变速器原理 自动变速器原理
当你看到这样一幅图，一幅发动机转速变化曲线图，你猜匹配的变速器是CVT还是AT呢？相信从事汽车开发的专业人员或许可以看得出，这是一款CVT的发动机转速曲线图，那很多人会好奇CVT不是无级变速器吗，怎么会换挡呢？说起这个就想起来了一位同事之前咨询我，说CVT也可以模拟变速，实在太好玩了，这是怎么回事？带着这个问题，开始咱们下边的介绍。
??Part1：CVT的发展及优点
首先咱们来聊一聊CVT的发展史，采用CVT技术的鼻祖是德国奔驰公司，早在一百多年前就将V型橡胶带式CVT安装在汽油机汽车上。但是橡胶带式CVT存在一系列的缺陷：功率有限，离合器工作不稳定，液压泵、传动带和夹紧机构的能量损失较大等，所以提高传动带性能和CVT传递效率极限的研究一直在进行。将液力变矩器集成到CVT系统中，主、从动轮的夹紧力实现电子化控制，传动带用金属带代替传统的橡胶带，新的技术进步克服了CVT系统原有的技术缺陷，使得传递扭矩更大、性能更优良的第二代CVT面世。而后日本的日产公司、三菱公司和富士重工等也开发出了不错的CVT，并加速了CVT在汽车上的应用。德国的ZF公司上世纪末提供了钢带驱动的VT1型CVT，这种CVT包含螺旋齿轮或变速器、合适的液压系统、湿式离合器，在系统中集成的TCU可以允许机械、液力和电子系统进一步组合。
那么为什么现在这么多汽车会用CVT呢？随着全球环境问题日益严峻，各个国家开始重视车辆污染排放，这直接将车辆引入了低油耗时代，而CVT将变速器对车辆油耗的影响，进行了最大范围的升华。我们不妨将变速器与发动机综合来看，为什么CVT相对更省油？从发动机油耗MAP图中可以看出，影响发动机油耗的主要因素是车辆负荷和转速，也就是说将发动机的输出转矩和转速控制在最佳效率区间内，发动机及车辆的燃油经济性就越好。这个时候变速器对发动机输出转矩和转速的控制就起到了重要的作用，变速器通过档位配比可以进行合理调控，CVT变速器由于传动比可连续变化，对发动机转速的调节作用自然而然更广泛一些，这就使得发动机更容易运行在较经济的状态，所以与其说CVT变速器省油，不如说CVT变速器更好的发挥了发动机的功耗。
此外CVT变速箱主要靠主、从动轮和金属带实现速比的无级变化，相比于AT变速箱，结构相对简单，没有了复杂的行星齿轮组，零件少、重量轻、体积小，实现传动比连续变化，工作速比范围宽，易与发动机形成理想匹配，换挡顿挫感几乎感觉不到，动力输出均匀线性，从而实现了良好的燃油经济性、动力性和平顺性，降低了排放和成本。再加上CVT变速箱知识产权保护没有AT变速箱严格，主流汽车生产商纷纷研究、生产和装备CVT变速箱。
Part2：AT模拟的原理及必要性
介绍完了CVT的发展史及优点，咱们言归正传，为什么CVT可以换挡呢？咱们不妨可以将这种换挡理解为AT模拟，或者可以用like AT更好理解一些。其实在变速器发展的初期，CVT是不具备这种功能的，后来为了人们的驾驶乐趣以及驾驶感受，就开发了AT模拟换挡逻辑。设想在驾驶过程中，几乎没有顿挫感，驾驶过程始终平顺如一，无论怎么踩油门，车辆都没有顿挫现象，随之而来的是你会看到发动机转速仪表盘指针一路飙升，当然在这个过程中你也会听到发动机的轰鸣，但是却感受不到加速能力的改变，或许某些驾驶者会说我就喜欢这种平顺性，从CVT的发展来看，就没有battle的必要了。
那么CVT是怎么实现的这些档位呢？其实这些档位并不是真正意义上的档位，而是虚拟的模拟档位，也就是通过AT模拟换挡逻辑，在变速器油压的控制下，CVT变速器传动比强制设置成了有级式模式。现在主流的变速器开发模式，当车主温柔驾驶车辆时，CVT还是无级变速，整体以平顺为主，发动机转速也不会有节奏的变化；当车主激烈驾驶时，比如说车主踩油门踏板超过50%或者直接来了脚地板油，那么这个时候变速器的控制逻辑就会监测并识别到车主的驾驶意图，进入AT模拟的模式，发动机转速也会有节奏的变化，也就是本文初始的那张图。如果车辆匹配手动模式，在上坡时候CVT固定到1/2档，会方便动力输出；下坡时挂入手动挡，可以利用发动机反拖制动等。
Part3：日韩CVT谁更胜一筹？
说到现在世界上主流的CVT变速器生产厂商，就不得不提到日韩，这是因为两家都有自己的利器。先说一下日系，比如丰田采用的齿轮直驱式变速器，也就是1/2档为齿轮传动，起步不容易打滑，动力响应更快，速度提升后切换为传统CVT钢带传动，行驶更为平顺。但是这样做也会带来不好的一点，那就是由齿轮驱动切换至钢带传动，或者由钢带传动切换回来时会产生一定的顿挫。我们可以先来看一下车质网近一年关于变速器的投诉，可以看到的是前几款日系车用的都是CVT，但是变速器投诉中都有顿挫这一条，笔者有幸亲自测试过COROLLA Cross这款车，这款车模拟的是十档，更有利于车辆的燃油经济性。但油门踏板大约40%升挡，由齿轮传动切换至钢带传动时会有顿挫；并且在减速停车车速大约为30kph时，CVT切换回齿轮传动时也会产生顿挫。
接下来再说一下韩系车，韩系车CVT的发展时间虽然短暂，但韩系车的技术却比较全面，这也是韩系车的可怕之处，其变速器技术完全是自己独立研发，而且韩系车另辟蹊径，钢带传动改为了钢链传动，采用铰链式的结构，将铰链片叠加在一起传递动力，这样其承载扭矩更大，稳定性更强，且不容易出现打滑，但是采用钢链传动也会有噪音相对大一些的缺点。并且笔者了解到韩系车开发了很多控制逻辑来对它进行保护，比如在进入低摩擦路面时(冰雪路面等)，车辆容易出现打滑，这个时候变速器会减小扭矩，提高带轮的夹紧压力，以防止进入正常路面时产生冲击；再比如低温保护逻辑，当车辆低温行驶时，限制各个温度下变速器可传递的最大扭矩。
其实无论是日系、韩系或者国产的CVT，都已经进入比较成熟的阶段，虽各有优缺点，但是经过工程师的不断调教，都已是当前最佳的匹配。?
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