视频2:自动油位控制
通过一系列的效率提升技术,通用CVT的台架实测最高效率达92%,主要工况下效率约为82-85%。
6、CVT变速箱的控制
CVT变速箱的控制(包括软件和标定)是实现舒适性,动力性和耐久性的核心。我们都知道CVT舒适性好,换挡平顺无顿挫。这是钢带或钢链能连续改变工作半径来实现的。通过油压控制,CVT能切到速比范围内的任意速比。这是CVT和AT/DCT传动结构相比的最大特点和优点,CVT无级变速箱的名字正是由此而来。
但是无级变速并不总是优点,在需要动力的大油门工况下,如果还是无级变速,会导致加速相应慢,动力性不好。怎样解决这个问题呢?通过改进CVT的控制策略,在大油门下通过油压控制,迅速将速比切到某些特定的速比点上,从而模拟有级换挡,提高动力性。并且CVT能自动调节这些特定的有级速比点,在不同工况下,都实现最佳的动力性,满足客户的驾驶需求。所以这个模拟有级换挡,不像AT/DCT是固定的速比,而是弹性有级速比。
图15:CVT的无级/有级速比控制
CVT无级变速的特点,需要油压夹紧钢带/钢链来传递。硬件的关键是这个无级变速系统,而控制的关键是怎样确保动力平稳传递和速比变换,防止在任何工况下钢带/钢链打滑。对CVT而言,全油门加速,轮胎打滑,急刹车,坑洼路面,超低温等工况,从打滑控制的角度都是苛刻工况。通用CVT专门针对17个苛刻工况,建立苛刻工况的控制程序。根据图5示意图,变速箱内部有7个传感器时刻监控变速箱的状态,同时还和整车通讯,收集到整车工况。一旦识别整车进入了苛刻工况,就会立即激发苛刻工况控制程序,通过增大夹紧油压,加快油压响应,控制离合器有序打滑等措施,来控制钢链避免打滑,实现动力平稳传递。图16显示在低附着路面上,突然全油门加速,此时油压迅速响应,在监测到车轮打滑的同时,油压瞬间提升,夹紧钢链,从而防止了钢链打滑(图示Pulley打滑量为0)。接下来从低附着路面进入高附着路面后,车辆受到冲击,车速很快降低,此时油压同样瞬间提升,稳定控制钢链,实现动力平稳传递。
图16:CVT苛刻工况下防止打滑的控制策略
7、CVT的使用/保养/维修
CVT相比AT/DCT车型,是否有需要关注的工况或注意事项呢?在超低温工况下如零下20度,需要充分热车,否则不建议做激烈驾驶(大油门,急加速急减速),因为此时油的粘度高,不能快速响应激烈工况下的大油压需求,易造成钢带/钢链磨损。另外避免频繁全油门起步和急刹车,尽管在这些工况下的油压控制能确保动力的稳定传递和速比切换,但此时系统夹紧力大,降低了CVT效率,增加了油耗。在坡道停车时,确保要挂P挡,防止溜车;避免空挡滑行;不能前轮着地拖车,这些工况都可能对CVT造成损伤。
在做车辆保养时,一个常见场景技师倒出小杯变速箱油,看到油黑了,向车主建议换油,不然会损害变速箱。这时候车主往往会很纠结到底要不要换油。CVT变速箱油是高压低粘度合成油,售后保养手册上通常要求在一定里程换油。以通用CVT为例,售后手册上80000公里要求换一次油。从工程开发角度,在模拟苛刻工况整车寿命24W公里的变速箱台架或整车耐久试验里,整个试验过程中不换变速箱油,意味着变速箱油自身的物理化学稳定性已充分得到验证。实际上试验过程中,由于摩擦片微粒,齿轮磨合以及正常磨损,变速箱油就会从新油的浅绿色或红褐色,变成黑色,但功能依然OK能继续跑到试验结束,所以变速箱油变黑不作为换油的依据。
在客户日常温和的使用工况下,如果没有其他异常,终身不需要更换变速箱油。如果常感受到冲击/抖动,动力相应慢,噪音增大,曾深度涉水等情况,建议检查变速箱油,如目视能看到大杂质,有泡沫,或者有严重焦味,建议换油或者开箱检查零件。很多客户换油的目的是做一个预防性保护,特别对经常大油门,或频繁加减速的客户,内部零件磨损量加大,换油确实能降低电磁阀卡滞/零件磨损的风险,建议按照手册8-10W公里后更换变速箱油。
针对故障问题,一般变速箱故障分为有报码和没有报码两类。由于变速箱处于整车前舱左前方,其布置决定要开箱检查往往很困难,要先拆整车一大堆零件,才能把变速箱拆下来,就算只换一个小零件,其工时费用也非常高。因此对于车辆仪表盘上出现报码的情况,先找4S店读码,对于不影响驾驶/感受的报码,4S店往往会做清码处理。客户继续用车看后续是否报码复现。对于影响驾驶的码,如加速无力,顿挫等,4S店往往能通过码的含义,针对性地知道是什么问题,从而给出维修策略,比如刷新软件,更换某些零件甚至整机更换。由于变速箱控制模块(TCM)往往是外置式,在更换变速箱后,需要对TCM刷电磁阀特性曲线(PI curve)并进行自学习。就算2台车是完全同型号,同生产时间,我们也不能简单互换TCM,因为在互换后需要重刷PI curve。如果同型号不同生产时间,可能要刷新标定甚至软件版本。所以涉及到变速箱维修特别是控制系统维修,是一个非常专业的事情,建议去4S店做维修。
8、总 结
最后,我们来回顾一下本文内容。我们分析了变速箱为何越来越重要;横向对比了各主流自动变速箱的结构和优缺点,从整车油耗和客户感受角度指出CVT会进一步拓宽应用。以通用CVT为例,讲解了CVT结构,基于动力流/控制流阐述了CVT的变速原理;然后从结构/性能/应用3个维度详细对比了CVT钢带和钢链各自的优势;接着深度分析了CVT自身效率和以及如何和发动机匹配实现动力总成的高效率;进而探讨了CVT兼顾舒适性和动力性的控制策略;最后普及了CVT车型在驾驶/保养/维修上的注意事项和相关知识。通过这篇系统性的文章,希望帮助大家更好的了解CVT,更深的了解车,更多的通过汽车探索世界。