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CVT与AT变速箱相比到底省不省油?为什么都说CVT变速箱省油?

 炫叶楓雪 2023-02-25 发布于广东

对油耗影响最大的是发动机,也就是说发动机输出多少动力、消耗多少燃油的基础。而变速箱则是在给发动机打辅助,本质上就是帮助发动机尽可能的高效运行,从而获得更高的燃油经济性。在辅助方面CVT具备任何变速器都无法比拟的优势,因为其自身结构就是“无级传动理念”最完美的载体。

如今AT变速器的挡位越来越多,实际上也是在追求无级传动,这一点无论是CVT、AT还是DCT、MT均一致。只是受制于自身结构以及成本,只能尽可能地增加挡位而不能无限制地增加挡位,况且挡位多到一定程度频繁换挡本身就是能量的消耗。当今提高变速器燃油经济性的理论在于提高传动比范围、提高传动效率。

传动效率这部分直齿耦合>离合滑磨>液力变矩器搅油。但在液力变矩器锁止离合产生后AT变速器的传动效率也提高到90%以上而这CVT的传动效率也突破了80%,但受制于摩擦传动所以传动效率还是几类变速器中最低的。当然变速器是否能省油也不能完全由传动效率决定,能否更容易地保持发动机高效运行也是重要一环。这方面CVT拥有绝对的优势,各种车速下均能保持完美传动比。

所以CVT变速器在燃油经济性方面可以说是优势、劣势均很突出。之所以CVT会获得省油的美名主要原因是汽车的油耗大部分是由发动机自损耗所形成的,而传动系统损耗的比例远比发动机自损耗要低。如上图所示无论是市区工况还是高速(郊区)工况,发动机自损耗的能量均高于传动能量损耗。那么是不是只要保持发动机更高效运行,就能减少发动机能量损耗呢?智者见智,不过这就是CVT省油说法的由来。

变速器传动比与油耗的关系

发动机的特性是有趣的,负荷高了费油、负荷太低也费油,同理转速太低、转速过高都会对燃油经济性造成影响。所以想省油就需要在车速、发动机转速、发动机负荷三者之间实现一个相对完美的平衡。也就是说变速器提供的各个挡位其实就是为了让这三者实现平衡。挡位越多所提供的平衡范围就越宽泛,也就越容易与实际工况相吻合,吻合即是完美平衡。

汽车的实际工况是千变万化的,在不同车速及不同路况、不同阻力的状态下而不断发生着改变。而变速器所能提供的解决方案显然不够用,比如8AT只能提供8种解决方案完美适合8种工况。当出现第9、第10种工况时这8AT将不能把车速、转速、负荷做到最完美的平衡,也就是说不能让发动机以最舒服的状态去工作。解决方式就是增加第9、第10个挡位来弥补,可实际工况可不止10个。

想无限制增加挡位么?受制于成本、技术这是不可能实现的。所以CVT就获得了理论层面的存在价值,而实际层面价值则更多体现在成本、结构、省油三方面。因为它自身结构可以在主动盘、从动盘转动半径大小变化中获得无数的传动比,简单理解就是拥有理论上的无数个挡位。也就是说传动比范围虽然是有限的(现如今普遍8以上),但在有限的传动比范围内可实现无数个传动比。

如上图所示采埃孚9AT,这款9挡位变速器的传动比范围为9.7。但我们能看到在这9.7的范围内也仅仅提供了9个传动比,简单理解就是在9.7的落差下提供了9级台阶。拿7挡0.7与8挡0.58为例,0.7与0.58之间是空白,假如车子在某实际工况下恰恰需要一个0.65的传动比才能实现车速、转速、负荷之间的完美匹配该怎么做?对于这台9AT而言无解,要么用7挡0.7去行驶、要么用8挡0.58去行驶。

用7挡跑负荷合理但转速偏高,而用8挡跑转速合理而负荷又高,所以这时候最理想的解决方式就是在7、8挡之间再添加一挡位。而这时这款9AT就变成10AT了,而实际上这远远不够,因为实际工况是千变万化的。如果用CVT就可以完美解决这个问题,甭说在9.7落差内可实现无数传动比,即便在7、8挡之间也能形成无数个传动比用来完美匹配各个工况下的车速、转速、负荷。

这就好比登高,CVT是爬斜坡,AT、DCT以及MT则是爬台阶。各位都知道同样的坡度下台阶越多越省力,而当台阶多到无数时,台阶=斜坡。如上图所示在CVT斜坡理论上可以修无数个台阶,所以CVT=拥有无数挡位的AT变速箱。而AT如果拥有无数个挡位,那么就等于在斜坡上修无数个台阶最终台阶还会变成斜坡。而现如今变速器挡位越来越多其实就是在增加上图中落差间的台阶数量,让爬高变得更轻松,轻松=省力=省油。

实际中CVT与AT的对比

同时代下的产品油耗差异不大,同时代产品指的是传动比范围差异不大的产品,如果用今时今日的CVT对比20年前的4AT则完全是抬杠。理论上在市区路况下车子的实际工况可以千变万化,但实际中虽然有变化但并没有那么多,所以CVT提供无数完美传动比的理论优势并不能完全发挥。而在高速公路路况下车速比较平稳、并不是频繁改变,所以更用不到CVT那么多完美传动比。

而在高速路况下液力鼓离合器一锁止,AT在传动效率上将碾压CVT,此时AT燃油经济性优势更明显。而另一方面更多的挡位会面临新的问题,假如AT拥有50个挡位,那么在日常用车中挡位会频繁乱跳,很可能车速从30千米提升至60千米时换了十几次挡。液压泵负责变速器的换挡工作,但液压泵是从发动机处获得运转的动力。如果液压泵持续频繁的换挡,同样等同于在不断消耗发动机的动力。

想省油就需要减少发动机动力损耗,如果变速器液压泵持续做出换挡动作对发动机能量的消耗也不低。所以无论是AT、DCT都很可能止步于10个挡位(DCT难点),也就是说理论上的无数挡位在实际应用中并不是最佳选择。即便是CVT在不断改变锥形普利盘转动半径、夹紧钢带的过程中也是需要液压去支持的,同样做不到无限制的改变传动比因为这样伴随很多能量的消耗。所以无限完美传动比对于CVT而言更多体现在理论层面。

所以呢同时期的CVT对比AT,比如爱心K120对比爱信8AT,两者油耗差异不大。K120即便拥有小幅度优势但更多是依靠低级别车型实现的。比如卡罗拉比凯美瑞油耗低,那是CVT的功劳么?显然不是。同理说CVT凯美瑞比8AT凯美瑞油耗低也不是CVT的功劳,因为排量不同。工业做出的选择不是比一时之高低、比那零点几的油耗差异,成本、质量以及油耗之间的平衡最为重要。在成本、质量、油耗间实现平衡的就是CVT。而决定厂家对成本控制的关键是消费者的购买力,如果消费者能承受住配备8AT的卡罗拉,厂家何乐而不为呢?

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