Cvt трансмиссия что это: Вариатор (CVT): что это такое, плюсы и минусы, сравнение и отличия от автомата

Содержание

Вариатор — бесступенчатая трансмиссия. Что такое, зачем, и как правильно использовать. • Автотехцентр Сокольники

Наверняка часто в спецификациях автомобиля наряду с привычными коробками «автомат» и «механика» вы видели загадочную аббревиатуру CVT. Что это такое, мы расскажем в данной статье. Continuously Variable Transmission, он же CVT он же — вариатор, или его более длинное название — бесступенчатая трансмиссия является разновидностью автоматической трансмиссии. СРеди его особенностей, более плавные ход автомобиля, за счет отсутствия передач, и обеспечение больше полезной мощности, а так же меньший расход топлива, чем в обычной автоматической коробке передач.

Принцип работы CVT или вариатор

При работе стандартной автоматической коробки существует набор передач, обеспечивающий  заданное количество скоростей (передаточных чисел). Происходит переключение передач в зависимости от ситуации,  чтобы обусловить оптимальное передаточное для каждого из сценариев движения. Так, начальные передачи, (нижние) используются для того, чтобы начать движение, средние, для обгона и набора скорости, а высокие для экономии топлива, либо при езде на высоких скоростях.

В случае с вариатором, вместо шестерен существуют 2 шкива в форме пары конусов с переменным диаметром. Один из них соединяется с двигателем, а второй с приводными колесами. Между шкивами, которые обращены тонкими концами друг к другу, используется приводной ремень (часто металлический). Половинки каждого шкива подвижны, и при их сближении ремень передвигается все выше по конусу шкива, тем самым делая больше посадочный диаметр шкива.

В след за изменением рабочего диаметра изменяется и передаточное число, эта система похожа на велосипедную, когда цепь  переключается с меньших звездочек на большие и наоборот. В случае уменьшения рабочего диаметра ведомого шкива и увеличения ведущего, следует уменьшение передаточного числа. Иными словами большие обороты двигателя дают меньшую частоту вращения колес, что необходимо для старта автомобиля с места. В процессе набора скорости шкивы изменят свой диаметр, что ведет к снижению оборотов двигателя по мере роста скорости. В отличии от стандартной автоматической коробки, вариатор делает это плавно, вместо изменения передаточного числа поэтапно.

Как управлять автомобилем с вариатором

К счастью, схема управления автомобиля с CVT не отличается от аналогичной в автомобилях с автоматом. Там теже две педали газа и тормоза, и стандартная схема переключения коробки P — R — N — D -L. Единственная разница это отсутствие переключения передач — все происходит плавно, как в электрокарах. В первый раз это может быть слегка непривычно.

Преимущества бесступенчатой трансмиссии

Из-за того, что привычных поэтапных переключений не происходит, бесступенчатая трансмиссия варьирует количество оборотов по необходимости, тем самым достигается максимальная мощность и топливная экономичность. Более быстрый разгон при большей экономии топлива даже по сравнению с механической трансмиссией.

Недостатки CVT

До этого момента могло показаться, что это волшебная система, которая призвана спасти автолюбителей. Однако, как и в большинстве сложных механизмов, здесь присутствуют недостатки. Одна из главных проблем, это то, что первые партии таких трансмиссий имели ограничение по мощности и вызывали большие вопросы в плане надежности и срока работы. На данный момент, по заверениям специалистов Nissan, эти «болячки» ушли в прошлое,  и надежность сопоставима с традиционными трансмиссиями.

Немножко истории

Такую трансмиссию схематично изображал еще Леонардо да Винчи еще в 1490 году. Первым же использованием трансмиссия обязана голландскому автопроизводителю DAF в 1950 годах.  Однако в то время, из за ограничений, не возможно было использовать эту коробку с двигателями мощнее 100 л.с.  В конце 80х годов добралась до малолитражек хонды, однако только в 2000х была модифицирована и усовершенствована для использования с более серьезными двигателями. На данный момент используется такими производителями как Nissan, Audi, Honda, Mitsubishi, и другие марки.

Автотехцентр Сокольники осуществляет весь спектр работ по ремонту вариаторов!

Бесступенчатые трансмиссии CVT и их особенности

Современные автомобили проектируются с учетом множества факторов. Если отбросить выражение : что «автомобиль – это средство передвижения из пункта А в пункт Б», то комплектация, дизайн, характеристики и т.д. настолько важны для современного покупателя, что порой об изначальном назначении автомобиля можно и забыть.

Невозможно одной фразой обозначить все то, что сконцентрировано в автомобиле сегодня. Остановимся на одной – комфорт движения применительно к трансмиссии:

а именно – как бесступенчатая трансмиссия повышает комфорт при движении автомобиля.

Перед изготовителями стоят непростые задачи:

— как сделать комфортный и недорогой автомобиль в определенном сегменте (классе)

— как снизить расход топлива и добиться экономичности

— как снизить токсичность выхлопа и улучшить экологию производства

Ответом для многих изготовителей стало использование новых типов трансмиссий, так называемых бесступенчатых трансмиссий или CVT.

Внедрение этих трансмиссий позволило улучшить и экологический вопрос – снижение токсичности выхлопа.

Изначально эти трансмиссии были созданы для улучшения плавности движения, так как в них не было фиксированных передач. В дальнейшем использование этих трансмиссий позволило решить задачи по топливной экономичности и экологичности.

Нынешние тенденции автомобилестроения связаны с экологией в большей мере. Это прослеживается не только в применяемых материалах при изготовлении автомобилей, но и во внедрении разработок комплексного характера, призванных уменьшить расход топлива. Иными словами – недостаточно поставить современный мотор в кузов 30 летней давности – это решит только часть проблем.

Например: если технология безсвинцовой пайки компонентов электронных блоков автомобилей носит только экологический характер, а материал, из которого изготовлены узлы, подлежит переработке – то это решение экологических вопросов, связанных с загрязнением окружающей среды. А снижение расхода топлива – это, в дополнении к экологическому, и экономический эффект.

Однако суммируются все составляющие.

Как добиться экологии и экономии, не изменяя всю конструкцию автомобиля?

Инженеры модернизируют узлы, заменяя в них те компоненты, которые не соответствуют требованиям сегодняшнего дня. Один из таких узлов – трансмиссия, а именно – коробка передач. Первоначально коробки передач были механические, где выбор передачи был возложен на водителя. В соответствии с режимом движения, водитель обязан был включить ту или иную передачу (изменить передаточное число). Как показала практика, далеко не все водители могли это сделать вовремя. Часть водителей так и не научились в принципе управлять ручной коробкой передач. Это приводило к потере внимания и аварийности, особенно городах с интенсивным движением. Машина “управляла” водителем, так как “заставляла” выбирать передаточное число каждый раз при изменении режим движения. Кроме этого, неправильный выбор передаточного числа перегружал двигатель, чрезмерно изнашивая его и резко повышая токсичность выхлопа.

С внедрением автоматических коробок передач ситуация резко улучшилась. Теперь не машина управляла водителем – а водитель одной педалью выбирал режимы движения. Произошло снижение аварийности и за руль смогли сесть люди, которым не дано было освоить переключения ручной коробки на таком уровне, что бы их вождение не предоставляло опасности для окружающих. Токсичность выхлопа была снижена, так как водитель уже не мог совершить грубых ошибок выбора передаточного числа. Мотор мог работать в оптимальном режиме с точки зрения его ресурса и эмиссии выхлопа. Комфорт движения и легкость управления сделали автомобиль массовым.

Автоматическая трансмиссия работает таким образом, что все элементы находятся в постоянном зацеплении и в любой момент времени всегда включена определенная передача. Момент выбора передач был автоматизирован от условий движения.

С появлением электронно-управляемых автоматических трансмиссии, моменты переключения и выбора передаточных чисел стали, основаны — в том числе и на показаниях датчиков состава выхлопных газов. Таким образом, для современных автомобилей первоосновой являются ограничения по загрязнению окружающей среды. В моторах оборудованных электронными дроссельными заслонками и автоматическими трансмиссиями, учитывается только пожелания водителя изменить режим движения. Так как, нажимая на педаль акселератора, водитель непосредственно не открывает дроссельную заслонку двигателя, за него это делает компьютер, анализируя огромное количество параметров он принимает решение: есть возможность увеличить нагрузку на двигатель?, — и если «да» – то насколько? После этого компьютер выбирал оптимальную передачу в АКПП для этого режима, освободив водителя от этой задачи.

Тем не менее, все новые требования экологии выхлопа заставляют пересматривать и существующие концепции. Какие недостатки автоматических ступенчатых трансмиссий мешают сегодня снизить токсичность выхлопа и повысить комфорт движения? Да все те же передаточные числа, которые АКПП (AT) унаследовала от ручной коробки передач РКПП (MT). Принципиально АТ осталась МТ, только изменять передаточное число в ней стала автоматика, которая перестала ошибаться в “выборе передачи”. Если рассматривать вопросы комфорта движения – то толчки при переключении как MT, так и AT неизменны. Этих рывков лишена только CVT .

Рассмотрим скоростные и тяговые характеристики автоматической трансмиссии.
Рис 1. Скоростная характеристика трансмиссии 


Рис 2. Тяговая характеристика автоматической трансмиссии.

Как видно из графика, при разгоне автомобиля ступенчатые АТ и РКП имеют “ пилообразную” характеристику. Иными словами они приближаются в какой-то момент к оптимальной характеристике двигателя, но полностью повторить ее не могут. Частичная аппроксимация кривой достигается в многоскоростных АТ (известны 7-ми ступенчатые АКПП), но все равно в определенные моменты работа двигателя будет неэффективна с точки зрения оптимизации отбора максимального крутящего момента. Многоскоростные АКПП намного сложнее и дороже, кроме того, они обладают большей массой. Это не вписывается в экономику производства автомобиля – при стремлении сделать более дешевый экземпляр, который должен быть экономичным, в том числе и из-за снижения общего веса. Кроме всего моменты переключения в MT и AT можно назвать “перегазовками “ – резким скачком оборотов двигателя. В этих переходных моментах работа двигателя не оптимальна с точки зрения эмиссии, толчки и удары приводят к дополнительному износу механизмов. Комфорта эти рывки тоже не добавляют.

Тяговая характеристика крутящего момента на выходном валу трансмиссии CVT лишена провалов, так как передаточные числа меняются линейно, а не ступенчато. Тем самым обеспечивается плавность движения при разгоне. Неравномерность крутящего момента двигателя от оборотов в АТ только умножается на передаточное число каждой передачи. Этим объясняется рывки и толчки при наборе скорости с АТ.

Высокий крутящий момент при нулевой скорости (Рис.2) обусловлен работой гидротрансформатора (ГТ), который из-за особенности конструкции в режиме ГТ, (трансформации крутящего момента) способен увеличить его теоретически в 2 раза, по сравнению с входным моментом от двигателя.

Решение данных проблем возможно только бесступенчатой АКПП (или CVT). Повторить кривую крутящего момента с максимальным приближением может только CVT. Так как изначально такая трансмиссия не имеет фиксированных передаточных чисел, а диапазон изменения очень большой и линейный, то в принципе, посредством электронного управления, можно получить любое передаточное число в заданном диапазоне.

Какие преимущества имеет CVT перед ступенчатыми трансмиссиями:

— плавность хода, особенно в области малых скоростей

— топливная экономичность за счет оптимизации работы двигателя

— снижение токсичности выхлопа

— оптимизация скоростных и тяговых характеристик

Первые CVT на серийные автомобили стала устанавливать фирма NISSAN, и этим автомобилем была MICRA в Европе, или MARCH в Японии.

Модель этой трансмиссии была RE0F05A. В дальнейшем все остальные модели трансмиссий были усовершенствованием предыдущей. В начале 90-х годов не было технологий, позволяющих сделать дешевую CVT для автомобилей с большой мощностью мотора, и такие трансмиссии в основном ставились на маломощные моторы до 1300 см³. Трансмиссия первого поколения не способна была “переварить” большой крутящий момент. На сегодняшний момент эти машины почти не встретить на дороге из-за возраста. Но технологии не стояли на месте и фирме удалось разработать CVT, способную передавать крутящий момент от 2-х литрового двигателя  мощностью 150 – 190 сил. Таким мотором в базовой линейке NISSAN был SR20. И вот в конце 97 года                   NISSAN выпускает серийно легковой седан с CVT трансмиссией. Это был NISSAN BLUEBIRD (синяя птица) c трансмиссией REOFO6A. Инженерные разработки этой трансмиссии используются как базовые для остального модельного ряда 2000х годов. Основу всех модификаций составляет стальной клиновый ремень и два конусных шкива с раздвижными половинами. Шкивы сжимают ремень, и за счет силы трения, ремень передает крутящий момент с одного шкива на другой.

Схематично это выглядит так:


Рис.4 Конструкция ремня CVT NISSAN , структурная схема CVT

Пластины набраны в пакет, этот пакет от рассыпания удерживают стальные ленты, набранные в пакет. На звеньях цепи есть направляющие приливы, они предназначены для укладывания звеньев в пакет при перегибе ремня. Так как крутящий момент передается нижней ветвью ремня, то стягивающие пластины не несут нагрузки растяжения – сжатия. Это позволяет увеличить передаваемый момент без разрушения коробки – нагрузку воспринимают звенья нижней ветви, как бы толкая ведомый шкив.

Почему более правильно назвать эту конструкцию ремнем, а не цепью? Скорее всего, потому, что у цепи должны быть звенья, а у звеньев зацепы для соединения со звездочками. Если рассматривать велосипедную цепь или цепь привода ГРМ современных моторов – то в зацеплении участвуют зацепы, как со стороны цепи, так и со стороны приводимого ей вала. Здесь нет зацепов, так как основной критерий – это трение, за счет которого происходит передача момента со шкива на ремень и обратно. Но не все CVT выполнены по такой схеме. Например, на CVT AUDI используется совсем другая конструкция ремня от компании Luk – там звенья нанизаны на оси и имеют большую подвижность и радиус перегиба. Но в этом случае именно штоки и сегменты ремня Несут нагрузку, так как рабочей является верхняя часть – эта конструкция работает как велосипедная цепь – тянет верхней ветвью.

Преимущества ремня LUK – больший радиус перегиба – тем самым можно получить больший диапазон изменения передаточных чисел. Недостаток – более сложная конструкция, нагрузка на сегменты и штоки за счет перегибов приводит к износу и появлению зазора в сегментах цепи, так как штоки являются как шарнирами, так и фиксаторами.

Преимущества ремня NISSAN – более дешевая конструкция, отсутствие зазоров от времени. Недостаток – нельзя сделать малый радиус перегиба, так как снижается ресурс стальных лент, вследствие этого диапазон передаточных чисел ограничен.


Рис.5 Конструкция ремня CVT компании Luk

Ремень компании LUK позволяет передавать до 300 Nm крутящего момента, правда при давлении в шкивах 60 бар (пиковое 100 бар). Аналогичные CVT NISSAN RE0F09A устанавливаемые на моторы 3,5 литра могут передать такой момент при давлении 40 -50 бар, так как площадь контакта зацепления ремня и шкивов у NISSAN больше.

Дополнительные нагрузки на ремень обусловлены смещением дорожки — виртуальной линии зацепления со шкивами. Смещение дорожки вызвано силой выталкивания элементов ремня из выпуклого конического диска, деформацией диска под нагрузкой, угловому смещению и относительному скручиванию двух половинок конусного шкива.

Несмотря на то, что подвижная и неподвижная половинка шкива вращаются синхронно, за счет люфта в подвижном соединении возникает угловое смещение одной половины шкива относительно другой. Каждый ремень сконструирован так, чтобы компенсировать эти смещения. Если в LUK – это сферические торцы и вращение звеньев, то NISSAN оставляет зазор в пакете пластин, который выбирается в нижней части ветви при формировании радиуса дорожки.

В процессе работы любой трансмиссии возникают потери, которые снижают ее КПД.

О том, как разработчики снижают потери, улучшают динамические характеристики, снижают токсичность выхлопа и повышают топливную экономичность, вы узнаете в следующей статье.

По материалам сайта http://autodata.ru/


Автор статьи Гаджиев А.О.

CVT против стандартной автоматической коробки передач

Перейти к основному содержанию

Скрыть Показать

Не видите то, что ищете? Позвольте нам помочь вам заказать автомобиль на заводе, заполните форму!

Если я просто хочу сесть в машину и поехать, почему я должен ценить разницу между стандартной автоматической и бесступенчатой ​​трансмиссией ? Хотя в настоящее время вариаторы предлагаются не во всех автомобилях, они работают таким образом, чтобы максимально использовать расход бензина вашего автомобиля.

  1. Что такое бесступенчатая трансмиссия?

  2. Преимущества и недостатки бесступенчатых трансмиссий

  3. Техническое обслуживание вариаторов

Что такое бесступенчатая трансмиссия (CVT)?

A Бесступенчатая трансмиссия (CVT) не использует шестерни, как в обычной трансмиссии. Вместо этого он использует 2 шкива, прикрепленных ремнем. Это немного похоже на трансмиссию снегохода: один шкив крепится к двигателю, а другой к трансмиссии. Ремень передает мощность между ними. Как следует из названия, эта передача постоянно изменяет настройки. Это позволяет двигателю автомобиля работать более успешно.

Хотя вы управляете автомобилем с вариатором так же, как и стандартной автоматической коробкой передач, система, тем не менее, сильно отличается. Обычная трансмиссия имеет установленную настройку, основанную на том, как предполагается использовать автомобиль. Транспортное средство эконом-класса оснащено трансмиссией, которая, безусловно, максимально использует производительность двигателя MPG за счет мощности. Автомобиль с высокими характеристиками будет оснащен трансмиссией, которая выиграет от мощности, а эффективность газа отойдет на второй план. Благодаря своей конструкции вариатор может использовать оба обстоятельства.

Бесступенчатая трансмиссия: преимущества и недостатки

Есть несколько разумных причин для покупки легкового или грузового автомобиля с бесступенчатой ​​трансмиссией, но одна из наиболее распространенных причин заключается в том, что это, несомненно, сэкономит вам деньги.

Плюсы бесступенчатой ​​трансмиссии (CVT)
  1. Эффективность газа:
  2. В отличие от стандартной автоматической коробки передач, вариатор может бесконечно изменять передаточное число, чтобы двигатель работал с максимальной эффективностью. В целом, чем больше передач доступно в стандартной автоматической коробке передач, тем выше мощность двигателя. Даже самые сложные традиционные трансмиссии имеют 10 передач, в то время как вариатор имеет бесконечное количество комбинаций, что обеспечивает гораздо лучшую экономию газа.

  3. Легче Вес:
  4. Хотя это и не аксиома, обычно вариаторные трансмиссии часто легче и меньше по размеру, чем стандартные автоматические трансмиссии. Вариаторы занимают меньше места, а также весят намного меньше, чем их стандартные аналоги.

  5. Более простая и дешевая конфигурация:
  6. Традиционные автоматические коробки передач очень сложны и могут иметь множество движущихся компонентов. В вариаторах используется гораздо более простой стиль, что означает, что они проще, быстрее собираются и требуют меньше денег для производства.

  7. Гладкая Эффективность:
  8. Учитывая, что они не связаны фиксированной конфигурацией, вариатор может адаптироваться к вашим потребностям вождения, а также к дорожным условиям. В вариаторе нет «поиска передач», бортовой компьютер остается в идеальном/точном месте для мощности и эффективности. Несмотря на сценарий, устойчивый и плавный из-за того, что он фактически не «смещается».

Автоматический вариатор: недостатки
  1. Не создано для власти:
  2. В настоящее время разрабатываются вариаторы

    , чтобы в полной мере использовать преимущества топливной экономичности, поэтому они так популярны в гибридных автомобилях.

  3. Ощущения совсем другие:
  4. Если вы старый автомобилист с многолетним стажем вождения, то вариатор точно покажется другим. Действие дроссельной заслонки будет ощущаться немного запаздывающим, чем на обычных коробках передач. В зависимости от ситуации (например, при движении в гору) автомобиль или внедорожник с вариатором может работать на более высоких оборотах без чрезмерного износа двигателя. Для любого человека, который фактически управлял трансмиссией без вариатора, оставаться на более высоких оборотах было запрещено, и предпочтительнее было вернуться к более низким оборотам.

  5. Повышенные потребности в регулярном техническом обслуживании:
  6. При беглом взгляде на предлагаемые периоды обслуживания, продолжительность замены трансмиссионной жидкости на вариаторах составляла каждые 60 000 миль, в отличие от каждых 72 000 миль на «типичной» автоматической коробке передач. Бесступенчатые трансмиссии также достаточно новы в области транспортных средств, и количество сертифицированных специалистов по вариаторам меньше, чем специалистов по автоматическим трансмиссиям. Отсутствие лицензированных специалистов по вариаторам может привести к тому, что независимые магазины будут взимать более высокую плату. Обязательно свяжитесь со своим специалистом по обслуживанию, чтобы получить индивидуальное предложение по трансмиссии вашего автомобиля..

Требуется ли ремонт трансмиссии для моего автомобиля с бесступенчатой ​​трансмиссией

Итак, ваша машина не едет так, как должна, и вы начинаете верить: «О нет. Ремонт трансмиссии — мое будущее». Хотя необходимость замены трансмиссии никогда не доставляет удовольствия, хорошая сторона заключается в том, что сервисный отдел вашего автосалона обладает исключительной квалификацией для выполнения самой лучшей работы по хорошей цене). Как мы уже говорили ранее, вариаторы относительно новы, и сертифицированных специалистов по ним не так много. Вы знаете, кто лицензировал техников CVT? Автосалон. Кто, скорее всего, разбирается в любой передаче лучше, чем компания, которая ее сделала?

Стоит ли обследовать магазины трансмиссии рядом со мной?

Хотя каждая ситуация индивидуальна, лучше всего обращаться в сервисный центр у местного дилера. У них есть инструменты, лицензированные механики CVT, а также знания, необходимые для того, чтобы вернуть ваш автомобиль на дорогу без промедления и по разумной цене.

Tweet

Обычная автоматическая и бесступенчатая трансмиссия: найдите отличия

  • Выбор рекламы
  • CVT против обычной автоматической коробки передач | Линкольн из Мемфиса

    Перейти к основному содержанию