[摘要]本文介紹了ZFST的VT1型,-ggt變速器及與常規(guī)自動變速器相比所具有的優(yōu)點。并介紹了電控型VT1和進一步開發(fā)的過程。
[Abstract]This paper describes ZFST’s continuously variable transmission,called VT1,and the advantage of this transmission over a conventional automatic transmission.Also the development,in two stages,of an electronically controlled version of VT1 and the future development steps are discussed.
關(guān)鍵詞:金屬V型帶CVT 電控 操縱性能 燃油消耗
KeY words:M etal V—Belt CVT electronic control driveability fuel consumption
1 前言
ZF集團在比利時的N.V.Sint—Truiden公司(簡稱為ZFS,r)是ZF乘用車部門的一員。作為一個國際性的公司,ZF正在開發(fā)和生產(chǎn)各種變速器、轉(zhuǎn)向器、車橋、底盤零部件,并為乘用車、商用車和非公路車輛提供全套系統(tǒng)。在ZF公司,乘用車部門負(fù)責(zé)為乘用車開發(fā)和生產(chǎn)自動變速器和手動變速器 ,目前,ZF推出了3種自動變速器:常規(guī)自動變速器、無級變速器(CVT)和雙離合器變速器(DCT)。ZFST則關(guān)注于前輪驅(qū)動的CVT。
作為一個從著名的橡膠帶變速器發(fā)展起來的公司。ZFST于1988年開始開發(fā)CVT,并在1992年開始生產(chǎn)CVT。從一開始,ZFST 不僅推出了從125Nm到210Nm涵蓋所有尺寸的CVT,而且開發(fā)了電控型的VT1[sup][1-4][/sup] 。
本文對最近十年的發(fā)展作了一個綜述,表明CVT和4檔自動變速器相比具有明顯的優(yōu)勢,并描述了從VT1H到VT2的發(fā)展階段,其油耗可與手動變速器相媲美。CVT技術(shù)的基本原理在今天已是常規(guī)知識故不再重復(fù)。
2 VT1的技術(shù)描述
這里僅對CVT的兩個主要內(nèi)容一變速器和控制系統(tǒng)作一簡單的敘述。
VT1變速器由以下主要部件組成(見圖1):
·帶多片濕式離合器的行星輪機構(gòu),可實現(xiàn)前進和倒車
· 由主動輪和從動輪及V型金屬帶組成的無級變速裝置
· 2級齒輪減速
· 差速器
· 油泵
· 液壓控制
· 變速器電控單元(TCU)
·VT1的技術(shù)參數(shù)見表1。
變速器控制系統(tǒng)由3個主要控制系統(tǒng)組成(見圖2)
· 帶輪速比控制,用于控制變速器速比
· 離合器控制,用于控制多片濕式離合器
· 夾緊力控制,用于控制鋼帶的夾緊力以防止其打滑
3 液壓控制的VT1H
本公司第一種CVT被稱為VT1H,于1992年投人生產(chǎn),是一種全液壓控制的無級變速器。在當(dāng)時VT1H證明CVT技術(shù)具有光明的未來和巨大的潛力。
在當(dāng)時ZFST在歐洲進行了市場調(diào)研,不同的駕駛員駕駛安裝手動、4檔自動和VT1H 變速器和相同發(fā)動機的同型轎車(結(jié)果見圖3)。
CVT的優(yōu)點是你能以更舒適和更具動力性的方式駕駛車輛,僅需輕輕或較快踩下節(jié)氣門。較低的節(jié)氣門開度獲得較低的發(fā)動機轉(zhuǎn)速可獲得平穩(wěn)和舒適的駕駛感覺,而較大的節(jié)氣門開度對應(yīng)較高的發(fā)動機轉(zhuǎn)速,可獲得明顯的加速感覺。由于CVT的特點,你不會有換檔沖擊。這使得CVT不僅容易駕駛,而且駕駛時更有樂趣。在燃油消耗方面,VT1H 比4檔自動變速器更佳,因為CVT可使發(fā)動機工作在低油耗點上。然而,這并不能完全補償在油泵和金屬V型帶方面的損失,這是手動變速器所沒有的。
合計以上各項,CVT的總評分和手動變速器持平,而較4檔自動變速器更佳。
更多的研究被實車試驗所證實,這里采用相同的車輛和發(fā)動機,安裝4檔自動變速器及VT1H。兩方面的研究結(jié)果驚人的相似。
你能在表2中發(fā)現(xiàn)這些測量結(jié)果。
4 電控型VT1F
電控型VT1的發(fā)展經(jīng)歷了兩個階段:首先是僅帶電子帶輪速比控制的VT1V,然后是在VT1V基礎(chǔ)上增加了電子離合器控制和電子夾緊力控制的VT1F,實現(xiàn)了全電控的VT1。半電控的VT1V于1999年開始生產(chǎn),全電控的VT1F則在2001年開始投產(chǎn)。
電子帶輪速比控制使得cVT能根據(jù)需要編寫換檔策略。同樣不同的CVT模式(經(jīng)濟性模式、運動型模式等等)、帶固定速比的手動模式(通常稱為TIP模式)、自動模式都成為可能。當(dāng)然必須在車輛性能、駕駛特性和燃油經(jīng)濟性方面達到平衡。
電子帶輪速比控制也使得cVT非常精確的方法控制升檔速度,將最低升檔速度從1800rpm降至1400rpm,這導(dǎo)致更好的燃油經(jīng)濟性。電子夾緊力控制使得CVT能調(diào)節(jié)夾緊力,不僅像VT1H那樣與變速器速比有關(guān),也你根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)矩加以調(diào)節(jié)。因此作用在鋼帶上的夾緊力在低發(fā)動機轉(zhuǎn)矩時也較小,這導(dǎo)致較低的鋼帶和油泵損失,即改善了燃油經(jīng)濟性。
電子離合器控制使得cVT能根據(jù)發(fā)動機和主動帶輪速度控制離合器,獲得更平滑的離合器性能。該系統(tǒng)能補償溫度影響和防止離合器被濫用。為了進一步優(yōu)化燃油消耗,將制動信號也作為變速器的輸入信號,當(dāng)實施制動而發(fā)動機處于怠速時,在D檔下降低離合器壓力。這也在停車過程中改善了怠速振動和“爬行”感覺。與VT1H相比,VT1F由于以上各方面的改進其油耗降低了12 ,顯然比常規(guī)自動變速器更好,甚至是5檔自動變速器,僅略遜于手動變速器。
5 推力極限 :VT1+
兩年后ZFST開發(fā)了高轉(zhuǎn)矩型的VTlF——VT1+。該變速器能傳遞210Nm(120kW)但外形尺寸相同,即你能在相同的車輛上使用VT1F或VT1+而無須改變?nèi)魏螙|西。高的轉(zhuǎn)矩能力是通過采用更寬和更堅固的鋼帶而獲得的。帶寬從24mm增至30mm。當(dāng)然某些內(nèi)部零件必須作相應(yīng)的變化以適應(yīng)這種寬帶和更高的轉(zhuǎn)矩。
表3給出了VT1+的加速參數(shù)。
6 進一步發(fā)展:VT2
除了上述巨大的優(yōu)點外,進一步改進的結(jié)果是產(chǎn)生了第二代CVT,即VT2。
VT2的主要特點是:
· 與手動變速器相同的燃油消耗率
· 既適用于常規(guī)傳動也可用于混合動力
· 更低的成本
· 安裝便捷
· 和VT1相同的尺寸
為實現(xiàn)上述這些目的,必須開發(fā)一個全新的控制系統(tǒng)(液壓、電子和TCU)并在變速器硬件方面作出某些改動。而與混合動力的兼容性則是一個巨大的挑戰(zhàn)?;旌蟿恿Φ耐V梗饎庸δ苄枰兯倨骶哂蟹浅?焖俸途_的控制。
同時大量試驗證明了VT2的可行性,甚至已有一個客戶利用VT2樣機開展試驗。VT2將在2006年投產(chǎn)作為一個亞洲客戶混合動力裝置的一部分。
7 結(jié)論
CVT與常規(guī)自動變速器相比在駕駛舒適性、油耗和駕駛樂趣等方面具有明顯的優(yōu)勢。采用電子控制可使性能進一步提升,其燃油消耗能與手動變速器相競爭并能應(yīng)用在混合動力上。
綜觀中國汽車市場,發(fā)動機轉(zhuǎn)矩為200Nm的前輪驅(qū)動車輛正在被制造和銷售,對中國汽車商和用戶來說VT1和VT2確實是一種感興趣的產(chǎn)品。