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Step AT(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。
图1:AT/CVT/DCT剖面图对比
这3种变速机构各有特点,同一类型变速箱,不同厂家的产品也相差较大。图2基于主流产品对这3类变速箱的特点进行对比,供参考。
图2:AT/CVT/DCT的优劣对比
从技术发展角度,AT主要是增多挡位,提升舒适性和效率。从4AT, 6AT发展到8AT,9AT和 10AT。CVT主要是加快动力响应性,提升扭矩能力和自身效率。采用无级 有级换挡兼顾驾驶舒适性和动力性,钢链式CVT增加了扭矩和效率。而DCT是提高苛刻工况下的耐久能力,提升舒适性,如增加干式DCT在频繁换挡下的耐久能力,改进换挡顿挫。总体上大家都是发挥长处,补齐短板。
目前AT的市场保有量最高。基于后续应用预测,CVT的应用有一定增加,主要原因有:1. CVT有最好的匹配性,能使动力总成的总体效率较大提升 2.消费者越来越注重驾驶感受,CVT能很好满足客户需求 3. 钢链式CVT拓宽了CVT的扭矩范围,使CVT覆盖了A/B级车这个最大的销量区间
3、CVT变速箱结构和换挡原理
接下来本文重点讲解CVT变速箱。图3说明了CVT变速箱的各主要结构,以及对应的功能,所有这些功能都是将发动机的动力,通过恰当管理,再输出到轮端。
图3:CVT变速箱结构和功能
图4是以通用钢链式CVT为例的主要结构图,其中最独特的结构是无级变速系统,这是CVT和AT/DCT相比最大的特点,也是钢链式和钢带式CVT之间最大的区别。