CVT无级变速箱深度剖析(CVT优体育平台推荐新葡京彩票弱点)

AT/CVT/DCT的区别

传统变速箱分为手动变速箱和主动变速箱,其中主动变速箱又分为传统Step AT(后面简称AT),CVT,DCT和AMT。基于市场的主流需乞降后续技术发展,接下来只对主动变速箱里的AT,CVT和DCT进走分析。

AT/CVT/DCT这3款主动变速箱的变速机构区别特意大,如下图1,AT以走星齿轮机构行为变速机构,CVT是钢带/钢链无级变速机构,而DCT是基于手动变速箱的平走轴齿轮组织。

图1: AT/CVT/DCT剖面图对比

这3栽变速机构各有特点,联相符类型变速箱,差别厂家的产品也相差较大。图2基于主流产品对这3类变速箱的特点进走对比,供参考。

图2:AT/CVT/DCT的优劣对比

从技术发展角度,AT主要是添多挡位,升迁安详性和效率。从4AT, 6AT发展到8AT,9AT和 10AT。CVT主要是添快动力相答性,升迁扭矩能力和自己效率。采用无级 有级换挡兼顾驾驶安详性和动力性,钢链式CVT增补了扭矩和效率。而DCT是挑高庄严工况下的耐久能力,升迁安详性,如增补干式DCT在反复换挡下的耐久能力,改进换挡顿挫。总体上行家都是发挥益处,补齐短板。

现在AT的市场保有量最高。基于后续行使展望,CVT的行使有肯定增补,主要因为有:1. CVT有最益的匹配性,能使动力总成的总体效率较大升迁 2.损耗者越来越偏重驾驶感受,CVT能很益已足客户需求 3. 钢链式CVT拓宽了CVT的扭矩周围,使CVT遮盖了A/B级车这个最大的销量区间

3. CVT变速箱结议和换挡原理

接下来本文重点讲解CVT变速箱。图3表清新CVT变速箱的各主要组织,以及对答的功能,一切这些功能都是将发动机的动力,经过正当管理,再输出到轮端。

图3:CVT变速箱结议和功能

图4是以通用钢链式CVT为例的主要组织图,其中最稀奇的组织是无级变速体系,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。

图4:通用CVT组织暗示图

下面视频介绍了钢链式CVT的变速过程和链条组织。这是一款由LuK挑供的不等长随机静音链条,由1440子零件构成,在圆周倾向由90组传动销经过长/短两个节距解放串联,在宽度倾向30层4栽链片随机排列,同时链销采用纯起伏设计,实现效率/扭矩能力/噪音/耐久的最佳均衡。

图5:通用CVT变速箱的动力/控制总流程图

一.动力流:

如图5橙色的动力流表现,发动机动力经过液力变扭器,传递到提高挡/倒挡离相符器总成,然后到锥轮无级变速体系,再经过主减/差速器总成,最后输出到轮端。

二.控制流:

以前进挡(D挡)为例,驾驶者拨动换挡杆到D挡,把变速箱液压阀体总成内的手阀,拉到D挡位置,死板地接通D挡油路,这是一个死板信号;同时挡位位置传感器发出一个电控信号给变速箱控制器(TCM),通知整车换到了D挡。

TCM根据内部传感器新闻(油压/油温/转速/挡位共7个新闻),和经过CAN总线交互从发动机/整车控制器得到的外部新闻(如油门开度,车速,发动机/整车是否报故障码等新闻),基于内置在TCM里的做事逻辑(控制柔件)和标定参数(shift map),确定对答的换挡操作,从而向变速箱的6个电磁阀发出电控指令。

收到电流信号的电磁阀,根据电磁阀的液压/电流特性(PI curve),将电流转换为控制油压,控制油压输出到液压阀体总成推动各阀芯,掀开/关闭/添大/减幼各油路。

死板油泵输出的高压油,经过差别油路输出到各实走零件。如输出油压到液力变扭器离相符器(TCC),控制动力输入模式是液力输入照样死板直连输入;输出油压到提高挡离相符器腔体体育平台推荐新葡京彩票,使离相符器片组结相符体育平台推荐新葡京彩票,实现提高功能。以及输出到无级变速体系里的主动和从动油腔体育平台推荐新葡京彩票,推动活塞移动体育平台推荐新葡京彩票,转折钢链的做事半径体育平台推荐新葡京彩票,转折链条速比体育平台推荐新葡京彩票,实现挡位转折。此外体育平台推荐新葡京彩票,在启收工况下体育平台推荐新葡京彩票,发动机控制器直接输出指令给变速箱电子辅助油泵体育平台推荐新葡京彩票,在启收工况下由电子油泵挑供肯定油压体育平台推荐新葡京彩票,首停后实现快速首步。

经过动力流/控制流复杂多维的交互作用体育平台推荐新葡京彩票,确保在各复杂工况下体育平台推荐新葡京彩票,CVT能够传递动力和主动换挡体育平台推荐新葡京彩票,完善实现驾驶者的意图。

4.钢带式和钢链式CVT的对比

讲完CVT的结议和换挡原理体育平台推荐新葡京彩票,吾们来望CVT的类型。市场上量产的CVT变速箱分为钢带式和钢链式。在主流相符资品牌车型里体育平台推荐新葡京彩票,别离以JATCO/丰田CVT变速箱,和奥迪/通用CVT变速箱为代外。这2个差别的流派,实现无级变速的中央零部件别离是博世的推力钢带和LuK的拉力钢链。

但不论是钢带照样钢链无级变速,变速原理并无区别,都是经过油压推动锥轮的活塞缸,转折钢带或钢链的做事半径,实现速比不息转折。从整个传动架构上,也异国内心区别。图6为一款典型的钢带式CVT(Jataco CVT7)和一款典型钢链式CVT(通用CVT250)的架构对比。能够望出CVT7的输出端有一个副变速机构,分为高/矮挡位;而通用CVT250的传动传动组织特意精简。为什么会这个迥异,吾们经过钢带和钢链的区别来讲解。

图6:钢带式/钢链式CVT的传动架构对比

从组织角度,钢带和钢链十足纷歧样,如图6和图7。钢带是由金属片和金属环相互叠添而成,经过金属片的挨次推动,实现动力传递。

图7:钢带无级变速体系及钢带组织

如图8所示,钢链是由链片,传动销和限位销构成。动力经过由链片串联的的传动链销的拉力作用,实现动力传递。

图8:钢链无级变速体系及钢链组织

从组织角度,钢带和钢链各有特点。从技术指标的角度,钢链的上风相对较清晰。

效率:钢链传动效率更高,在高速/首步阶段高1.5%-3.5%。这是由于钢链在幼做事半径时,内答力相比钢带曲曲答力幼,功率亏损较幼。传动销彼此协调的侧面,以及传动销和锥轮接触的端面,都是圆弧组织,别离实现纯起伏传动和点接触摩擦,这都升迁了传动效率。

扭矩:钢链传递扭矩更大。主流钢带式CVT的扭矩180NM,钢链式CVT的扭矩250NM以上。

速比周围:钢链速比周围更大。速比周围=最大速比/最幼速比,代外一款钢带或钢链的综相符能力。最大速比越大,首步添速性越益;最幼速比越幼,燃油经济性越益。清淡最大速比是最幼速的倒数,意味着转折钢带或钢链的速比周围,最大速比/最幼速比是对称地转折。通用CVT钢链的速比周围达到同级最大的7.01,就钢链自己而言,能同时实现最益的首步添速性和最优的燃油经济性。

扭矩密度:钢链的扭矩密度高,在一致扭矩情况下,重量和空间更幼。

噪音:钢带的噪音外现更益。由于钢带的钢片与钢片之间的距离更幼,也就是节距幼,传动过程中的多边形效答幼,因此更静音。现在越来越多的技术在不息升迁钢链的NVH外现,已挨近钢带的NVH程度。损耗者在驾驶时,十足无法分辨这到底是钢带式照样钢链式CVT。

夹紧油压:同样扭矩和整车行使情况下,在首步添速工况,钢链的油压需求比钢链高。这是由于钢带的片组和锥面是面协调,而钢链的传动销端面是一个弧面,理论上是一个点协调。根据大速比首步时的夹紧力策略,为防止打滑,钢链必要相对较大的夹紧力。

图9:钢带和钢链的技术对比

回到图6里 CVT7和通用CVT250的传动架构对比, CVT7增补了一个副变速机构实现高矮挡位的因为是:钢带在首步/高速的传动效率较矮,为挑高效率,添大了钢带做事时幼端的曲率半径,使钢带运走在高效率区间,为此就义失踪的速比周围,经过增补一个副变速机构找回来,在首步时副变速机构采用高挡位挑高主减速比,增补动力性;在高速时采用矮挡位,降矮主减速比,升迁经济性。这是一个很益的思路,唯一的题目是结议和控制体系变复杂了,增补的离相符器会带来片面效率亏损,成本增补。而通用钢链式CVT,由于在首步/高速阶段效率上风清晰,速比周围大,因此能够采用最精简的传动架构,进一步升迁变速箱的传动效率。

从行使角度,钢带式CVT体量更大。现在市场上CVT钢链式和钢带式的比例约为1:4。这是由于钢带/钢链差别的发展轨迹决定的,博世钢带的扭矩幼,而LuK钢链扭矩大。日系选用博世的钢带,行使CVT在主流A级车上,销量远比奥迪大(搭载钢链式CVT)。同时不论是钢带照样钢链,都是最中央产品,必要在变速箱开发的最早期阶段来确定方案,一经确定清淡不再更改。随着钢链的扭矩周围下探到250NM甚至180NM这一主流区间,钢链式CVT的行使在逐年增补,代外产品有通用CVT250, JATCO CVT8高功版,以及当代钢链CVT。到2025年,展望CVT钢链式:钢带式将上升为1:2。

5. CVT的效率

如前文挑到,发动机效率升迁已到了肯定瓶颈,越来越多厂家关注变速箱的效率升迁。吾们常说CVT车油耗矮效率高,但图2里又表现CVT和AT/DCT相比,效率较矮。这益像彼此矛盾,在这边吾们重点清亮一下。吾们常说的CVT效率高,是发动机匹配CVT后,发动机 变速箱这个动力总成的效率高。而CVT变速箱自己,由于钢带/钢链传动的组织特点,效率比DCT/AT矮。

吾们先探讨CVT自己效率较矮的因为。构成CVT效率亏损有几个片面:1.液力变扭器亏损(首步机构) 2.钢带或钢链传动效率(变速机构)3.油泵效率4.主减齿轮效率5.离相符器亏损6.搅油/空转等其他亏损。图10是AT/CVT/DCT的传动效率对比。和AT/DCT相比, CVT在变速机议和油泵效率上有差距。详细外现为:1.钢带/钢链的效率区间94-98%,且只短时间做事在最高效率下,而DCT平走轴式齿轮的效率最高,AT走星齿轮的效率次之。2.CVT变速箱钢带/钢链传动,必要高油压夹紧,并时刻保证有余的后备油压,防止某些瞬态庄严工况下的钢带/钢链打滑,这就导致CVT的油泵亏损比AT/DCT要大。另外,行为DCT首步机构的离相符器,比AT/CVT的液力变扭器亏损幼。

图10:AT/CVT/DCT传动亏损对比

既然CVT的效率不占上风,那么CVT车矮油耗高效率是怎么实现的呢?这是由于CVT无级变速的特性,对答任何一个工况,都能在CVT速比周围内,调配到最佳速比点,使发动机做事或更挨近此工况下的最佳效率区间。而AT/DCT都只有几个固定速比,发动机受到固定速比限定,不克调配到最佳做事区间。图11是匹配AT/CVT/DCT的发动机的做事区间对比图,其中绿线是发动机最优功率线,体育平台推荐新葡京彩票理论上发动机沿着该线做事,效率最高。能够望出,匹配CVT能让发动机长时间做事在最佳效率区间,且该转速区间1000-3000rpm是客户最常行使的区间(占比>90%)。

讲到这边行家能够会有一个疑问,对发动机 CVT和发动机 DCT这2个配置,前者CVT效率矮而发动机效率高,后者DCT效率高而发动机效率矮,那么这2个动力总成,到底哪个燃油经济性更有上风?要回答该题目,得先望整车的效率亏损分布。据《汽车理论》一书关于影响汽车燃油经济性的因素,在城市工况下,发动机的能量虚耗(包括炎虚耗/怠速/附件虚耗)约为81%,传动系虚耗为5.6%;而郊区工况下发动机约为74%,传动系为5.4%。能够估算出在城市工况,发动机效率升迁1%,变速箱效率要升迁4%才得到相通的节油成果。在郊区工况,发动机1%对答变速箱3%。隐微,发动机对油耗升迁首绝对主导作用。回到之前的题目,伪定CVT能升迁发动机效率3%(各发动机特性纷歧样),且DCT比CVT的平均效率高约10%,那么DCT配置有上风;倘若发动机效率升迁大于3%,或DCT效率比CVT平均效率矮约10%,则CVT配置有上风。基于产品差别,这2栽情况在差别车上都存在。

经过上述分析,CVT在升迁发动机效率的同时,进一步升迁自己效率是现在的主要趋势。图13简要列举了通用CVT升迁效率的技术方案。其中针对链条无级变速,上文从钢带VS钢链的角度已做详细讲解。高效减振TC,智能油泵和变速箱油主动添炎,其异日系主流CVT上也有配置,区别是实现该功能的详细组织各有差别,本文不作详细介绍。

这边稀奇讲一个邃密技术--主动油位控制。变速箱内约有8.4L油,主腔里的主减齿轮片面浸在油内,做事时会导致搅油亏损。如图14所示,主动油位控制阀安置在副腔内,在矮温时掀开,主腔高油位。此时油粘度高,齿轮/轴承做事阻力和钢链摩擦亏损都较高,重大于搅油亏损。搅油亏损的益处更多,其炎量能协助油温尽快上升。当油温上升到做事温度时,就要尽量降矮搅油亏损。此时主动油位控制阀关闭,副腔油位提高,多存储了一片面油,从而降矮主腔油位高度,降矮搅油亏损。

CVT变速箱的控制

CVT变速箱的控制(包括柔件和标定)是实现安详性,动力性和耐久性的中央。吾们都清新CVT安详性益,换挡平顺无顿挫。这是钢带或钢链能不息转折做事半径来实现的。经过油压控制,CVT能切到速比周围内的肆意速比。这是CVT和AT/DCT传动组织相比的最大特点和益处,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益处,在必要动力的大油门工况下,倘若照样无级变速,会导致添速相答慢,动力性不益。怎样解决这个题目呢?经过改进CVT的控制策略,在大油门下经过油压控制,敏捷将速比切到某些特定的速比点上,从而模拟有级换挡,挑高动力性。并且CVT能主动调节这些特定的有级速比点,在差别工况下,都实现最佳的动力性,已足客户的驾驶需求。因而这个模拟有级换挡,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,必要油压夹紧钢带/钢链来传递。硬件的关键是这个无级变速体系,而控制的关键是怎样确保动力稳定传递和速比变换,防止在任何工况下钢带/钢链打滑。对CVT而言,全油门添速,轮胎打滑,急刹车,坑洼路面,超矮温等工况,从打滑控制的角度都是庄严工况。通用CVT特意针对17个庄严工况,竖立庄严工况的控制程序。根据图5暗示图,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,搜集到整车工况。一旦识别整车进入了庄严工况,就会立即激发庄严工况控制程序,经过添大夹紧油压,添快油压相答,控制离相符器有序打滑等措施,来控制钢链避免打滑,实现动力稳定传递。图16表现在矮附着路面上,骤然全油门添速,此时油压敏捷相答,在监测到车轮打滑的同时,油压刹时升迁,夹紧钢链,从而防止了钢链打滑(图示Pulley打滑量为0)。接下来从矮附着路面进入高附着路面后,车辆受到冲击,车速很快降矮,此时油压同样刹时升迁,安详控制钢链,实现动力稳定传递。

图16:CVT庄严工况下防止打滑的控制策略

7. CVT的行使/保养/修缮

CVT相比AT/DCT车型,是否有必要关注的工况或仔细事项呢?在超矮温工况下如零下20度,必要足够炎车,否则不提出做强烈驾驶(大油门,急添速急减速),由于此时油的粘度高,不克快速相答强烈工况下的大油压需求,易造成钢带/钢链磨损。另外避免反复全油门首步和急刹车,尽管在这些工况下的油压控制能确保动力的安详传递和速比切换,但此时体系夹紧力大,降矮了CVT效率,增补了油耗。在坡道停车时,确保要挂P挡,防止溜车;避免空挡滑走;不克前轮着地拖车,这些工况都能够对CVT造成毁伤。

在做车辆保养时,一个常见场景技师倒出幼杯变速箱油,望到油暗了,向车主提出换油,不然会损坏变速箱。这时候车主往往会很纠结到底要不要换油。CVT变速箱油是高压矮粘度相符成油,售后保养手册上清淡请求在肯定里程换油。以通用CVT为例,售后手册上80000公里请求换一次油。从工程开发角度,在模拟庄严工况整车寿命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,意味着变速箱油自己的物理化学安详性已足够得到验证。实际上试验过程中,由于摩擦片微粒,齿轮磨相符以及平常磨损,变速箱油就会从新油的浅绿色或红褐色,变成暗色,但功能照样OK能不息跑到试验终结,因而变速箱油变暗不行为换油的依据。

在客户平时温暖的行使工况下,倘若异国其他变态,终身不必要更换变速箱油。倘若常感受到冲击/抖动,动力相答慢,噪音添大,曾深度涉水等情况,提出检查变速箱油,如现在视能望到大杂质,有泡沫,或者有主要焦味,提出换油或者开箱检查零件。许多客户换油的主意是做一个预防性珍惜,稀奇对往往大油门,或反复添减速的客户,内部零件磨损量添大,换油实在能降矮电磁阀卡滞/零件磨损的风险,提出遵命手册8-10W公里后更换变速箱油。

针对故障题目,清淡变速箱故障分为有报码和异国报码两类。由于变速箱处于整车前舱左前线,其安放决定要开箱检查往往很难得,要先拆整车一大堆零件,才能把变速箱拆下来,就算只换一个幼零件,其工时费用也特意高。因此对于车辆仪外盘上展现报码的情况,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。客户不息用车望后续是否报码复现。对于影响驾驶的码,如添速无力,顿挫等,4S店往往能经过码的含义,针对性地清新是什么题目,从而给出修缮策略,比如刷新柔件,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,必要对TCM刷电磁阀特性曲线(PI curve)并进走自学习。就算2台车是十足同型号,同生产时间,吾们也不克浅易互换TCM,由于在互换后必要重刷PI curve。倘若同型号差别生产时间,能够要刷新标定甚至柔件版本。因而涉及到变速箱修缮稀奇是控制体系修缮,是一个特意专科的事情,提出往4S店做修缮。

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