汽车无极变速器（CVT）它的原理是什么?

汽车无极变速器（CVT）它的原理是什么?
汽车无极变速器（CVT）它的原理是什么?

汽车无极变速器（CVT）它的原理是什么?
CVT工作原理
一、CVT的发展
无级变速其实是一个古老的概念,最早获得成功应用的是在1886年由德国Daimlar-Benz公司生产的汽油机汽车上,它是一种V型橡胶带式无级变速传动装置,但由于存在着传递转矩容量、可靠性和使用寿命的制约,应用有限.因此在汽车诞生的一百多年的时间里,最基本的传动形式一直是有级齿轮传动.
二十世纪七十年代中期,荷兰Van Doorne's Transmissie B.V公司（简称VDT公司）开发出一种金属带式无级自动变速器,称为VDT-CVT.这种无级自动变速器克服了以前其它传动形式的缺点,实现了真正意义上的无级变速传动.VDT-CVT自1987年商品化以来,到目前为止,世界上几乎所有的汽车生产厂家,都接受了这项技术,开发出自己的CVT.CVT的适用范围也从最初的0.6升,发展到目前的3.3升.
二、金属带式CVT的原理
CVT的主要结构主要由主动轮组、从动轮组和金属带构成.金属带由两束金属环和几百个金属片构成.在主动轮组和从动轮组中,与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动,另一侧则固定.两个带轮的锥面相对构成V型槽,与金属片的侧面接触,在液压系统的作用下,实现动力传递和速比的变化.
在金属带式无级变速器的液压系统中,从动油缸的作用是控制金属带的张紧力,以保证来自发动机的动力高效、可靠的传递.主动油缸控制主动锥轮的位置沿轴向移动,在主动轮组金属带沿V型槽移动,由于金属带的长度不变,在从动轮上金属带沿V型槽向相反的方向变化.金属带在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化,实现速比的连续变化.
三、CVT的优点
无级变速传动具有常规变速传动无法比拟的优点.由于无级变速传动CVT与有级传动有着原则性的差别,由计算机控制速比连续的变化,不会出现MT的换档时速比的跳跃,因此乘客感到的只是汽车的平稳加速,而不会感到换档冲击.同时使汽车的操纵性大大简化,降低了驾驶员的劳动强度,非常适合非专业驾驶员.另外,由于传动机理不同,无级变速传动也表现出较高的传动效率和优良的使用特性.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%.一般的MT的传动效率为97%.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.由于无级变速传动使发动机的工作点与车速无关,根据不同的需要可以控制发动机的工作点在最经济工作点或最佳动力工作点工作,因此无级变速传动比其它传动方式表现出更高的经济性和动力性.
四、CVT研究现状
迄今为止,CVT变速器仅有不到十年的销售历史.目前,全世界年产CVT汽车一百多万辆,其中90%在日本生产,另外的10%在欧洲和美洲生产.
--------------------------------------------------------------------------------
金属带无极变途器的优点很多,如：变速没有冲击,不用变换啮合齿轮,处形尺寸小.现在已经在一定范围内克服了传送带打滑的问题,改用金属链代替金属带,可以在一定条件下实现在大排量轿车上的使用.
现代无级变速器开发技术水平最高的是采用金属链带机械式无极变速器,例如奥迪A6multitronic无级变速器就采用了金属链条这一形式.目前除了奥迪以外,福特和通用也投入上亿美元巨资研制了从1.3升-2.0升汽车发动机所配用的无极变速器.
以荷兰生产的无极变速器著名厂家VDT公司为例,目前按照发动机排量主要有以下类型：采用电磁离合器作为起动装置,机械－液压传动或电控－液压传动系统,以外啮合齿轮泵作为液压源,适用于发动机排量1.3升以下的小型轿车.采用湿式多片离合器作为起动装置,机械－液压传动,动力传送采用金属链条,适用于发动机排量1.8升以下的中型轿车.还有采用新型金属链条,液力变矩器与无极变速器结合,全电子控制,适用于3.0升以下较大排量的豪华轿车.
世界最大的变速器制造企业德国ZF公司也采用VDT技术,生产用于1.5升-2.5升中排量轿车的无极变速器系列,计有CFT系列,适用于前轮驱动发动机横置的轿车；CTT系列,适用于前轮驱动发动机纵置的轿车；CRT系列,适用于各轮驱动发动机纵置的轿车.据荷兰VDT公司介绍,现在新的设计和技术已经解决了无极变速器过去存在的主要问题,因V型带损坏而出现的故障发生率只有千分之2.5,比例很低.
如果不考虑所用传送带的差异,各种型号无极变速器的主要差别集中在发动机动力传递到主动带轮的过程以及带轮半径和夹紧力的控制方法上.目前,无极变速器的控制一般都采用电子控制模式,既可以在自动状态下运行,也可以选择单独的控制程序,增加驾驶的便利性.除了标准档位位置外,操纵手柄也可以移至另一个平行的档位,在“+”或“-”之间变换.以富士无极变速器为例,其电子控制系统由电磁离合器系统、电子控制单元(ECU)、传感元件和电磁阀等组成.传感元件包括档位操纵手柄位置传感器、节气门开度位置传感器、发动机转速传感器、车速传感器、制动踏板位置传感器,它们为ECU提供汽车行驶的信号.ECU根据传感器的信号做出判断,并将控制信号送至电磁阀,控制电磁阀与液压系统的工作