加特可开发具有高效率和宽比率覆盖率的新型CVT
摘要
向电气化的转变正在加速实现碳中和。然而，为了使电动汽车在世界各地传播，仍有许多基础设施问题需要克服。因此，带有内燃发动机的车辆也将在一段时间内仍然应用，并且需要进一步改进。
本文描述了日本加特可CVT-X中包含的技术，该技术具有宽比率覆盖率，高效率以及与新型日产小型涡轮发动机的优异适应性。
1简介
车辆制造商一直在从自然吸气(NA)发动机转向缩小涡轮增压(DST)发动机，以满足全球环境要求。同时，需要变速器(TMS)提供高效率和强大的驱动力，以提供改善的燃油经济性(FE)和驾驶乐趣(DP)。
加特可CVT-X在高和低比率范围内扩展比率覆盖率，以降低发动机速度，以降低高速下的燃油消耗，并改善驱动力以获得更好的加速。此外，低机械能量损失系统和高响应压力控制系统也有助于提高燃油经济性和驾驶乐趣。
2新的CVT结构
表1中比较了当前加特可CVT8和CVT-X的规格。CVT-X采用传统的CVT结构，配有扭矩转换器，正反转离合器系统，行星齿轮组，滑轮/链条组件和最终齿轮组。CVT-X通过采用关键技术（图.1）改进了这种简单的传统结构。
表1.规格
图1.横截面
3关键技术
CVT-X结合了许多关键技术，以提高燃油经济性和驾驶乐趣。本节描述了三种主要的关键技术（表2）。
表2关键技术
3.1宽比率覆盖范围
比率覆盖率计算为最低皮带轮比率/最高齿轮比率。具有宽比率覆盖率支持低速时的强劲加速和高速时的低发动机速度，以改善燃油经济性（图2）。CVT-X在不扩展CVT封装布局或使用辅助移位器件的情况下实现了8.2的最佳基准比率覆盖率（图3）。
图2.比率覆盖率定义
图3.比率覆盖率基准
为了扩大传统CVT结构的比率覆盖范围，皮带轮/链条组件的旋转直径需要更小。CVT-X采用了一种新的链条，间距短15%，可实现更小的旋转直径。为了避免由于链条旋转直径较小而产生的接触，使用优化的应力模拟将皮带轮轴设计得更薄10%。新开发的链条大大提高了高齿轮比范围内的传动效率。
CVT-X更有效地利用皮带轮表面的外侧。考虑到链条膨胀，当前CVT8使用96%的皮带轮表面积，并且在高扭矩输入时不会脱离链条。为了更多地利用外部，CVT-X考虑了链扩展量并最小化了组件部分公差。通过应用这些更新，CVT-X利用了98%的皮带轮表面（图4）。
图4比率覆盖率成就方法
3.2新型液压系统
3-2-1 双泵系统
由于多次改进，CVT-X实现了90%的传输效率。其中一个关键要素是新的双泵系统。由于CVTS在压力控制下运行，因此需要油泵，但它总是消耗一些能量。双泵系统概念旨在减少机械发动机驱动油泵(MOP)能量损失以提高效率，但它也会在某些驾驶情况下遭受压力短缺。电动机驱动油泵(ELOP)通过增加总油压流量在这种情况下提供支持（图5）。
图5.双泵系统概念
在Kick-Down加速下，CVT需要快速低换档以产生强烈的加速感觉。当突然制动应用时，CVT还需要快速低换档以准备下一次加速。对于这些快速换档所需的情况，CVTCU激活ELOP以增加总油流量。当CVTCU仅检测到机械油泵足以产生所需的油流量时，ELOP停止以最小化功耗（图6）。
图6.双泵系统运行流量
CVT-X的拖把容量减少30%，能量损失减少5.4%。ELOP支持燃料通过传统的停止-启动，停止-启动滑行等车辆功能提高经济效率（图7）。
图7.双泵系统激活图
3-2-2.新型控制阀
为了提高压力变化响应速度，采用了新的控制阀以减少压力泄漏并提高鲁棒性。为了减少阀体和阀芯之间的漏油，通过新的加工工艺使间隙公差变小。这减少了泄漏并以较低的油流量提高了响应速度。
为了保持小的间隙，通过输入力控制设计和增加耐磨性来提高阀体磨损强度。通过使用模拟设计压力电路几何形状来平衡阀体上的阀芯阀接触力。通过改善车身内部硅部件的平衡，提高了阀体耐磨性（表3）。
表3.新型控制阀设计
3.3新型锁定系统
扭矩转换器提供强大的发射力，但它也在离合器滑动期间消耗一些能量。为了最小化滑动损失，当前的CVT快速锁定离合器(LU)。为更好的可控性而设计的CVT-X扩展了扭矩转换器的滑动阶段，以提供更动态的加速感觉。新的LU控制系统还减少了不需要的发动机耀斑，并有助于提高1.3%的燃油经济性（图8）。
图8.新的滑动控制概念和窄耀斑减少
增加滑动阶段会提高离合器温度。为了防止离合器过热，CVT-X采用多板离合器系统，将离合器接触力降低56%，以允许延长滑动阶段。CVT-X采用了三路LU压力电路，以改善离合器压力可控性。此更新将锁定压力电路的体积减少了58%，以提高可控性（图9）。
图9.新扭矩转换器更新
4燃油经济性和驾驶性能
CVT-X有助于FE和DP改进。对于FE改进，通过应用新的短间距链，双泵系统和许多损耗能量降低更新，传输效率提高至90%。除了效率提高外，扩展的比率覆盖率和紧密的耀斑减少控制使过渡阶段的Fe更好。结果，CVT-X有助于美国Comb提高8%的FE。（图10）。
图10. FE改进项目
作为一种新的内燃发动机动力系统，CVT-X提高了新日产DST发动机获得的驾驶乐趣。新的发动机+CVT动力总成提供了高度自信的感觉，特别是在城市加速方面。新的动力总成保持了强烈的G感，新的快速响应CVT支持带有中节油门输入的高速步进换档（图11）。
图11.可驱动性改进
新的动力总成为驾驶员提供了直接连接的感觉。驾驶员可以使用驱动模式选择器选择首选的动力总成性能。在所选驱动模式下，CVT-CU根据个人的驾驶风格详细改变性能（图12）。
图12.驱动模式选择器
5总结
CVT-X在不使用辅助移位装置的情况下实现了8.2的比率覆盖率。CVT-X将机组的摩擦水平降低30%，并提高了超过90%屏障的传动效率，标志着大规模生产的CVT演变的最后阶段。提高的传动效率，更宽的比率覆盖率和更小的发动机耀斑有助于提高8%的燃油经济性。更宽的比率覆盖率和改进的响应控制阀有助于提供更动态的加速和快速移位感觉（图13）。
图13 .CVT改进历史
全文完~