在解析無級變速器(CVT)的換擋頓挫原因之前,首先需要了解燃油車為何會頓挫。
頓挫:
之於汽車而言為“瞬間的減速再加速”,減速時駕乘人員仍然受到向前的慣性力的作用,制動減速與其為“反向作用力”,在安全帶的約束下會感覺往前衝的時候被拉了一下;隨後再加速則會感受到“推背感”,這一前一後、晃盪了一下就叫作頓挫,其實就是這麼個概念。
換擋頓挫的根本原因是短暫的“減速再加速”,減速的原因是換擋時發動機與變速器斷開連線,一旦失去油門訊號則發動機會快速的往怠速轉速回落;假設換擋之前的行駛轉速為2500rpm,換擋完成後再結合的轉速為1500rpm,公制馬力1PS等於七十五公斤力,如果這是臺1.5T 300N·m(1250~4000rpm)的發動機,差距則如下。
- 2500rpm=106PS
- 1500rpm=64PS
差值為42PS,也就是差了3150公斤力。
毫無疑問,換擋之前的轉速和之後的轉速對應的馬力差距很大,能實現的車速顯然也會有很大的差距;同時不同前進擋對於發動機飛輪的執行阻力也有差距,高速擋可以理解為“阻力大”,升轉速會比較慢,所以在換擋完成後結合的瞬間必然會有“發動機+變速器制動”,隨後再加油門或自動擋汽車不鬆油門(自動加油門)把轉速拉起來之後才會讓制動感消失。
換擋頓挫就是這麼出現的,MT、AT、AMT、DCT,這四種變速器在換擋時都要分離發動機與變速器,那麼換擋所用的時間越長則發動機轉速回落程度越大,發動機制動的程度也就會更高;所以只有換擋足夠快的變速器才能相對的平順一些,MT手動擋換擋的速度是以“秒”來計算的,頓挫感總會比較強,自動變速器的AMT最慢所以最頓挫,AT相對好一些、DCT最快。
不過有些乾式雙離合變速器又會因半聯動的設定導致低速頓挫,溼式雙離合可以做到齒輪變速箱的最高標準。
然而無級變速器在調整速比的時候是不用斷開發動機和變速器的連線的哦,因其輸入動力的主動錐形輪(鏈輪)和鋼帶不能分離、只能一直結合著,被動運轉(驅動車輪)的從輪錐輪也不能與鏈輪分離。改變速比和加速的操作一起進行,也就是錐輪同步改變夾邊的同時,發動機的轉速也在改變。
這就是CVT的執行狀態,錐輪夾角的同比變化模擬了大小齒輪,也就是低中高速擋;那麼在轉速和速比同步變化、沒有轉速回落差值的前提下,為什麼還是會出現換擋頓挫的問題呢?不論是愛信精機、加特克、派沃泰、萬里揚或其他品牌,目前來看所有的無級變速器都有換擋頓挫的突出問題。
“模擬檔位”是頓挫的核心因素
經常看到某些CVT是“模擬七檔”或“模擬九檔”,這是啥意思呢?
說白了就是模擬7~9AT,由於錐形輪的夾角變化是線性的,說白了就是一點一點一點的變,角度每變一點點都會改變速比,也就是都等於一個前進擋;CVT理論上有無數個前進擋,可是必須像AT或DCT等齒輪變速器一樣,模擬出幾個固定的傳動比才能讓車輛正常的駕駛,下面是固定傳動比的概念。
為什麼要模擬前進擋?這也許是很多日系汽車使用者不能理解的問題。其實很好理解,CVT的傳動比寬度是有限的,它就像是個隨時準備關閉的水龍頭,擰小了出水快、擰多了出水慢,對於發動機而言就是低速擋油耗高但動力強,高速擋油耗低動力弱但車速快。
CVT的傳動比要與發動機的轉速一起升高或降低,那麼加速時則為“轉速升高、車速升高、動力逐漸減弱”,假設到了100km/h的時速後,發動機的轉速不變了,變速器的傳動比也不變了——再加速的時候就會很慢,因為高速擋放大扭矩的能力很差,升轉速會比較費勁,而且轉可以升高的極限已經很有限了。結果自然是車輛很難超車,動力感受會非常差。
“降檔超車”是其他車輛的正常操作,比如100km/h用六檔巡航,想要超車可以降到四檔來放大扭矩、提升瞬間的爆發力;然而無級變速器就做不到了,除非模擬出固定傳動比的前進擋。怎麼模擬呢?簡而言之為設定出固定的“角度”,在100km/h巡航時如果快速大幅踩油門,ECU&TCU就會認為需要降檔加速,兩組錐輪快速的滑動改變角度以提升放大扭矩的能力。
這就是CVT為什麼會頓挫的原因,油門節奏踏板配合“敏感的CVT”,有些正常的駕駛操作會被認定為“啟用降檔超車”;正常加速時忽然降檔必然會頓挫,這種模擬出的前進擋更容易出錯,且錐形輪和鋼帶的磨損速度和程度都會加大,一旦磨損程度嚴重則容易在換擋的時候出現頓挫。
所以理論上能夠實現換擋平順的CVT也做不到平順,畢竟內燃機的極限太低;那麼為什麼CVT明明會頓挫還要用這種變速器呢?這個答案可作為本片的結語,無級變速器的製造成本低。
編輯:天和Auto-汽車科學島
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