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變速箱傳動效率和油耗的關系:MT&CVT沒有想象中的高

 漫步之心情 2022-01-08

老司機說:手動擋汽車更省油,日系汽車也很省油。

這個說法是對還是錯呢?

客觀分析這個結論是對的,但與使用的變速箱沒有必然關系;手動擋汽車和主要使用CVT(無級變速器)的日系汽車之所以省油,核心因素有兩點,首先是發(fā)動機排量小、其次是駕駛習慣的被動養(yǎng)成。有沒有發(fā)現在普通乘用車型中的手動擋汽車排量都在1.5L/T以內?事實就是這樣,沒有中大排量的MT,卻有排量選項豐富的AT/DCT,兩相對比自然會顯得前者油耗更低。只是性能、操控、配置與車輛定位都有很大的差異,所以這并沒有可比性。

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MT·manual transmission 機械手動變速器真的省油嗎?同樣客觀的結論是可以更省油但實際卻很難做到,很多說法指手動變速器的傳動效率可以達到97-98%,這是基于高標準的高性能車的理論值,以目前普通手動(入門級)代步車的定位而言想要達到該標準就是天方夜譚。

因為手動變速器已經成為低端變速器,它的制造工藝標準不高但成本控制標準非常高,說白了就是沒有什么手動變速器會用高標準的齒輪組和離合器摩擦片;結果則是諸多知名品牌的手動變速器的傳動效率都只是在88%-93%之間,這個效率標準還不算最低但也算不上高,想要以MT實現節(jié)油并不現實嘍。

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CVT·continuously variable transmission 無級變速器的傳動效率最低,它是“最費油的變速器”沒有之一!而它也是日系車慣用的變速器。之所以說的它傳動效率低原因在于傳動結構很特殊,MT/AT等變速器是以齒輪結合方式剛性傳動,除離合器和齒輪組與潤滑的損耗以外,其他也就沒有什么損耗了。而CVT是用錐形輪推動鋼帶傳動,鋼帶也叫做“推帶”,鋼帶本身用于提供張力,錐輪推動鋼帶使其轉動、鋼帶上的鋼片推動從動錐輪運轉。

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這個過程并不像齒輪嚙合一樣,傳動的過程依靠的是摩擦力;而摩擦必然產生磨損,為控制磨損還要給鋼帶錐輪進行高標準的潤滑,于是摩擦傳動損耗和潤滑損耗加在一起就會很大。

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無級變速器的傳動效率最低不足80%、最高僅為88%,僅論效率是連MT都不如的,所以它就是最費油的變速器;發(fā)動機輸出的動力不能直接驅動車輪,因為內燃機不適合長時間高轉速運行,否則磨損會很嚴重、噪音會很大、油耗會很離譜。所以動力必須經過變速器“增扭變速”之后才能驅動車輪,變速器的本質也是減速器,是用于降低發(fā)動機的平均轉速的機器。

那么動力經過變速器時有過大比例的損耗,輪端扭矩和輪上功率也會隨之下降;說白了就是功率和扭矩相同的發(fā)動機分別匹配CVT、MT,相同轉速時的輪上功率會是MT更高,功率直接決定加速能力和車速,那么CVT的速度就會更慢,達到相同速度就需要更高的轉速,油耗當然會更高。踏板摩托都用損耗很大的皮帶輪CVT,油耗就是各類通勤摩托中最高的。

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問題來了,既然CVT的傳動效率那么低,日系汽車又是怎么實現節(jié)油的呢?

  • 客觀因素
  • 主觀因素

第一個因素是日系汽車普遍為小排量車,熱銷車最大排量2.0L,正常都在1.6L以內;比如軒逸、卡羅拉、思域等,排量小當然耗油量基數不大,說白了就和手動擋汽車的定位一樣,這也是客觀上的日系汽車的合理定位。

不過也有些日系車用到2.0-2.5L自然吸氣發(fā)動機,這些車之所以能體現出省油,原因是客觀的不足形成了主觀的錯誤認知;這些發(fā)動機的特點是中低轉速扭矩很小,加速爆發(fā)力是很差的,想要獲得還不錯的動力感受就只能拉升轉速。而發(fā)動機的轉速越高耗油量就會越大,一旦形成這種駕駛習慣就會讓油耗變得奇高;實際測試過一些定位中端但沒有中端品質的2.4-2.5L的日系汽車,按照Turbo的風格駕駛的話,城市道路耗油量沒有低于13L/100km的。最終這些車輛的用戶就不得不養(yǎng)成溫和駕駛的習慣,久而久之竟然會認為節(jié)油就該龜速行車、想要高性能油耗必然很高的詭異認知,這是會認為日系車節(jié)油的核心因素。

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其他變速箱的傳動效率又有多高呢?

還剩下三種類型,大致標準分別為:

  1. AMT≈MT
  2. AT 82%~98%
  3. DCT(濕式雙離合器) 86%-97%

這是最差和最高標準,跨度是很大的。

AMT指電控機械式自動變速器,基礎是手動變速器,只是通過電控單元和電機實現離合器和換擋的自動操作;但實際標準只會和手動變速器相當,因其定位也很低,乘用車基本不用了,只剩下客車和卡車還會使用。(制造成本偏低)

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AT·automated transmission是最早的自動變速器,它的傳動效率可以很低也可以非常高;很低的原因在于“液力變矩器”,發(fā)動機帶動變矩器泵輪運轉,泵輪攪動變速箱油推動渦輪帶動傳動軸運轉。液力傳動是非常損耗動力的,單純依靠這種傳動模式會讓AT變得相當費油,這也是早期中小排量自動擋汽車油耗高于手動擋的原因。

而超高標準排除齒輪箱的因素不談,僅論液力變矩器則是有“單向鎖止離合器”實現;現在的AT都有這種離合器,一般車輛為低速擋液力傳動、高速擋和車速略高之后就會通過離合器推動渦輪和泵輪鎖止傳動。

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目前效率最高的是一臺8AT,傳動效率可以接近98%;這臺變速箱在正常起步時的低速蠕行瞬間還是液力傳動,這點倒是沒有什么區(qū)別,但在急加速時的“節(jié)奏踏板”會關聯到TCU,控制單元會在起步瞬間鎖止進行剛性傳動。而且在手動模式降檔時可以連續(xù)降低3~4個前進擋,標準可以說是非常之高。

所以AT并不是單純的“萬金油”,作為運動型車的選項也是可以很強悍的。

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DCT·double clutch transmission釋義為雙離合變速箱,我們只討論濕式雙離合,因為干式雙離合器沒有潤滑和主動散熱系統(tǒng),可靠性很差且使用壽命與無級變速器總成相當,不適合家用代步車。

濕式雙離合器是通過變速箱油對離合器進行潤滑和散熱,使用壽命和穩(wěn)定性都沒有問題了;其實CVT也有些機型用單組濕式離合器,比如邦奇和奧迪(奧迪淘汰了CVT),四驅車的多片式離合器限滑差速器的離合器也是濕式。然而加上變速箱油的潤滑則必然會產生動力損耗,同時還有滑動摩擦的問題(磨損程度可控),那么傳動效率當然會低一些。

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重點:離合器即便加入潤滑也仍舊是剛性傳動,通過多組摩擦片和多組壓盤可以合理控制壓力、摩擦系數和損耗,水平較差的濕式雙離合也能超過CVT,大部分都能看齊高水平的AT。目前10-15萬區(qū)間的優(yōu)秀國產汽車濕式的DCT都有達到95%的,峰值最高可以達到97%,這就是結構的優(yōu)勢。

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所以濕式雙離合變速器實際是最適合燃油車的變速器,同時也更適合插電混動汽車;因為AT的液力變矩器很難與電機進行理想匹配,只有剛性結合才是最理想的模式。其次則是AMT還有保留價值,因為有些用低功率電機驅動的客車和卡車還需要這種性價比最高的變速器控制速度,剩下的MT、CVT、AT都將會隨燃油車的淘汰而逐漸成為過去式。

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編輯:天和Auto-汽車科學島

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