[汽車之家 技術(shù)講堂] CVT（Continuously Variable Transmission），連續(xù)可變變速器，或稱無級變速器。我們對其應(yīng)該不陌生，目前很多車型都裝備了CVT變速器，平順的駕駛使其備受好評。但物有兩面，毫無激情的駕駛感覺和品質(zhì)的質(zhì)疑，也讓CVT備受指責(zé)。今天的文章里面，我們就來了解一下CVT的結(jié)構(gòu)，并分析它的優(yōu)缺點。
CVT并不是什么先進(jìn)的設(shè)計。相傳最早是由大畫家達(dá)?芬奇發(fā)明的。這種變速機構(gòu)在紡織機、機床等工業(yè)機械上普遍使用，有很多種形式的設(shè)計。而且錐輪和皮帶組合的CVT形式，從幾十年前直至現(xiàn)在，一直出現(xiàn)在輕型摩托車上，并成了現(xiàn)代車用CVT變速器的主流形式。
不過用在汽車上的CVT要求零件穩(wěn)定耐用，可以承擔(dān)更大扭矩，廉價的摩托車配件肯定不行。于是諸如博世、采埃孚等汽車零件供應(yīng)商，以及各汽車廠商自身，都在努力研發(fā)用于汽車的CVT變速器。在確定錐輪和皮帶是目前最好的CVT形式之后，亟待解決的便是橡膠皮帶耐用性差，傳動效率不高等問題，于是金屬鏈帶誕生了。（博世公司對CVT的研發(fā)非常深刻，很多CVT方案都是博世設(shè)計的，不過博世公司并不批量出售變速器整體，只賣技術(shù)以及核心部件：金屬鏈帶，世界上大部分CVT變速器的鏈帶都是博世提供的。）
結(jié)構(gòu)分析
雖然CVT的錐輪和鏈帶的形式與MT、AMT、DCT的齒輪組，以及AT的行星齒輪組大相徑庭，但變速的原理是一樣的。MT、DCT每個擋位都有一對相應(yīng)的齒輪作用，其中低擋位為小直徑的主動輪帶動大直徑從動輪，隨擋位提升，主動輪變大，從動輪變小（AT雖然沒有這種直觀的變化，但齒輪作用原理一樣如此），而CVT以兩對錐輪組代替MT、DCT上復(fù)雜的齒輪組，根據(jù)扭矩和輸出功率的變化，錐輪組也在按照預(yù)定的模式在電腦及其液壓油缸的控制下相對變化：負(fù)荷大，需要大減速比時，主動錐輪組向兩邊分開，形成較小的工作圓，從動輪向中間擠壓，工作圓較大；而負(fù)荷變小時，則反之。并以其中的鏈帶作為動力傳遞。這樣的運動形式，和其他變速器的變速原理完全一樣，殊途同歸而已。而根據(jù)動力需求制造出任意齒比的“擋位”，在速比變化時，沒有了換擋的沖擊，這便是無級變速的原理和意義。
一個常規(guī)CVT變速箱的結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜，但實際零部件數(shù)量，以及工藝水平并不比AT更高端。現(xiàn)代車用鋼帶式CVT其結(jié)構(gòu)是這樣的：一個與AT結(jié)構(gòu)一樣的液力變矩器、用以調(diào)節(jié)運轉(zhuǎn)方向的單排行星齒輪（AT上則是多個多排行星齒輪組）及其離合器、以及“靈魂部件”CVT錐輪組和金屬鏈帶。這種設(shè)計讓CVT變速器在個體上可以更緊湊一些。
目前車用CVT的變速元件基本上都是錐輪和鋼帶的形式，但前端部件則因不同廠商的設(shè)計理念，有著不同形式。例如大多數(shù)CVT匹配的動力緩沖部件都以帶鎖止離合器的液力變矩器為主，但奧迪的multitronic CVT則使用多片離合器代替變矩器。原因有二：1、發(fā)動機扭矩足夠大，無需變矩器增矩，而且CVT不太注重扭矩的作用；2、多片離合器在效率上要高于液力變矩器。日產(chǎn)的最新的xtronic也有非同尋常一面，其行星齒輪增加一組離合器之后，可以實現(xiàn)2前進(jìn)擋+1后退擋的工作形式，這樣的話可以提高速比范圍，讓錐輪和鋼帶在稍微小一些的范圍內(nèi)，更高效的工作，而這樣看來整個變速箱就相當(dāng)于AT和CVT的組合。
動態(tài)分析
在這種區(qū)別下，變速器對發(fā)動機的動力需求也有了些許變化。通常有擋位的變速器，對扭矩這一數(shù)據(jù)的需求較多，在加速過程中，因為擋位的變化，發(fā)動機轉(zhuǎn)速也在波動，并一次次向高轉(zhuǎn)速的高功率區(qū)域沖刺，而扭矩的作用，就是讓發(fā)動機更有力地從低功率沖向高功率，扭矩越大（尤其是低速扭矩），這一過程越短，我們強調(diào)扭矩對加速的影響是針對有擋位的變速器而言，并且擋位越少，這一效應(yīng)越明顯。
而CVT在加速的過程中對扭矩的要求則不是那么明顯，駕駛者完全可以通過控制油門踏板的位置，讓發(fā)動機達(dá)到某一轉(zhuǎn)速（或最大功率轉(zhuǎn)速），此時扭矩和功率的輸出基本恒定，變化的只是錐輪組的變速比，以及車速。由于不需要發(fā)動機轉(zhuǎn)速的波動，我們就可以精確的控制發(fā)動機在經(jīng)濟(jì)工況、既定加速工況、最大輸出功率工況下工作，發(fā)動機也就會理想狀態(tài)下全心全意地工作。這種模式是有擋位變速箱無論如何也無法做到的，就算檔位再多，也只能逐漸接近這種工況。所以，CVT從理論上講是傳遞動力的最好方式，前提是CVT能夠消除其致命弱點：“打滑”。
『鏈條傳遞方式在錐輪呈小圓時，傳遞效率要好于鋼帶，但接觸面積較小』
“打滑”是CVT無法回避的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象又歸罪于其結(jié)構(gòu)設(shè)計。其他形式的變速器在動力傳遞上，是以離合器和齒輪連接，雖然離合器之間是以摩擦力結(jié)合，但結(jié)合之牢固，可以將其視為剛性連接，就算是液力變矩器會有相對轉(zhuǎn)速差，但其間仍有離合器可以相連，況且就算是因轉(zhuǎn)速差而引起的“滑動”，這種“滑動”也可以產(chǎn)生“增矩”的作用，而非失速。而CVT變速器中，變速機構(gòu)——錐輪和鏈帶的鏈接的接觸面積比較小，又是時刻變化的，與剛性連接相差甚遠(yuǎn)。雖然可以通過錐輪壓緊來提升張力，增加摩擦力，但這仍然無法治本。
『鋼帶傳遞效率更高，不易打滑，但不能過度彎曲，不太適應(yīng)半徑大幅度變化』
當(dāng)然，這一現(xiàn)狀可以通過一系列技術(shù)來改善，例如博世的新式鏈帶以“推動”的方式替代了傳統(tǒng)鏈帶“拉動”的動力傳遞效果，日產(chǎn)的兩級變速結(jié)構(gòu)使錐輪和鋼帶能在較為穩(wěn)定和高效的范圍工作，匹配了CVT的新騏達(dá)1.6T在加速方面也超過了競爭對手，甚至開發(fā)了可以適配3.5L發(fā)動機的CVT。所以隨著研發(fā)的進(jìn)程，CVT天生的缺陷在逐漸改觀。
效率分析
針對前文對CVT的特點分析得出，CVT的動力傳遞會因“打滑”而降低效率，單從此處而言，CVT在油耗方面不會有什么好作為。但從發(fā)動機角度來看，因為CVT連續(xù)變速的特點，使發(fā)動機一直處于一種“舒服”的狀態(tài)工作，這樣看來，CVT還算是一個很理想的機械。綜合起來就是，CVT的傳動效率較低，但可以讓發(fā)動機在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速下連續(xù)工作，達(dá)到節(jié)油的目的，前提是你不要過分要求它的性能，也就是說，盡量避免激烈駕駛和高速行駛。
仍以騏達(dá)舉例，我們在輪上功率的環(huán)節(jié)中測出，裝備CVT的騏達(dá)在效率上要落后裝備AT的英朗不少，但性能相差不大，而且油耗方面騏達(dá)以微弱優(yōu)勢勝出，事實也證明了上面的理論。相關(guān)文章：《專治各種不服Ⅳ騏達(dá)1.6T挑戰(zhàn)英朗XT》
綜合分析
在本世紀(jì)初期，CVT還是個稀罕物的時候，這玩意確實不便宜，但在目前階段，很多技術(shù)問題都逐漸解決，產(chǎn)能相對擴(kuò)大，成本也大幅降低，一些用于小排量車型的CVT變速器的造價甚至低于人民幣5000元，這樣的價格足以對抗技術(shù)落后但成熟的4AT，所以很多國產(chǎn)車型都將CVT裝車，并將其作為賣點，畢竟舒適性和燃油經(jīng)濟(jì)性要高出4AT一截。
但目前CVT的發(fā)展似乎到了一個“坎”，從結(jié)構(gòu)上看，AT似乎是仍然是最合理的自動變速方式，而8速甚至更多擋位的設(shè)計，讓其平順性和經(jīng)濟(jì)性都趨于CVT。當(dāng)然CVT仍有一大批擁躉者，例如日產(chǎn)，豐田反而在最近幾年開始努力推廣。所以在目前看來并不能過多的評論CVT的趨勢，或者在不久的將來，兩者會有“聯(lián)姻”的可能。（文/汽車之家 任飛）
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