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全领域出击 丰田动力总成技术概览(上)

全领域出击 丰田动力总成技术概览(上)

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2014-09-21 19:58:09来源:汽车点评类型:原创编辑:梁伯苓

CVT无级变速箱

  除了通常来讲最为引人瞩目的发动机之外,变速箱实际上也是动力总成中不可或缺的部分,甚至,在不太多修改发动机的设计的前提下,仅仅更替不同形式的变速箱,就能为车辆带来全然不同的性能和燃效、排放表现。

  而在近年来,为提高变速装置本身的表现,各国车厂逐渐引入了更多传统AT(自动变速箱)和MT(手动变速箱)以外形式的其他种类的变速箱。对于国内车迷较为熟知的欧洲车厂而言,他们几乎共同选择了DCT,亦即Double Clutch Transmission,双离合变速箱。而日本车厂们,则毫无例外的选择了CVT,亦即Continuously Variable Transmission,无级变速箱。

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丰田于我国常熟设立的连结子会社(丰田本社出资70.5%,丰田中国分社出资19.5%,丰田自动车北海道出资10.0%),丰田汽车(常熟)零部件有限公司,其为丰田于日本之外设立的首家生产CVT无级变速箱的子会社

  如果以1920年代后期出现量产化产品来计算,CVT已经有了近百年的历史,而如果以1886年第一个相关专利出现开始计算,其历史更是达到百余年,但是限于早期技术条件和加工工艺的限制,其技术成熟和大规模实用化,实际上还是近三十年内的事情。

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由丰田汽车(常熟)零部件有限公司(略称TMCAP)生产的CVT变速箱,其属于VDP形式CVT变速箱的一种

  从结构上来讲,CVT具有多个不同的种类,包括VDP(Variable-diameter pulley,可变直径皮带轮)CVT、Toroidal CVT(环形无级变速箱,1886年,被注册专利的就是此种类型的CVT)、Magnetic CVT(电磁无级变速箱)、IVT(Infinitely Variable Transmission,无限传动无级变速箱)、Hydrostatic CVT(静液压无级变速箱)等等数种类型。

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搭载了由TMCAP生产的CVT变速箱的广汽丰田雷凌

  就以上所提及数种类型CVT来说,Jatco生产的Toroidal CVT(商品名为“Extroid CVT”)曾被日产用于1990年代末的几款豪华车上:第十代公爵的300LX-Z型和300LX VIP-Z型、第十一代Gloria的300ULTIMA-Z和300ULTIMA-VZ型、第十一代Skyline的350GT-8型共五款车型之上。但这种形式的CVT虽然行驶性能非常理想,但成本过高、故障率也不让人满意,因此没有被继续使用在民用车领域。

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同样搭载了TMCAP生产的CVT变速箱的一汽丰田卡罗拉

  Hydrostatic CVT则干脆在量产乘用车上从未出现过,其拥有巨大的扭矩容量和惊人的可靠性,但对材料性能、加工工艺要求等方面要求过高,体积也难于降低,因此现时下只被运用在大型工程车辆、军用装甲战斗车辆等车辆上,短时间内看不到配备于量产乘用车上的可能性。

  而现时下绝大多数量产乘用车用CVT变速箱,均为VDP形式的CVT,亦即大家较为熟悉的采用由驱动皮带轮、从动皮带轮和传动皮带/钢带/链条组成核心部分的这类CVT变速箱。相较之AT变速箱,此类CVT变速箱在同等或者略小的体积下,可以提供不间断变化的变速比,并提供更大的变速比范围,让发动机更多时间得以工作在更佳的工况下,从而提高燃效/降低油耗,并相较之类似成本和体积下的AT变速箱,拥有更高的加速性能。同时,由于不存在“换挡”这一动作,能够提供近乎完美的加减速平顺性表现。

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  当然,VDP形式的CVT变速箱并非没有缺陷。首先,在合理的体积、重量和成本范围内,VDP形式的CVT变速箱,不能提供较大的扭矩容量,也就是说,很难在保证可靠性的同时匹配较大排量的发动机。因此,为扬长避短,丰田仅在不配备太大动力的发动机的C-segment(大致相当于美式划分里的“紧凑级”)或者以下级别的车型上使用VDP形式的CVT变速箱,更高级别车型现时下和可预见的未来依旧以各类AT变速箱为主。

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  近几年来,在我国内地市场,丰田亦开始铺开CVT变速箱。上市不久的雷凌和中国内地版第十一代卡罗拉配备的即为其最新的一款产品。这款变速箱的商品名为“S-CVT”,由丰田设在我国江苏常熟的丰田汽车(常熟)零部件有限公司这家丰田独资的子会社进行现地生产。这款变速箱采用了挠性锁止(SLIP LOCK-UP,又称滑动锁止)液力变矩器、全球首个双排出口油泵、新的变速控制方式、新的机油泵、新的低粘度CVT变速箱油等设计提高了传动效率和燃效优化效果。

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考虑到我国内地用户特殊的偏好和使用环境,丰田特别设置了8个模拟档位,不同于同系列CVT变速箱在北美等地区所使用的7个,或者在日本本土使用的5个

  同时相比在美国市场投放的商品名为“CVTi-S”(Continuously Variable Transmission with intelligence and Shift Mode)的同系列无级变速箱或者日本市场投放的商品名为“Super CVT-i”的同系列无级变速箱,“S-CVT”在拥有更多的8个模拟档位(“CVTi-S”有7个模拟档位、“Super CVT-i”则有五个)。

  而扭矩容量方面,这款变速箱(不论任何地区投放的版本,也不论是我国常熟制,还是日本制的版本)均为184Nm。对于燃效/油耗的优化效果,则是达到了12%的高水平。

  未完待续,下一篇内容中,我们讲介绍丰田在混合动力车、燃料电池车等方面的情况……

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