为什么带有CVT无级变速器的汽车油耗普遍偏低?看完心里就有答案了!_车服务_汽车之家

为什么带有CVT无级变速器的汽车油耗普遍偏低?看完心里就有答案了!

木子李讲车2021-03-13 23:16 举报/纠错

  内容概述:CVT变速箱传动效率低的原因,转速控制与整备质量的关系,自动变速箱的理想选项。【CVT·无级变速器】是省油的代名词吗?似乎追求低耗油量的汽车用户总会偏向选择此类车辆,原因正是认为“无极=节油”。然而这种理解是错误的,变速箱只是节油因素中的一环,核心为发动机的动力储备;但是CVT变速箱很难匹配是优秀的发动机,所以此类车辆真正实现节油的基础是控制整备质量。下面先来了解一下发动机与整备质量的关系吧,请看第一节。

01转速控制:

燃油动力汽车装备的发动机为「活塞往复循环式·内燃式热机」,这种机器的热效率(热能转化机械能的比例)普遍低于40%;也就是说燃烧产生的热能超过60%都是会被浪费的,所以燃油汽车的能耗很高。想要降低油耗的基础则为降低行驶中发动机的转速,四冲程内燃机的曲轴每旋转两周做功一次;每次做功自然都要消耗燃油,所以降低转速则等于降低喷油的次数,油耗则必然能够降低,但是CVT变速箱匹配的发动机往往做不到“低转速·高车速”的正常驾驶。

知识点1:自然吸气发动机(NA)是无级变速器的主要选项,这种机器很难做到节油。因为通过活塞往复运转产生的负压吸力吸入的空气,其压力标准与呼吸吸入的空气是相同的;在标准海拔中氧浓度为20.94%,对于人来说这是正常的标准,但是对于内燃机而言就要差一些了。

因为氧气是燃油的催化气体,燃烧是碳氢化合物的氧化还原;在反应过程中产生的推动力则是扭矩,氧浓度越高扭矩就会越大。NA机型只能以常压氧浓度助燃,所以扭矩普遍是非常低的;比如1.5L-NA发动机的最大扭矩为145N·m左右,而且要到4000rpm左右才能达到最大值,在≤4000rpm的范围内扭矩会更低。

知识点2:扭矩×转速÷9549×1.36=马力。NA发动机在中低转速(正常代步驾驶转速范围)内的扭矩很小,输出的马力自然会很差;那么想要感受到合理的动力与车速,唯一方式就是拉升转速提高扭矩与马力,油耗还能低吗?

不过涡轮增压发动机倒是没有这种问题,因其进气系统是非常特殊的。增压器以没有作用的排气高压力驱动运转,同时带动进气管路中的叶轮高速旋转-「压缩·推动空气」进入燃烧室。空气被压缩体积后会增加氧浓度,燃烧转化的扭矩自然会更大。

同时增压器很容易就会达到涡轮叶轮的最高转速,比如某些机器在1500转时就能达到峰值转速,到4000rpm左右才会因高转速降低进气效率导致转速下滑*(扭矩下降)。

那么在这一范围内就能持续高效的把“足量压缩空气”送入燃烧室,在中低转速范围内始终以恒定进气量维持最大扭矩。所以这种发动机就能以「低转速·大扭矩」的方式输出合理的功率(马力),油耗自然是要低一些的;然而Turbo发动机很少匹配CVT变速箱,这是为什么呢?

02CVT优缺点缺点:

1:换挡结构比较特殊,使用的是由液压力控制夹角的两组锥形轮,主动轮输出的转矩要通过“钢带”带动从动轮运转。其基础是两者之间的滚动摩擦,这种摩擦传动方式是存在非常大的转矩损耗的,尤其是还有经过两次滚动传递。所以CVT变速箱的传动效率非常低,大部分都会低于80%。理论上使用这种机器的汽车就很难做到节油,除非汽车【足够轻】(整备质量低)。

公制马力的“驱动力”是固定的,标准为「1PS·驱动75公斤物体实现一秒一米」的移动标准。

1PS=75kg-1m/1s1PS=37.5kg/2m/1s2PS=75kg·2m/1s2PS=150kg·1m/s从这些数据中可以得出这样的结论:在马力不变的前提下物体越轻移动速度越快。

汽车的整备质量是可大可小的,如果足够小则以低马力即可达到理想的车速,而低马力输出对于扭矩和转速的要求都不高了,这样的设定自然能够节油。这才是CVT汽车节油的基础,说白了就是车辆足够小、车身足够轻,要知道同级CVT车辆的整备质量普遍更低哦。

(上述组合方式确实能够降低油耗,但同时也没有驾驶与操控乐趣可言,所以主流快销车不宜与装备T+AT/DCT的车辆相提并论)

缺点2:耐用性比较差!由于CVT的增扭变速基础是【滚动摩擦】,任何物体之间的摩擦都会产生磨损;这是物体表面分子碰撞的必然结果,所以锥轮钢带的磨损是无法控制的。而这一结构又是变速箱的核心,所以损坏后基本就代表总成的报废。

重点是滚动摩擦系数的极限很低,能够匹配的发动机是不能有很大扭矩的;绝大多数CVT承受输入扭矩峰值为150~300N·m区间,极少数可以达到400N·m,然而优秀的2.0T发动机就有这个水平了。这也就是CVT不适合匹配高性能涡轮增压机的原因,某些号称有些性能的轿车,设定也是低扭矩高转速输出,比如某L15发动机就是这种特点。

核心缺点:低温保护!锥轮钢带的耐用性差是不争的事实,这点可以从没有商用车型使用这种机器得到印证。然而就是这种标准还得是在充足的润滑状态中才能实现,但是在低温环境中启动汽车时的变速箱油流动性很差,此时无法形成有效充足润滑。

想要不加大磨损就得加热变速箱油之后才能正常驾驶,所以不得不原地怠速热车。而热车的本质是提升发动机与防冻冷却液的温度,为了快速加温以达到最佳热效率的需求标准,ECU行车电脑会在这一阶段主动加大喷油量,怠速油耗会是排量标准的1.5倍左右(很高)。

如果不想要原地热车就只能以固定传动比拉升转速加速,高转速等于高油耗以及较大程度的磨损。所以在冬季使用CVT汽车普遍相当费油,想要节油就只能通过其他季节补偿了。

那么在CVT存在明显不足的前提下,为什么还有很多车企使用这种机器呢?原因在然是「制造成本低」,参考帝豪、秦燃油、荣威i5、名爵zs等等价格在5/8万区间的入门级轿车以及日系汽车,这些车总会选择邦奇或者万里扬的CVT,原因就是采购便宜。但是在8/15万区间就很少有优秀车辆还用这种机器了,主要选项均为AT或湿式双离合,这些机器有什么优势呢?

03齿轮啮合:

依靠滚动摩擦传动必然会有磨损,随着磨损程度的加重又会出现滑动摩擦,这会造成发动机丢转(油耗升高·动力变差)且加速损坏。想要耐用性足够高就只能不用这种结构,改用齿轮几何的状态,以齿轮转动输出转矩;这种“别着劲”的传动方式考验的是齿轮的结构强度,正常使用的磨损是非常非常低的。

AT/DCT/AMT三类自动变速箱都采用行星齿轮组的换挡结构,所以使用寿命自然会非常之高。至于传动结构AT使用的是液力变矩器,这点与主流的CVT相同;部分CVT使用的是湿式多片式离合器,结构概念与湿式双离合没有区别,那么综合齿轮组的优势是不是比CVT理想很多呢?

所以选择自动挡汽车应当首选AT,如同排量同级车装备湿式双离合的性能更强则同样值得选择;反之更弱就没有意义了,因为DCT在低速换挡时还是有概率出现顿挫,目前只有极少数混动汽车利用BSG系统做到了平顺。至于干式双离合肯定是不建议选择的,因为没有润滑的离合器总成耐用性很差。

  关于自动变速箱就聊这么多了,CVT车辆的节油依靠的不是变速箱本身。

【内容来源于汽车之家论坛】