国际章终成汪峰嫂,CVT和汽车热恋到哪儿了?

  • 李育贤 等
  • 发表于: 2015/02/10 09:30:31 来源:汽车工业研究

车企和零部件企业在CVT技术上的突破,已经逐渐打破CVT发展瓶颈,其未来发展潜力陡增,与汽车的恋情也将更进一步。

车云按:尽管新能源汽车、车联网是当前汽车行业创新的热门领域,但不可忽视的是,传统能源汽车依然是市场的核心主力,车企针对传统能源汽车的创新与改进也从未停止过。在变速器领域,双离合器变速器、高档位自动变速器以及CVT变速器是行业突破的三大风向。

相对而言,CVT变速器因为结构简单、成本低廉更具市场发展潜力,但因为其可靠性和承受扭矩较小等问题,普及程度反而不高。但近年来,车企和零部件企业在CVT技术上的突破,已经逐渐打破CVT发展瓶颈,其潜力陡增。本文比较全面的对当前国内CVT变速器的发展情况做了归纳和总结。

无级变速器(Continuous VariableTransmission,CVT)操作上类似于传统自动变速器,但传动比的变化却不同于传统自动变速器的跳档过程,并且它的传动比变化是连续的,因此CVT在动力传输上有着较好的持续性和顺畅性。CVT采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合传递动力,这样的传动方式使得传动系统与发动机工况实现了最佳匹配。

技术

德国奔驰公司是在汽车上采用CVT技术的鼻祖,早在1886年就将V型橡胶带式CVT安装在该公司生产的车型上。20世纪70年代以后,随着先进制造加工技术的出现及完善,其获得了迅速和广泛的发展。CVT技术起源于欧洲,却在日本实现了大规模产业化。在欧洲,只有奥迪等少数车型采用CVT。CVT是日本车企主推的自动变速器技术,日产、丰田、本田、富士重工的CVT技术发展很快,日本也成为世界上CVT装车率最高的市场。


CVT技术最新进展

在国内市场中,日系企业是推动者,奇瑞、湖南江麓容大研发了CVT。目前应用的CVT主要有钢带式和链式两种。钢带式CVT依靠金属片之间推力传递扭矩,链式CVT依靠拉力传递扭矩。钢带式CVT普及度较高,发展最为迅速。链式CVT应用范围不如钢带式CVT广泛。

在国内市场中,CVT匹配的发动机排量范围为1.3~3.5L,装配在楼兰中的CVT承载扭矩最大,达到326Nm。CVT在中小排量车型上应用具有优势,随着技术的不断发展,CVT的扭矩上限将被继续提高,在大扭矩车型中的装配量将会上升。

与有级变速器相比,CVT技术的优势如下:

  1. 一是可以在低车速时提供强大的驱动力,在起步后可以提供最大的动力,而有级变速器则存在部分无法实现的区域或断档的区域。

  2. 二是通过传动比的连续变化,可以实现连续的换挡,平顺性非常好。三是可以使发动机一直工作在最佳工况线附近,尤其适合在城市路况驾驶,体现良好的节油性。但现阶段CVT传递的最大扭矩有限,匹配的发动机排量偏小。

除了几家独立的变速器企业在研发CVT产品外,自主品牌中的奇瑞已涉足CVT研发,并且取得了初步成效。加特可的CVT产品是该领域的典型代表。

CVT连续变速的特点,使发动机在经济转速下连续工作,可以达到节油的效果,现阶段CVT比5MT减少约5% (行业平均值,部分企业产品可达到更高节能水平) 的燃油消耗量。

通过多种技术手段可以使CVT在燃油经济性方面具有较大的提升空间。

  1. 一是扩大传动比范围,使发动机可选择更多的经济工况,提高发动机-变速器传动链的整体效率。

  2. 二是优化滑移控制策略,确定更精确、智能的传动比选择策略,确保发动机始终工作在高效的区域,进一步减少燃油消耗。

  3. 三是改进液压控制系统。通过采用步进电机、夹紧力电磁阀与离合器电磁阀对其液压系统进行控制,能够提高系统的响应速度与精确度。

  4. 四是改进结构设计。通过改进变速机构内部布置结构,采用更专用的液压回路,从而在一定程度上降低燃油消耗。

  5. 五是提高CVT的系统效率。如采用多级油泵降低损耗、改进钢环材料与工艺提高钢带自身效率、提高压力钢带和带轮间的摩擦系数、优化夹紧力控制等。预计2020年CVT相比5MT的油耗将减少12%(行业平均值,部分企业产品可达到更高节能水平)。

CVT多用于中小型车,部分大型车如楼兰、奥迪A6L也应用了CVT。CVT技术上还存在以下几个方面的难点:

  1. 一是结构设计方面:通过改进液压系统,CVT结构更加小巧和紧凑,降低成本,提高汽车的总体性能,使其性价比进一步提高。

  2. 二是控制系统开发方面:通过不断改进,向滑移控制策略发展,实现更优良的性能;在控制方法方面,将先进的控制方法(例如PID控制、模糊控制、神经网络控制、自适应控制等理论)应用于CVT离合器控制、传动比控制和夹紧力控制中,进一步优化控制策略,实现更为精确的控制。

  3. 三是关键零部件方面目前国内在CVT核心部件如传动带、控制器、电磁阀、传感器等的研发和生产方面比较落后,主要依赖外资。

市场

目前在国内装配CVT的乘用车市场中,约有60%为国内厂商直接供应,有40%依赖国外进口。CVT国产化供应商主要有:加特可(广州)自动变速箱有限公司、本田汽车零部件制造有限公司、南京邦奇自动变速箱有限公司等;CVT进口供应商主要有:加特可、爱信、丰田、大众等。


2011-2013年CVT变速器的市场销量和份额

CVT的关键零部件传动带由博世(钢带)和舍弗勒LuK(链条)提供。电子控制系统也是CVT的重要零部件,供应商为大陆汽车电子、联合汽车电子等。提供CVT技术咨询的公司主要是博世。

CVT现阶段单台配套价格是8000-10000元。未来,随着市场规模扩大,关键零部件生产成本的降低,CVT的价格将降低20%-30%,预计2020年降至5000-8000元。

2011-2013年,在日系企业的主导下,装配CVT的车型销量从59万辆上升到88万辆,市场份额维持在6%左右。油耗法规不断加严,中小排量车型将成为行业发展的重点,CVT有望更多地应用在这类车型上。并且随着CVT技术的不断改进,更多大排量车型也可应用CVT,预计CVT市场规模将逐步增长,2020年达到370万辆左右。


应用CVT的主要企业和供应关系

国内市场主流的CVT变速器主要有日本加特可的CVT7和CVT8两个系列,为日系汽车品牌配套。日产是CVT车型销量最高的企业,占据一半以上的市场份额。德国舍弗勒集团的Luk公司和奥迪研发生产的Multitronic CVT变速器装配于奥迪车型。丰田所用的CVT变速器主要来自丰田和爱信进口。大多数自主品牌企业采用比利时邦奇公司在国内设立的南京邦奇自动变速箱有限公司的CVT变速器,其客户主要有东南、吉利、海马、长城等。奇瑞实现了自主开发。

未来,国内主要整车企业将进一步加大CVT的研发力度和装配比例,提升自身产品的市场竞争力。

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