CVT变速箱的冷保护(低温保护)
相信很多CVT车的车主都经历过低温保护的尴尬,继续保持一档,车速无法提升。解除低温保护的周期往往与环境温度密切相关。南方冬天可能会好一些,而北方冬天解除低温保护往往要5、6公里以上。低温保护的目的是什么?用什么原理来实现这一点?
其实只要传动涉及到液压元件,对温度都是有一定要求的。因为低温会降低液压油的流动性,所以自动变速器用的ATF液压油和机油差不多。低温会降低流动性,油分子会聚集,粘度增加。在北方冬季使用过液压千斤顶的朋友应该明白,在理想的温度下可以轻压举重物,而在冬季要用更大的力度,甚至根本压不动。
自动变速器中的那些液压部件也是如此,比如在理想温度下可以轻松压紧的锁止离合器,在低温下需要较大压力的可以轻松夹紧钢带或钢链的锥形分瓣盘。如果环境温度足够低,可能会出现油缸施加最大压力但仍然压不下离合器或夹不住钢带(链条)的情况。这时候就跟冬天一样,就算用尽全身力气,也压不动千斤顶。
如果锁止离合器片压得不紧,锥形普利碟夹不仅仅是钢带,还从发动机端传来过大的扭矩,会怎么样?
隐藏在液力变矩器中的锁止离合器片锁止时,液压鼓形成刚性连接,传动效率提高。另一方面,如果离合器片没有锁死,就靠泵轮搅油来传递扭矩(灵活性)。低温液压油流动性差时,锁止离合器片压不紧,有滑动(类似手动挡的半联动)。
如果此时发动机输出大扭矩会怎么样?离合器未踩下时,大扭矩的输出会造成离合器片磨损,就像开手动挡时猛踩油门一样。
同理,在低温环境下钢带没有夹紧的情况下,锥形普利盘受到过大的发动机扭矩会怎样?这将导致钢带和锥形分裂盘之间的滑动磨损。对于CVT变速器来说,钢带和盘之间滑动一次就可能导致变速器报废,所以这种滑动磨损是致命的。可能有很多朋友觉得CVT变速器钢带打滑问题很正常?这种认知是错误的。CVT是不允许打滑的,但很多情况下会被误认为打滑。
CVT的低温保护是通过限制升档,变矩器锁止离合器不锁止来实现的。如果锁止离合器片没有锁止,液压鼓完全由液压油驱动,液力变矩器泵轮与涡轮之间的传动介质是油。即使发动机转速很高,扭矩过大,也可以通过泵轮与涡轮之间的柔性滑动来消除。原因很简单,因为泵轮和液压鼓的涡轮之间有油。比如泵轮有10转,涡轮只能转8转,剩下的两转是液压油和涡轮之间的滑动磨掉的。油和金属之间的滑动会造成磨损吗?号码
其次,变速器升档受限。CVT变速器的减速增扭原理和其他类型的变速器相似,只是实现方式不同。齿轮传动的低档是以较大的传动比降低发动机转速,从而放大扭矩。CVT变速器采用小半径驱动轮驱动大半径从动轮,实现减速和扭矩增加。CVT驱动轮(主动轮)旋转半径减小到最小,从动轮旋转半径增大到最大(此时传动比最大,模拟1档)。
可能很多朋友不理解,传动比最大的时候变速器的增矩效果不是最大的吗?诚然,变速器在一档最大限度地放大了发动机扭矩,但关键是把发动机输出扭矩降到最低。
变速器本身不产生扭矩,通过变速器并被放大的扭矩来自发动机。所以低温保护的意义在于如何限制发动机的输出扭矩,因为发动机在低温下输出扭矩过大,变速箱承受的负荷更大。当传动比最大时,发动机输出的扭矩可以压倒最小值。
为什么变速器在1档时发动机输出扭矩最小?举个简单的例子,同样是20公里每小时的速度,发动机在2挡运行的扭矩输出大于1挡。因为1档放大扭矩很多倍,而二档放大较少。如果只看传动比,一档可以放大扭矩5倍,二档只能放大扭矩2.5倍。只需要100nm的扭矩就可以加入汽车。1和2档时发动机分别输出多少扭矩?1档(5倍放大)*发动机扭矩=100nm,2档(2.5倍放大)*发动机扭矩=100nm。
还提供了100 mm的扭矩,发动机只需要在一档输出20nm,二档输出40nm。变速器放大倍数越多,发动机输出扭矩就越低。当然,扭矩不足,转速会弥补(所以档位越低,转速越高,转速越高但载荷越低,冲击越小)。反之,变速器放大扭矩倍数越小,发动机端输出的扭矩越高。就好像二档起步时离合器片比1档起步时磨损更大。
发动机的输出扭矩更大,在要求功率不变的情况下可以降低发动机转速。虽然转速低,但是传递的扭矩足够大(负载大),对变速器的冲击会更大。
所以低温保护把档位限制在1,不允许升档。它的意义是让发动机用高转速来拉动力,降低扭矩。因为通过公式:功率=扭矩*转速/9550可以知道,在输出功率相同的情况下,转速越高,输出扭矩越小。
举个简单的例子,一辆车在一定速度下行驶需要20kw(即使档位不同,发动机转速不同,在一定速度下行驶所需的功率也不会改变)。如果档位为1,发动机转速为2000转,如果档位为2,发动机转速为1400转,发动机在不同档位之间输出多少扭矩?根据公式:功率=扭矩*转速/9550,1档:20kw=扭矩* 2000rpm /9550,2档:20kw=扭矩* 1400rpm /9550。
计算结果显示,1档发动机输出为95牛·米,2档发动机输出扭矩为136牛·米。所以这就是CVT变速器在低温保护期挡位限制在最低档位的原因。根本意义在于牢牢限制了只有发动机的输出扭矩,CVT在传动比最大时(模拟1挡的状态)最高车速限制在25km以内。轮端所需功率只有10kw左右(100km/h所需功率只有40kw,匀速状态下)。因此,即使在传动比最大时将速度步进到最高,也受到输出功率的限制。
所以,转速的不断提高只相当于扭矩(负荷)的不断降低,发动机用更高的转速来弥补低扭矩,自然对CVT造成的冲击更小。而更高的转速可以加速循环系统发热的过程,这就是CVT低温保护的原理和实现。
那么CVT变速器需要预热吗?这个逻辑可以看如下:CVT变速器需要预热才能达到液压系统的理想状态,但是很多驾驶员不预热或者做不到就很容易损坏CVT。面对这个问题,厂家针对那些在低温环境下不预热CVT的驾驶员,设计了低温保护。所以配备了低温保护的CVT是不需要暖机的,分离锁止离合器和限制升档都是在不暖机的情况下强加给CVT变速器的保护措施。