速器，原來采用了這麼多的高科技

2022/09/06

當你看到這樣一幅圖，一幅發動機轉速變化曲線圖，你猜匹配的變速器是CVT還是AT呢？相信從事汽車開發的專業人員或許可以看得出，這是一款CVT的發動機轉速曲線圖，那很多人會好奇CVT不是無級變速器嗎，怎麼會換擋呢？說起這個就想起來了一位同事之前咨詢我，說CVT也可以模擬變速，實在太好玩了，這是怎麼回事？帶著這個問題，開始咱們下邊的介紹。

Part1：CVT的發展及優點

首先咱們來聊一聊CVT的發展史，采用CVT技術的鼻祖是德國奔馳公司，早在一百多年前就將V型橡膠帶式CVT安裝在汽油機汽車上。但是橡膠帶式CVT存在一系列的缺陷：功率有限，離合器工作不穩定，液壓泵、傳動帶和夾緊機構的能量損失較大等，所以提高傳動帶性能和CVT傳遞效率極限的研究一直在進行。將液力變矩器集成到CVT系統中，主、從動輪的夾緊力實現電子化控制，傳動帶用金屬帶代替傳統的橡膠帶，新的技術進步克服了CVT系統原有的技術缺陷，使得傳遞扭矩更大、性能更優良的第二代CVT面世。而后日本的日產公司、三菱公司和富士重工等也開發出了不錯的CVT，并加速了CVT在汽車上的應用。德國的ZF公司上世紀末提供了鋼帶驅動的VT1型CVT，這種CVT包含螺旋齒輪或變速器、合適的液壓系統、濕式離合器，在系統中集成的TCU可以允許機械、液力和電子系統進一步組合。

那麼為什麼現在這麼多汽車會用CVT呢？隨著全球環境問題日益嚴峻，各個國家開始重視車輛污染排放，這直接將車輛引入了低油耗時代，而CVT將變速器對車輛油耗的影響，進行了最大范圍的升華。我們不妨將變速器與發動機綜合來看，為什麼CVT相對更省油？從發動機油耗MAP圖中可以看出，影響發動機油耗的主要因素是車輛負荷和轉速，也就是說將發動機的輸出轉矩和轉速控制在最佳效率區間內，發動機及車輛的燃油經濟性就越好。這個時候變速器對發動機輸出轉矩和轉速的控制就起到了重要的作用，變速器通過檔位配比可以進行合理調控，CVT變速器由于傳動比可連續變化，對發動機轉速的調節作用自然而然更廣泛一些，這就使得發動機更容易運行在較經濟的狀態，所以與其說CVT變速器省油，不如說CVT變速器更好的發揮了發動機的功耗。

此外CVT變速箱主要靠主、從動輪和金屬帶實現速比的無級變化，相比于AT變速箱，結構相對簡單，沒有了復雜的行星齒輪組，零件少、重量輕、體積小，實現傳動比連續變化，工作速比范圍寬，易與發動機形成理想匹配，換擋頓挫感幾乎感覺不到，動力輸出均勻線性，從而實現了良好的燃油經濟性、動力性和平順性，降低了排放和成本。再加上CVT變速箱知識產權保護沒有AT變速箱嚴格，主流汽車生產商紛紛研究、生產和裝備CVT變速箱。

Part2：AT模擬的原理及必要性

介紹完了CVT的發展史及優點，咱們言歸正傳，為什麼CVT可以換擋呢？咱們不妨可以將這種換擋理解為AT模擬，或者可以用「like AT」更好理解一些。其實在變速器發展的初期，CVT是不具備這種功能的，后來為了人們的駕駛樂趣以及駕駛感受，就開發了AT模擬換擋邏輯。設想在駕駛過程中，幾乎沒有頓挫感，駕駛過程始終平順如一，無論怎麼踩油門，車輛都沒有頓挫現象，隨之而來的是你會看到發動機轉速儀表盤指針一路飆升，當然在這個過程中你也會聽到發動機的轟鳴，但是卻感受不到加速能力的改變，或許某些駕駛者會說我就喜歡這種平順性，從CVT的發展來看，就沒有battle的必要了。

那麼CVT是怎麼實現的這些檔位呢？其實這些檔位并不是真正意義上的檔位，而是虛擬的模擬檔位，也就是通過AT模擬換擋邏輯，在變速器油壓的控制下，CVT變速器傳動比強制設置成了有級式模式。現在主流的變速器開發模式，當車主溫柔駕駛車輛時，CVT還是無級變速，整體以平順為主，發動機轉速也不會有節奏的變化；當車主激烈駕駛時，比如說車主踩油門踏板超過50%或者直接來了腳地板油，那麼這個時候變速器的控制邏輯就會監測并識別到車主的駕駛意圖，進入AT模擬的模式，發動機轉速也會有節奏的變化，也就是本文初始的那張圖。如果車輛匹配手動模式，在上坡時候CVT固定到1/2檔，會方便動力輸出；下坡時掛入手動擋，可以利用發動機反拖制動等。

Part3：日韓CVT誰更勝一籌？

說到現在世界上主流的CVT變速器生產廠商，就不得不提到日韓，這是因為兩家都有自己的利器。先說一下日系，比如豐田采用的齒輪直驅式變速器，也就是1/2檔為齒輪傳動，起步不容易打滑，動力響應更快，速度提升后切換為傳統CVT鋼帶傳動，行駛更為平順。但是這樣做也會帶來不好的一點，那就是由齒輪驅動切換至鋼帶傳動，或者由鋼帶傳動切換回來時會產生一定的頓挫。我們可以先來看一下車質網近一年關于變速器的投訴，可以看到的是前幾款日系車用的都是CVT，但是變速器投訴中都有頓挫這一條，筆者有幸親自測試過COROLLA Cross這款車，這款車模擬的是十檔，更有利于車輛的燃油經濟性。但油門踏板大約40%升擋，由齒輪傳動切換至鋼帶傳動時會有頓挫；并且在減速停車車速大約為30kph時，CVT切換回齒輪傳動時也會產生頓挫。

接下來再說一下韓系車，韓系車CVT的發展時間雖然短暫，但韓系車的技術卻比較全面，這也是韓系車的可怕之處，其變速器技術完全是自己獨立研發，而且韓系車另辟蹊徑，鋼帶傳動改為了鋼鏈傳動，采用鉸鏈式的結構，將鉸鏈片疊加在一起傳遞動力，這樣其承載扭矩更大，穩定性更強，且不容易出現打滑，但是采用鋼鏈傳動也會有噪音相對大一些的缺點。并且筆者了解到韓系車開發了很多控制邏輯來對它進行保護，比如在進入低摩擦路面時（冰雪路面等），車輛容易出現打滑，這個時候變速器會減小扭矩，提高帶輪的夾緊壓力，以防止進入正常路面時產生沖擊；再比如低溫保護邏輯，當車輛低溫行駛時，限制各個溫度下變速器可傳遞的最大扭矩。