一辆车,省不省油的先天性或者说决定性因素都在核心的发动机及与其匹配的传动系上,这些是无法改变的。能改变的不过是不同的驾驶习惯,不同的路况,不同的配重等等。但今天我们只讨论其他变量尽可能保持一致时,关于发动机的最重要的特性图——万有特性曲线——它会告诉你CVT到底省不省油。
什么是CVT?
CVT,无级变速器,比传统变速器简单,体积更小,它既没有手动变速器的众多齿轮副,也没有自动变速器复杂的行星齿轮组,它主要靠主、从动轮和金属带来实现速比的无级变化,动力传输持续而顺畅。
像日产天籁、轩逸,本田CR-V、奥德赛,斯巴鲁森林人、傲虎,奥迪A6L等等,他们全系或者某些车型搭载了CVT无级变速器。我想屏幕前的你或多或少都会对CVT无级变速器有所了解,哪怕仅仅听说过这个名字就够了,那我们先把CVT的概念放在一边,从最根本的点出发,去分析它到底省不省油。
我们知道发动机靠气缸内混合气的燃烧推动活塞做往复运动,进而将动力由曲轴传递至整个传动系,从而实现车辆的前进、后退或者原地怠速。那么归根结底,油耗就取决于活塞的运动,一方面是活塞出力的大小,另一方面就是活塞运动的速度,这可以类比于你出拳一次所消耗的卡路里,不但由出拳力度决定,而且出拳的速度也起着决定性作用。
为什么要提活塞的运动呢?这是因为接下来小编要为大家引入发动机万有特性曲线图,图中会有关于活塞的一些变量。
什么是发动机万有特性曲线?发动机万有特性曲线是用来分析发动机多转速、多负荷的综合性能的。横坐标为发动机转速,可以等效为前面所说的活塞的运动速度,纵坐标为平均有效压力(单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力,单位为MPa。平均有效压力越大,发动机的作功能力越强),可以等效为活塞的出力大小。
图中的绿色曲线为发动机有效燃油消耗率等值线(发动机每输出1kW·h的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率,记作be,单位为g/(kW·h)。有效燃油消耗率越低,经济性越好),曲线上的数字由外到内逐渐减小,屏幕前的你会不会觉得似曾相识?像不像中学地理课本里的等高线?没错,的确可以类比等高线概念,那么你能不能看出绿色曲线表示地理学中的哪种“地形”呢?
正确答案是盆地,不知道你看出来了没有,看出来了呢给自己点个赞,没辜负中学老师的辛劳;没看出来呢不要紧,想象成一个盆地嘛!
图中绿色曲线区域可以看作是发动机油耗的盆地,越往数字较小的中间偏上的区域油耗就越低。图中的蓝点线为发动机等功率曲线,为双曲线族,表示发动机在某一恒定功率下,平均有效压力和发动机转速的关系。
汽车的每一个工况(由车速和驱动力决定)都要消耗确定的驱动功率,即要求发动机输出一个确定的功率。如果实现无级传动(匹配CVT),就可以选择发动机在该等功率线上的最低燃油消耗率bemin点来配套,这样就可达到最经济的要求。各线的bemin点就是该等功率线与等油耗线的切点,于是这些切点的连线就是实现无级传动时发动机的最经济运行线,图示黑点线。
从地理学的角度去理解无级传动时发动机的最经济运行线——你在盆地一侧沿着一条高度下降最快的路抵达了盆地最低处,又从盆地找了一条上升最慢的缓坡往另一侧走去或者干脆留在盆地。反映在发动机及与传动系的匹配上,就是发动机在无级传动的帮助之下,尽快到达有效燃油消耗率较低的经济区域并且中途不会间断,之后尽可能留在这个区域。
由此可见,理论上匹配CVT无级变速器,无论是动力性还是燃油经济性都能达到最优化。当然,CVT也有它自身的不足:钢带的打滑、过热、磨损以及液力变矩器的存在都影响着它的传动效率与使用寿命,但许多汽车厂商尤其是日系品牌的努力在渐渐改变着这一切。
而对于像手动变速器(MT)、自动变速器(AT)、双离合变速器(DCT)等有级传动变速器,虽然做不到像CVT无级变速器那样的无间断动力传输,但一般来说,其常用的高挡位转换到发动机的阻力线会更接近无级传动的最经济运行线(图示黑点线),高档位巡航时燃油经济性表现还是不错的。另外,随着技术的进步,变速器挡位数越来越多,换挡速度也大幅提升,这使得有级传动装置的特性更加接近CVT无级变速器。或许,在不久的将来,具备这个潜质的双离合变速器很可能会成为主角。