CVT-ийн тайлбар: Вариатор гэж юу вэ, хэрхэн ажилладаг вэ?

Та автомашины каталог үзэх, эсвэл техникийн үзүүлэлтийн хүснэгт сонирхох явцдаа “энэ машинд тасралтгүй хувьсах хурдны хайрцаг суурилуулсан” гэх мэт хэллэгтэй тааралдсан байх. Механик хурдны хайрцаг гэж юу болохыг хүн бүр мэддэг бөгөөд жолооч нарын ихэнх нь сонгодог автомат хурдны хайрцагтай аль хэдийн эвлэрсэн. Гэвч вариатор — өөрөөр хэлбэл CVT (тасралтгүй хувьсах хурдны хайрцаг) — олныг гайхшруулсаар байна. Энэ нь огт шинэ зүйл биш учраас гайхалтай.

CVT хурдны хайрцгийн товч түүх

Олон хүнийг гайхшруулдаг нэгэн баримт энд байна: вариаторыг Honda, Toyota, тэр байтугай Mercedes-Benz зохион бүтээгээгүй. Тасралтгүй хувьсах хурдны хайрцгийн анхны патентыг 19-р зууны сүүлчээр олгосон бөгөөд анхны санаа нь түүнээс ч эртнийх юм. Леонардо да Винчи энэ зарчмыг аль 1490 онд зурж тэмдэглэсэн байдаг.

Гэхдээ CVT суурилуулсан анхны бодит автомашин Сэргэн мандалтын үед гарч ирээгүй. Дахин таван зуун жил шаардлагатай байжээ. 1950-аад онд тэр үед ачааны болон суудлын машин аль алиныг нь үйлдвэрлэдэг байсан Голландын DAF брэнд вариаторыг арилжааны зориулалтаар суурилуулсан анхны үйлдвэрлэгч болов. Volvo өөрийн хувилбараар дагаж, CVT технологи түүнээс хойш улам бүр дэлгэрсээр ирсэн.

Вариатор гэж юу вэ? CVT vs. автомат хурдны хайрцаг

Энгийнээр хэлбэл, вариатор бол автомат хурдны хайрцгийн нэг төрөл — гэхдээ огт өөр зарчмаар ажилладаг. Жолоочийн суудлаас харахад CVT-тэй машин нь энгийн автомат хурдны хайрцагтай машинаас ялгарахгүй:

Хоёр педаль — хурдасгуур ба тормоз
Танил P, R, N, D байрлалтай хурд сонгогч
Шүүрлийн (clutch) педаль байхгүй, гар аргаар хурд солих шаардлагагүй

Гэвч капотын доор бол түүх огт өөр. Уламжлалт автомат хурдны хайрцаг тогтмол тооны араатай — нэгдүгээр, хоёрдугаар, гуравдугаар гэх мэт. CVT-д тогтмол арааны шат огт байхгүй. Үүний оронд машин хурдсах буюу удаашрах үед дамжуулах харьцааг тасралтгүй, жигд тохируулдаг. Үр дүн нь юу вэ? Сэгсрэлт байхгүй, түлхэлт байхгүй, мэдрэгдэхүйц хурд солилт байхгүй — зөвхөн жигд, тасралтгүй хүч дамжуулалт.

CVT хурдны хайрцгийн төрлүүд

Бүх вариатор адил бүтэцтэй байдаггүй. Хэрэглээнд хэд хэдэн үндсэн загвар байдаг:

Тохируулдаг дамар бүхий V-хэлбэрийн бүс — хамгийн түгээмэл төрөл бөгөөд CVT-тэй машинуудын дийлэнхэд тааралддаг
Гинжин CVT — Audi ашигладаг, өндөр үр ашиг болон эргэх момент даах чадвартай
Тороидал CVT — арай ховор боловч тороидал дискнүүдийн хооронд ролик ашигладаг механик хувьд гоё загвар

V-хэлбэрийн бүс-дамрын систем нь жолооч нарын ихэнх нь тааралдах төрөл тул түүний ажиллах зарчмыг илүү нарийвчлан авч үзье.

V-хэлбэрийн бүстэй CVT хэрхэн ажилладаг вэ? Энгийн тайлбар

Хоёр харандааг зэрэгцүүлэн тавьж, сунгасан резинэн тууузаар холбосон гэж төсөөл. Нэг харандааг эргүүлбэл нөгөө нь ижил хурдтайгаар дагана. Одоо харандаанууд өөр өөр голчтой гэж төсөөл — томынх нь нэг эргэлт жижигийг нь хоёр дахин эргүүлнэ. Энэ бол V-хэлбэрийн бүс бүхий вариаторын үндсэн санаа юм.

Бодит CVT-д үүнийг тохируулдаг хоёр дамраар хэрэгжүүлдэг:

Дамар бүр оройгоороо харьцан тулсан хоёр конус хагасаас бүрдэнэ
Дамаруудын хооронд V-хэлбэрийн бүс явж, хавиргат ирмэгээрээ тэдгээрийг шүүрэн барина
Конус хагасууд хол зөрөхөд бүс төв рүү доошилж, бага радиусаар явна
Конусууд хоорондоо ойртоход бүс том радиусаар явна

Гидравлик систем (эсвэл өөр сервомеханизм) хоёр дамрыг зэрэгцүүлэн хөдөлгөнө — нэг нь нээгдэхэд нөгөө нь хаагдана. Нэг дамар нь хөтлөгч голд (хөдөлгүүрээс), нөгөө нь хөтлөгдөгч голд (дугуй руу) байрлана. Дамар бүрийн үр дүнтэй голчийг тасралтгүй өөрчилснөөр хурдны хайрцаг дамжуулах харьцаагаа маш өргөн хүрээнд, шаталгүй, тасралтгүйгээр өөрчилнө.

Бүх багцыг гүйцээхэд хэрэгтэй цорын ганц зүйл бол арагшаа явах гэрийн зангилаа — ихэвчлэн энгийн гарагийн (планетар) арааны цогц — бөгөөд ийнхүү CVT хурдны хайрцаг бэлэн болно.

CVT ямар төрлийн бүс ашигладаг вэ?

Энгийн резинэн хөтлөгч бүс CVT-ийн ажиллах нөхцөлд хэдхэн мянган километрийн дотор хагарч задарна. Вариаторт ашигладаг бүс нь тусгайлан зориулж бүтээсэн эд анги юм. Хоёр үндсэн загвар байдаг:

Ган түлхэгч бүс — олон давхар ган тууз дээр нимгэн, трапец хэлбэрийн зуу зуун ган ялтсыг суулгасан цогц. Ялтсууд бие биенээ түлхэж, резинэн бүсээр огт боломжгүй зүйл болох шахалтын талд хүртэл бүсээр хүч дамжуулах боломжийг олгодог
Ган гинж — гадаргуугаараа биш ирмэгээрээ дамрын конусуудтай нийлдэг өргөн, хавтгай гинж. Энэ бол Audi-ийн CVT системд (Multitronic нэрээр зарагддаг) ашигладаг загвар юм

Audi-ийн гинжин CVT нь холбоо тогтоох цэгүүд дэх асар их даралтын дор зунгаагаа өөрчилдөг тусгай дамжуулагч шингэн ашигладаг бөгөөд энэ нь маш бага холбоо тогтоох талбайтай байсан ч гинжээр их хэмжээний хүчийг хамгийн бага гулсалттайгаар дамжуулах боломжийг олгодог.

CVT-тэй машин жолоодох мэдрэмж ямар байдаг вэ?

Жолоодлогын мэдрэмж нь CVT-ийн удирдлагын програмыг хэрхэн тохируулснаас хамаарна, гэхдээ хүчтэй хурдсах үеийн хамгийн түгээмэл үзэгдэл ийм байдаг: та хурдасгуурыг шалан хүртэл дарахад хөдөлгүүр хамгийн их эргэх моментийн эргэлтийн муж руу авирч — хурдсах бүх явцад тэндээ тогтож үлдэн, машин хурд авч байх хооронд тогтвортой, тогтмол өнгөө хадгална.

Зарим жолооч эхэндээ үүнийг танихгүй мэт санадаг. Хөдөлгүүрийн дуу шаталсан хурдны хайрцагтай адил өсч буудаггүй; харин машин хурдсах хооронд нэг өнгөнд тогтоно. Үүнийг тоос сорогчийн дугарах дуутай зүйрлэсэн байдаг — үр дүнтэй боловч жолооч нарын ихэнхийн дассан зүйлээс өөр.

Гэсэн хэдий ч олон үйлдвэрлэгч CVT-ээ хурд нэмэгдэхийн хэрээр хөдөлгүүрийн эргэлт аажмаар өсдөг уламжлалт хурдны хайрцгийн мэдрэмжийг дуурайлгаж тохируулдаг. Зарим загвар үүнээс цааш явж дараахыг санал болгодог:

Виртуал арааны шатууд — ихэвчлэн цахим аргаар тодорхойлсон 6 эсвэл 8 харьцаа бөгөөд CVT тэдгээрийн хооронд огцом шилжиж, сонгодог автоматыг дуурайдаг
Гар дараалсан горим — жолоочид жолооны ард байрлах хэрэгсэл (paddle shifter) эсвэл хөшүүргээр виртуал араа сонгох боломжийг олгоно
Автомат бага хурд руу шилжих — өгсүүр өгсөх буюу удаашрах үед CVT нь хурдасгуурын байрлалаас үл хамааран эргэх моментоо хадгалахын тулд бага харьцаа руу ухаалгаар шилждэг

Audi A4 allroad quattro CVT transmission

Audi A4 allroad quattro — Audi-ийн гинжин Multitronic CVT-тэй

CVT хурдны хайрцгийн давуу талууд

Хязгааргүй дамжуулах харьцаа — хэрэгцээнээс хамааран хөдөлгүүр үргэлж хамгийн үр ашигтай эсвэл хамгийн хүчтэй мужид ажилладаг
Жигд хурдсалт — хурд солилт байхгүй нь эргэх моментийн тасалдал болон сэгсрэлт байхгүй гэсэн үг
Илүү сайн түлш хэмнэлт — хөдөлгүүрийг оновчтой ажиллах мужид нь барьснаар CVT нь уламжлалт автоматтай харьцуулахад түлшний зарцуулалтыг бууруулж чадна
Бага хурдан дахь хүчтэй гүйцэтгэл — ялангуяа хотын зогсолт-хөдөлгөөнт замын хөдөлгөөнд тустай
Дээд зэрэглэлийн автоматаас хямд өртөг — CVT нэгж нь ерөнхийдөө дээд зэрэглэлийн гидротрансформаторт автоматаас үйлдвэрлэхэд хямд байдаг

CVT хурдны хайрцгийн сул талууд

Хүчний хязгаарлалт — уламжлалт CVT нь өндөр эргэх момент, өндөр хүчтэй хэрэглээнд зориулагдаагүй байсан тул өндөр хүчин чадалтай болон том тансаг ангиллын машинууд түүхэндээ энгийн хурдны хайрцагтай хэвээр байсаар ирсэн
Засвар үйлчилгээний өндөр зардал — CVT-д зориулсан тусгай дамжуулагч шингэн нь энгийн ATF-ээс үнэтэй бөгөөд бүс солилт (100,000–150,000 км тутамд) нэмэлт үйлчилгээний зүйл болдог
Танил бус жолоодлогын мэдрэмж — эргэлт тогтмол байх хурдсалтын мэдрэмжид дасах хугацаа шаардагдана
Тос солих хугацаа — CVT-ийн шингэнийг ихэвчлэн загвараас хамааран 40,000–50,000 км тутамд солих шаардлагатай

CVT хэр их хүчтэй болж чадах вэ?

CVT нь жижиг хотын машинуудаас амьдралаа эхэлсэн — бөгөөд удаан хугацааны турш тэндээ л байсан. Бүсэн дээр суурилсан хурдны хайрцгийн механик шаардлага нь өндөр хүчин чадал гаргахыг бэрхшээлтэй болгож байв. Гэвч инженерчлэл ихээхэн урагшилсан.

A4 2.0 TFSI-д суурилуулсан Audi-ийн Multitronic гинжин CVT нь 200 морины хүч-ийг асуудалгүй даадаг. Nissan үүнээс цааш Murano загварт X-Tronic CVT-ээр илүү давшсан — 3.5 литрийн V6 хөдөлгүүртэй, 234 морины хүч гаргадаг бүрэн оврын кроссовер. Эдгээр нь цаашид нарийн, бага хүчтэй хэрэглээ биш болсон.

CVT vs. автомат хурдны хайрцаг: Аль нь дээр вэ?

Сонгодог автомат хурдны хайрцгууд илүү олон араагаар хариу довтолж байна — 8 шатлалт нэгжүүд олон гүйцэтгэх удирдлагын болон дээд зэрэглэлийн машинд одоо стандарт болсон бөгөөд CVT-ийн анхнаасаа санал болгодог ижил үр ашиг, гүйцэтгэлийн тэнцвэрийг хөөж байна. Арав, арван хоёр шатлалт автомат хурдны хайрцаг ачааны болон спорт чанартай машинуудад гарч ирсэн.

Гэвч CVT нь ямар ч шаталсан хурдны хайрцаг давтаж чадахгүй бүтцийн давуу талыг хадгалдаг: харьцааны тоо хязгааргүй. Инженерүүд уламжлалт автоматад хичнээн араа нэмсэн ч тэдгээрийн хооронд үргэлж зай байх болно. CVT-д зай байхгүй. Өдөр тутмын жолоодлого — ажилдаа явах, түлш хэмнэх, хотын жигд хөдөлгөөн — -д энэ нь зах зээл дээрх хамгийн практик бөгөөд дутуу үнэлэгдсэн хурдны хайрцгийн сонголтуудын нэг хэвээр байна.