CVT详解：什么是无级变速器，它是如何工作的？

在浏览汽车目录或查阅规格表时，您可能曾看到过”该车配备无级变速器”这样的表述。手动变速箱人人皆知，大多数驾驶员也早已与经典自动变速器和平共处。但无级变速器——也称为CVT（Continuously Variable Transmission，无级变速传动）——至今仍让许多人感到困惑。这其实令人惊讶，因为它绝非新鲜事物。

CVT变速器简史

有一个事实往往让人出乎意料：无级变速器并非由本田、丰田甚至梅赛德斯-奔驰发明。首个无级变速器专利早在19世纪末便已获批——而其原始概念可追溯得更早。莱昂纳多·达·芬奇早在1490年便已勾勒出这一原理。

然而，第一辆实际装配CVT的量产汽车并未出现在文艺复兴时期，而是又等了五个世纪。20世纪50年代，荷兰品牌DAF——彼时同时生产卡车和乘用车——率先将无级变速器商业化应用于量产车型。沃尔沃随后推出了自己的版本，CVT技术此后持续发展壮大。

什么是无级变速器？CVT与自动变速器的区别

简而言之，无级变速器是一种自动变速器——但其工作原理截然不同。从驾驶员的角度来看，配备CVT的汽车与搭载传统自动变速器的车辆看起来别无二致：

• 两个踏板——油门和刹车
• 带有熟悉的P、R、N、D挡位的换挡拨杆
• 无离合器踏板，无需手动换挡

但在引擎盖下，情况则截然不同。传统自动变速器拥有固定的挡位——一挡、二挡、三挡，以此类推。而CVT完全没有固定挡位。取而代之的是，它在车辆加速或减速时持续无缝地调整传动比。结果呢？没有顿挫，没有冲击，没有可察觉的换挡感——只有平顺、不间断的动力输出。

CVT变速器的类型

并非所有无级变速器的构造都相同。目前主要有以下几种设计：

• V型带与可调皮带轮——最常见的类型，广泛应用于大多数CVT车型
• 链式CVT——奥迪采用的方案，具有高效率和大扭矩承载能力
• 环形CVT——一种较为罕见但机械结构精妙的设计，利用滚轮在环形盘之间传递动力

V型带皮带轮系统是大多数驾驶员会接触到的类型，因此让我们来深入了解其工作原理。

V型带CVT如何工作？简单解析

想象两支铅笔平行放置，由一根拉伸的橡皮筋连接。转动一支铅笔，另一支便以相同速度随之转动。现在设想这两支铅笔直径不同——较大的那支转动一圈，会迫使较小的那支转动两圈。这便是V型带无级变速器的核心原理。

在真实的CVT中，这通过两个可调皮带轮实现：

• 每个皮带轮由两个锥形半体相对拼合而成，尖端相对
• 一条V形皮带在皮带轮之间运行，通过其棱形边缘与皮带轮咬合
• 当锥形半体分开时，皮带向中心下沉，沿较小半径运行
• 当锥形半体合拢时，皮带沿较大半径运行

液压系统（或其他伺服机构）同步驱动两个皮带轮——一个张开，另一个收拢。一个皮带轮位于主动轴（来自发动机），另一个位于从动轴（通向车轮）。通过持续改变每个皮带轮的有效直径，变速器在极宽的范围内无级、无间断地改变传动比。

完成整套系统还需要一个用于倒挡的装置——通常是简单的行星齿轮组——CVT变速箱便大功告成。

CVT使用哪种皮带？

普通橡胶传动带在CVT工作条件下只需几千公里便会损毁。无级变速器中使用的皮带是专门工程化设计的部件。主要有两种设计：

• 钢制推力带——由多层钢带组成，其上安装有数百片薄型梯形钢片。这些钢片相互推压，使皮带能够在压缩侧传递力——这是普通橡胶带根本无法做到的
• 钢链——一种宽扁型链条，通过其侧边而非正面与皮带轮锥面接触。这正是奥迪CVT系统（以Multitronic为商标）所采用的设计

奥迪链式CVT采用一种特殊变速箱油，在接触点承受极高压力时会改变其黏度，从而使链条能够在极小的接触面积上以最小的打滑传递相当大的力。

驾驶CVT是什么感觉？

驾驶体验取决于CVT控制程序的调校方式，但急加速时最常见的表现如下：您将油门踩到底，发动机转速攀升至最大扭矩转速区间——然后在整个加速过程中保持在那里，维持稳定一致的转速，而车速不断提升。

部分驾驶员起初会感到陌生。发动机声音不像有级变速箱那样随换挡而起伏；相反，它在某一音调上保持不变，同时车辆持续加速。有人将其比作吸尘器的嗡嗡声——有效，但与大多数驾驶员习惯的感受截然不同。

尽管如此，许多制造商对其CVT进行了调校，以模拟传统变速箱的驾驶感受，随车速提升发动机转速逐渐上升。部分车型更进一步，提供：

• 虚拟挡位——通常为6个或8个电子定义的传动比，CVT在其间急促切换，模拟经典自动变速器
• 手动顺序模式——允许驾驶员通过换挡拨片或拨杆选择虚拟挡位
• 自动降挡——爬坡或减速时，CVT智能切换至较低传动比以维持扭矩，不受油门位置影响

CVT变速器的优势

• 无限传动比——发动机始终在最高效或最大功率区间运行，视需求而定
• 平顺加速——无换挡意味着无扭矩中断，无冲击顿挫
• 更低油耗——通过将发动机保持在最佳工况区间，CVT与传统自动变速器相比可降低燃油消耗
• 低速性能强劲——尤其适用于走走停停的城市交通
• 成本低于高端自动变速器——CVT通常比高端液力变矩器式自动变速器制造成本更低

CVT变速器的劣势

• 功率限制——传统CVT并非为高扭矩、大功率应用设计，这也是性能车和大型豪华车历来坚持使用传统变速箱的原因
• 维护成本较高——CVT专用变速箱油比普通ATF更昂贵，且皮带更换（每10万至15万公里）是额外的保养项目
• 驾驶感受陌生——恒定转速加速的感觉需要时间适应
• 换油周期——CVT油液通常每4万至5万公里需要更换，视车型而定

CVT能承受多大功率？

CVT最初应用于小型城市车——在很长一段时间内也仅限于此。皮带式变速器的机械特性使高功率输出颇具挑战。但工程技术已取得长足进步。

奥迪搭载于A4 2.0 TFSI上的Multitronic链式CVT，可毫无压力地应对200马力。日产在楼兰（Murano）上更进一步——这款全尺寸SUV搭载3.5升V6发动机，输出234马力，并配备X-Tronic CVT。这些已不再是小众低功率的应用场景。

CVT与自动变速器：哪个更好？

经典自动变速器正通过增加挡位数进行反击——8速单元如今已成为许多行政级和豪华车型的标配，追求CVT天生所具备的效率与性能平衡。10速和12速自动变速器也已出现在卡车和性能车型上。

但CVT拥有任何有级变速箱都无法复制的结构性优势：传动比数量是无限的。无论工程师在传统自动变速箱中增加多少挡位，每个挡位之间始终存在间隙。CVT没有间隙。对于日常驾驶——通勤、燃油效率、平顺的城市交通——它依然是市场上最实用、最被低估的变速器选择之一。

本文为译文。您可以在此处阅读原文：https://www.drive.ru/technic/4efb330200f11713001e32e2.html