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            为什么CVT的传动效率比AT低,而CVT的燃油效率却比AT低?(cvt变速箱传动效率)

            苏州SOE优化 SEO案例 2020-10-13 11 0

            朱博士回答:

            CVT省油,是因为CVT可以让发动机有更多的时间在高效率区工作。

            这是由CVT的工作原理决定的,其他类型的变速箱,挡位再多,也没有CVT在这方面的能力强。

            搭载CVT能省油的原理


            大家应该能注意到,有挡位变速箱的车,从低挡位跳到高档位时,发动机转速一定会先下降,然后随着车速的提高再上升,升到一定时候该升挡了,又重复这个过程;

            当然降挡过程,发动机转速先升高,在降低;

            总之,发动机的转速,随着挡位和车速的改变,随时都在变。

            用CVT的车可以在一定的车速范围内,让发动机始终维持在某一个转速,比如2000RPM,波动范围很小。

            现象上的差别就是这样。

            为什么说CVT的传动效率比AT低?

            CVT的结构是液力变矩器+可移动锥形轮的钢带传动;

            AT的结构是液力变矩器+行星齿轮;

            液力变矩器的效率低,导致这两种变速箱的整体效率都低,但是CVT的钢带传动效率,比行星齿轮还低,所以CVT是几种变速箱中效率最低的。

            手动变速箱效率最高,可以达到98%;

            双离合效率排第二,可以达到96%;

            AT的效率为91%;

            CVT的效率为87%。

            其实

            虽然CVT的传递效率只有78%左右,而AT变速箱通常可以达到86%,但是相对而言,CVT和普通的6AT相比,其油耗大约低10-20%左右,而和现在的9AT相比,油耗相对持平!之所以有这样的成绩,主要有以下几个原因:

            1、CVT没有物理档位,不会对发动机输出转速产生影响和限制

            通常情况下,带有物理档位的变速箱AT和DCT,只能以固定的某个速比进行传递动力,而当发动机转速处于两个相邻速比之间时,只能强制性的靠向其中的一个,这样就会影响发动机的转速,使其无法以最佳功率输出转速进行输出,此时就只能通过控制喷油嘴的喷油脉宽,进行加浓喷射,以适应当前档位,这就会导致发动机油耗的增高。

            而相对来说,CVT变速箱并没有固定的档位,可以适应发动机改变速比,简单的说,就是不会对发动机的转速产生任何的羁绊,永远可以使发动机处于最大功率输出转速,在合适的功率下,处于合适的转数,这就使得发动机的油耗有了进一步的降低。

            2、CVT换挡时动力不中断,可以持续加速,节省油耗

            对于at变速箱来说,换档时液力变矩器是需要断开锁定的,在这个瞬间传递效率会降低,而对于双离合来说,由于采用了提前升档,接力换挡的方式,在升档过程中,动力也是不中断的。对于CVT变速箱来说,只有起步和刹停时,液力变矩器才是断开的,在整个换档过程中,动力是不中断的,可以说是始终处于持续的加速状态,这样的设定在城市拥堵环境下,是啊,即使CVT变速箱频繁的改变速比,也不会导致动力的浪费,从而实现降低油耗的目的。

            3、CVT变速箱在换挡时,发动机转速波动比较小

            对于有固定物理齿比的变速箱来说,在换挡过程中,发动机不可避免的会产生转速的波动,当由一档变成二档时,发动机的转速会降低,而瞬间的波动会导致发动机油耗的突变,A cvt变速箱在换挡时发动机的转速以一个非常平顺的状态进行改变,从而避免了ecu为了维持发动机转速而进行调整,喷油脉宽的控制策略。而瞬间的转速调整并不能影响汽车的加速,也就是说,这个调整产生油耗浪费。

            4、CVT变速箱的重量比较轻

            由于CVT变速箱的结构比较简单,只有液力变矩器,行星齿轮以及椎轮和钢带,在控制总成方面有阀体,结构简单,重量轻,理论上会降低汽车的自重,比如日本爱信著名的6苏横置变速箱Aisin AW TF-8的重量达到90千克,而相对应的一台CVT变速箱只有67.5千克,足足差了22.5千克,相对较轻的重量,自然会降低油耗。

            其实

            传动效率对于变速箱来说是一个非常重要的参数,能在一定程度上反映出变速箱的制造水平,对于齿轮传动的变速箱而言,通常情况下精度越高传动效率越来越高,因此即便是类型相同在传动效率上也会有所差异,当然内部结构也会起到决定性的作用。

            手动和自动变速箱本身在结构上就有着很大区别,再加上自动变速箱同时又分为了双离合、AT和CVT三大类,每一种都有不同的传输结构,从本质上影响到了传动效率,整体来看现在本质上最为接近的手动和双离合变速箱传动效率最高,其次是相对低一些的AT和CVT。

            为什么AT和CVT的传动效率会低?

            主要原因是在两者的内部存在液力变矩器,虽然这是一个巧妙的发明,低速时发动机输出轴与变速箱输入轴直接通过液体连接,两者即使保持不同步,也不会产生类似离合器半联动状态的摩擦,从而避免了过热保护这个问题,速度快了以后进行锁止成为硬连接,但恰恰也是因为前期液体传动所损耗的动力较多,从而降低了其传动效率。

            AT传动效率为什么高于CVT?

            虽然两者都有液力变矩器,但之后AT变速箱对应的是行星齿轮组,也就是通过齿轮进行传动,单看这一部分和手动、双离合的效率是差不多的,而CVT则是通过钢带连接,本质上还属于摩擦传输,尤其是很早之前的皮带,有着打滑现象会进一步损失动力,现在的钢带基本就没有这个问题了,理论上只要没有打滑,那在传动效率上也不会低,当然现在来看还超不过更为直接的齿轮传动,总体上还是略低一些但相差不大。

            为什么CVT效率不如AT高,但是更省油呢?

            前提是同等水平和外部因素的情况下,比如现在CVT多用在B级车以下,所以用6AT来对比更为合适,发动机、车重等方面也要差不多,具体原因主要有以下几点:

            1、虽然CVT没有齿轮,但是主被动轮调节起到了齿轮的效果,有着更大的齿比范围,尤其是“最高挡位”时,AT变速箱6挡的齿比一般在0.6左右,而CVT则处于0.5-0.6之间,因此同等速度下,CVT的发动机转速往往更低一些,起到了省油的作用。

            2、相比AT变速箱有着固定个数的挡位而言,CVT实际上有无数个挡位,调校水平足够的话,大多数时间都会处在最佳“挡位”上,比如一定速度下,AT变速箱在2挡动力有些过剩,而3挡还不太充足的时候,CVT可能早就在2.2、2.6挡了,而且整车“换挡”也就是主被动轮直径的调节过程中,不会出现动力中断的情况,也就是不会因换挡而出现损耗,这同样也可以节省一部分油耗。
            综上所述,CVT之所以省油主要在于传输模式,而不是靠的传动效率,双离合变速箱也省油的原因在于效率高,说了这么多并不是CVT多好,只是相比AT有着油耗上的优势,从整体的性能表现来看,同等技术水平下,还是AT变速箱更为全面一些。

            其实

            在衡量变速箱是否省油的时候,传动效率只是一方面,而传动比范围的大小同样很重要;传动比范围大、传动效率高才能保证变速箱从理论上更省油,更重要的是还要结合与发动机的匹配去考量,再好的变速箱与发动机匹配不好同样甭想省油、甭想有舒适度,所以从传动效率单方面来衡量省不省油是没意义的;手动挡传动效率最高,但现如今的手动挡并不一定比AT省油,原因就是手动挡传动比范围太低,所以绝对不要用单一的传动效率来比较是不是省油。。。


            这十几年来AT、CVT都在不断的发展,所以比较要同时期的进行,别拿今天已经配备副变速箱的的CVT去比较几十年前的4AT;也别拿现如今具备大范围锁止的多挡位AT去比较几十年前的CVT,而同时代相比较,CVT始终在传动比范围上具备一定的优势,而AT之所以不断的堆挡位,实际上也是在像CVT的超大传动比范围努力;而CVT的传动效率也并不是一层不变的,AT可以玩锁止,而CVT也可以玩副变速箱昂、玩低挡位齿轮链接啊,所以现如今的传动效率无论是AT、CVT都得到很大的提高;而唯一没有大改变的则是MT变速箱,即便众多主机厂都堆了个第六挡,但其传动比范围还是不够用。。。
            主机厂评价某中变速箱是否省油,并不是在全工况、全路况的范围下,而仅仅是在部分工况下进行对比;举一个很简单的例子,本田飞度跑到120千米时,CVT版本2000转出头,而手动挡则拉到的3500转左右;达到同样车速的时候,CVT比手动挡低了接近1500转,所以在保持高速、匀速行驶时,CVT反而更省油,接近1500转的转速是白低的么?手动挡的传动效率比AT还高,可那又怎么样?传动比范围太过窄了,就没办法在车辆保持较高车速时,压低发动机转速,所以如今的手动挡往往比CVT、比多挡位AT更费油;所以此文写到这,几乎推翻了传动效率高约省油的论断。。。


            CVT变速箱的传动效率并不是恒定的,它也是随着CVT主动轮、从动轮的转动半径的改变而改变。。。

            如上图左半部分,此时CVT的主动轮转动半径最低、而从动轮转动半径最大,此时模拟出的就是其它变速箱的最低挡,此时模拟出的传动比为3,也就是说主动轮转上3圈,从动轮只会转一圈,此时的增扭效果最好、最适合车子完成起步(实际上和其它类型变速箱一致),但此时的传动效率最低,但CVT变速箱又不会始终保持一种传动比吧?随着车子速度的逐渐上升,CVT也在不断的进行升挡(模拟),只不过它的方式就是利用增大主动轮转动半径、降低从动轮转动半径的方式来升挡,但主动、从动轮转动半径一致时(上图右半部分),CVT的传动效率就攀升上来了,所以CVT的低传动效率并不是一成不变的低,它也会随着升挡而增加。。。

            CVT的优势终究是传动比范围大,而不是传动效率。。。

            如上图所示,这是爱信6AT的各挡位齿比,我们通过一挡齿比3.3、六挡齿比0.608来计算出该变速箱的传动比范围=3.3/0.608=5.42,这个数据其实对比当年的5挡、6挡手动并无太大的优势,但对比上一代的CVT传动比范围依然是落后的,上一代CVT的普遍的传动比范围都在6.5左右,所以对比6AT的5.4还是有很大的范围优势的;这也是AT箱子不断去增加挡位的原因,现如今AT变速箱的传动比范围已经追上了CVT,但仍然是各有各的道。。。

            如上图所示,通用的9AT已经将传动比范围拉到了7.56,而采埃孚的的多挡位AT传动比范围表现的更凶;而丰田、日产的新一代CVT变速箱也仅仅是将传动比范围达到这个数值,所以逐渐的CVT传动比范围大的优势将被更多挡位的AT变速箱所赶超;但用齿轮链接、副变速箱的方式来解决CVT起步、低速时传动效率低的问题,从而又把CVT起步、低转速时传动效率低的问题给解决了,起步、低速时用齿轮(丰田)、副变速箱(日产),既能提供一个更大的低速挡齿轮比,又因为齿轮硬链接可以提高传动效率,所以现如今CVT的低传动效率问题已经逐渐的弥补了,传动效率最低的时候用齿轮链接给解决了,所以CVT也是在不断进行提高的。。。
            只不过现在由于AT变速箱挡位越来越多、更大的离合器锁止范围;所以传统CVT的大范围传动比优势逐渐不在,但终究也引入了副变速箱机构,从而也缓解了起步、低速阶段的传动效率低的问题,所以目前的CVT硬件上对比AT并没有太大劣势,但随着AT传动比范围变的越来越大,CVT只能承认劣势,但目前还算时持平的状态,不过CVT的最核心优势在于可以让发动机一直保持在最经济转速、扭矩的范围内去工作,这个优势短时间内AT还做不到,未来不好说;说什么什么变速箱省油,仅仅是个相对情况,同时代的CVT与AT不一定就真能在油耗上分出个高下;我们往往陷入大量的理论知识中而无法自拔,但实际和理论终究存在部分的差异,理论能代表的只是个方向;所以这就是CVT不会比AT更费油的原因,AT在发展、而这CVT也在不断完善;衡量变速箱省油不仅仅要看传动效率,更要看传动比范围以及谁能始终让发动机保持在高效区间运转,单一的传动效率高、低,只有参考意义;MT的传动效率最高,但跑高速巡航反而是传动效率最为低下的CVT省油,所以您明白了么?传动效率并不是绝对。。。

            其实

            CVT变速箱比AT变速箱省油这个问题也不是绝对的,还需要看变速箱和发动机以及车辆的整体配合,单单看变速箱类型是不准确的。CVT变速箱的优势主要在于可以始终让发动机在比较高效的转速区间运转,最大限度提高发动机的效率,从而达到降低油耗的效果。
            我们在开手动变速箱车型的时候经常会遇到这样的情况,就是在某些状况下你我觉得档位不合适,使用3档感觉动力过剩,如果使用4档又会觉得动力不足,如果有一个3.5档最合适,可惜没有这个档位,这是手动,AT,双离变速箱都有的一个弊端,就是只有固定速比这个原因造成的,所以发动机只能在不太合适的条件下运转,油耗就会高于最佳的转速区间。
            而CVT变速箱就没有这个问题,无级变速可以让发动机始终保持在最佳转速区间,变速箱能够始终提供最佳的速比,这样油耗表现就要更好一点,这是CVT变速箱结构原理的特性。

            其实

            几乎每一个车主天天都在念叨的一件事情,那就是——油耗,用稍微专业点儿的名词,那就是——燃油经济性。所以,在谈CVT和AT变速箱之前,我想先聊聊如何提高车辆的燃油经济性,也就是如何省油。

            分为两个层面,一个是使用层面,一个是车辆设计层面。

            所谓使用层面,无非就是控制好行驶的车速、选择合适的挡位、正确地保养维修;

            车辆设计层面,无非就是减轻车辆的尺寸和质量、提高发动机的燃油经济性、提高传动系统的传动效率、车辆外型和轮胎选用方面做出改善。

            单拎出传动系统来讲,就是你今天的这个问题:为什么CVT变速箱更省油。

            如果你比较细心或者比较关注汽车市场,会发现,近几年,变速箱的挡位越来越多,从4AT变成6AT,再变成8AT,甚至出现了9AT、10AT,为什么车企都热衷于增加挡位呢?

            因为变速箱的挡位增多之后,增加了选用合适的挡位使发动机处于经济工作状况的机会,举个简单的例子:能变速的自行车骑起来肯定是要比不能变速的自行车更省力。

            而挡位无限的CVT变速箱,在任何条件下都提供了使发动机处于最经济工况下工作的可能性。如果它能够保持较高的机械效率,那么,它的燃油经济性无疑是最高的。

            其实

            因为传动效率低和油耗低并不冲突啊。

            高效并不一定省力,不用变速箱效率最高,但是想都不用想,那样肯定不省油。就像我们骑的自行车,加上变速器以后,传动效率肯定低了(因为没有100%传动效率的机构,加一个效率就会降一点),但是骑起来要比不带变速的车子省力得多。

            汽车的动力系统也是一样的,装上变速箱传动效率降低,会浪费一部分动力,但是发动机工作得更高效,发动机省下的油,比传动浪费的油更多,所以整体就会更省油。

            CVT相比AT来说,可以让发动机更多的高效工作,所以油耗表现出色。举个例子,AT换挡的时候,发动机转速从1500转到2500转,而CVT可以让发动机一直维持在最省油的1800转。

            简单来说,CVT变速箱齿比密、最大齿比大,发动机可以多维持在低转速的状态,所以发动机省油。传动效率低,只是传到轮子上的动力少了,开起来感觉动力不够,但是燃油的消耗减少是实实在在的。

            其实随着技术进步,各种类型的变速箱越来越接近,多档位的AT已经很省油了,主要还是液力变矩器拖了后腿,如果以后有新的机构来替代液力变矩器,那么AT的油耗表现会追上CVT和DCT。

            其实

            传递效率指的是固定档位下的传递效率,而实际生活中我们不可能按照一个档位开车,虽然AT效率更高,但是换挡损失的能量AT是高于CVT的。此外除了变速箱硬件不同导致的差别,变速箱跟发动机的配合也是影响油耗的另外一个重要因素。

            其实题主的问题应该这样问:假设同一款车分别配备了CVT 变速箱和AT变速箱,他们除了变速不同之外,其余硬件完全相同,由同一人使用相同的驾驶习惯走同一段路,为什么CVT比AT省油?

            哈哈,用理科生思维来回答这个问题。

            换挡损失的影响

            我们知道AT变速箱是有档位的,本质上它是个手动变速箱,只不过升降挡操作由变速箱控制器来完成,然后用液力变矩器来代替离合器,液力变矩器不光可以传递动力还可以实现改变转速和扭矩。它的具体实现方式是在液力变矩器的的泵轮和涡轮之间加入定向轮(导轮),通过控制定向轮的转速来实现泵轮与涡轮的转速差,从而控制泵轮传递到涡轮的扭矩和转速。而泵轮是连接在发动机的曲轴的,涡轮是连接在行星齿轮上的。由于液力变矩器的扭矩和转速范围变动有限,所以又加入了行星齿轮,以此来增加扭矩和转速的变动范围。

            AT变速箱



            原理就像是一个插电转动的风扇对着一个没插电的风扇吹,会把没插电的风扇吹的转起来。只不过液力变矩器是变速箱油来传递动力。

            液力变矩器的原理图:

            当我们车辆起步后,档位不变的时,这个时候变速箱就会通过锁止离合器把泵轮和涡轮锁在一起,变成硬连接,从而减少液力变矩器的能量损失,毕竟通过泵轮带动变速箱油涡流在带动涡轮,中间的能量损失太多。当我们踩油门或者松油门时,变速箱检测到加速踏板的变化,这个时候变速箱ECU会根据踏板的变化作出相应的档位调整,当需要档位调整时锁止离合器就分离,硬连接变软连接,从而实现平顺换挡,减少冲击。

            从整个AT的原理来看,我们的能量损失主要是在“软连接时”,也就是说罪魁祸首是液力变矩器。而软连接主要出现在换挡时,而我们知道CVT变速箱又称作无级变速箱,无级的意思就是说它有无数个档位,通过改变主动锥轮和从动锥轮的直径大小实现传动比的变更目的。而AT变速箱是通过一定是数量的行星齿轮组合来改变传动比,由于齿轮大小固定,所以其档位也是其固定的。



            从CVT的结构就可以看出来,CVT跟AT一样有液力变矩器,他们之间最大的不同是在与CVT行驶过程中升降挡时(准确说叫改变传动比,因为它没有档位),锁止离合器是锁止状态,也就是说CVT除了在起步的时候液力变矩器工作(软连接,减少冲击,起步平顺),其余升降挡均采用硬连接。这样在整个行车过程中,CVT在液力变矩器的损失就会更少。

            发动机与变速箱配合的影响

            发动机与变速箱的配合主要是指变速箱能否始终使发动机处于最佳工作状态。

            而这个又是由AT变速箱档位的个数和厂家的调教有关。

            档位个数

            众所周知现在AT变速箱的档位越来越多,很重要的原因是这使得发动机“选择”合适档位的机会变多,比如说此时转速下2档太低,三档太高,转速稍微升高一下变成三档,转速降低又变成二档,可能导致在很窄的转速区间内出现频繁升降档,导致传递损失增加,假如有个2.5档可能就不需要换档了,所以说才会出现8AT、10AT,档位更密集了就可以选择自己合适的档位。所以说本质上还是换档造成的损失。

            凯迪拉克CT6 10AT变速箱



            厂家的调教

            这个就直接跟厂家的研发能力有关,能否摸清发动机的脾气,给它一个最合适的变速箱换挡逻辑是影响油耗的又一个因素。

            脑洞大开一下,以非理科思维思考

            有可能是因为CVT变速箱舒适取向的调性让人感到动力比AT要小,所以开CVT的司机大多很佛系,所以给人更加省油的印象,哈哈~



            总的来说,不管是哪种原因,解决换档损耗才是最根本的方式。

            其实

            汽车油耗与多种因素有关,如果单纯从动力系统角度考虑,汽车油耗由发动机燃油效率和动力系统传递效率共同决定

            CVT变速器虽然传动效率比AT低一些,但是CVT变速器属于无极变速模式,变速器档位在一个范围内连续变化,这种情况对发动机转速控制范围较大,可以使发动机燃油效率更趋近于高效率燃烧区间,因此CVT相比于AT更省油。

            发动机燃油效率提升

            对于发动机而言,发动机燃油消耗量和负载以及发动机转速有关。一般情况下,我们都希望发动机工作区间处于下图工作点A区域,这种情况,发动机燃油消耗量极高,但是AT变速器只有有限个档位:5档,6档,8档,对发动机转速控制非常有限,所以发动机无法始终控制在A区域工作,因此发动机燃油销量CVT更省AT变速器!

            CVT传递效率更低

            对于传动系统而言,CVT变速器相比于AT,有液力变矩器和两个钢带轮,通过钢带传递动力,扭矩在传递过程中,会有传递损失,尤其是最高档和最低档,两个带轮半径处于两个极端,能量损失更大一些,同时CVT必须依靠油压张紧皮带轮,油压的建立和释放都需要能量,这种情况叠加在一起导致CVT传递效率相比于AT更低一些!但是传递效率对整车油耗的影响相比于传动比变化对油耗的影响更小一些,因此CVT相比于AT更省油。

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            其实

            CVT比AT省油的前提一定是传输效率高才对,我们假设一下,同样的发动机输出的扭矩是200,如果想要这200扭矩得到发挥,那么肯定是谁在同样的转速前提下,损失的越少越合适,传动效率低的那个,输出的扭矩一定是少,车就会没劲儿。所以说不存在你说的CVT的传输效率比AT低的情况。

            我们要知道一般的MT的传动效率为97%, AT —对于典型的5档AT,不同档位的传动效率有很大的差异,平均传动效率为60%。 CVT— 无极变速尽管金属带式无级变速器为摩擦传动,但它的传动效率,经试验测定达到90-97%之间,与MT的传动效率差不多。

            相信当你看到AT(5)的传输效率只有6成的情况,CVT为何省油就不难理解了吧?

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