Вариатор CVT в автомобиле¶
CVT (от англ. Continuously Variable Transmission, непрерывно изменяемая трансмиссия) — тип автомобильной коробки передач, обеспечивающий плавное и бесступенчатое изменение передаточного отношения между двигателем и ведущими колёсами без разрыва потока мощности. В русскоязычной автомобильной литературе и среди автовладельцев CVT чаще называют вариатором. В отличие от классической ступенчатой коробки передач (МКПП, АКПП), вариатор не имеет фиксированных передаточных чисел — передаточное отношение меняется в пределах заданного диапазона непрерывно.
¶Принцип работы
Конструктивно вариатор представляет собой два конусных (или дисковых) шкива, соединённых рабочим элементом — металлической цепью, ремнём или тросом. Каждый шкив состоит из двух конусов, сближение которых сжимает рабочий элемент, а разведение — ослабляет его. Изменяя ширину зазора между конусами, электроника или гидравлика меняет эффективный диаметр шкива, а значит и передаточное отношение. При «разгоне» ведущий шкив сжимается (диаметр растёт), ведомый разжимается (диаметр падает) — передаточное отношение плавно увеличивается, как будто автомобиль бесконечно переключает передачи. При торможении процесс идёт в обратную сторону.
Электронный блок управления (ЭБУ) вариатора непрерывно считывает данные с датчиков — положения педали газа, частоты вращения коленвала, скорости, температуры масла — и подбирает оптимальное передаточное отношение так, чтобы двигатель работал в наиболее выгодном режиме. Благодаря этому расход топлива в городском цикле у вариатора, как правило, ниже, чем у АКПП с гидротрансформатором.
¶Основные типы
| Тип | Рабочий элемент | Применение |
|---|---|---|
| Клиновой (шкивной) | Металлическая цепь или ремень | Легковые автомобили (Nissan, Subaru, Honda, Toyota) |
| Тороидальный | Тороидальные диски и ролики | Некоторые модели Nissan (CVT с тороидальным вариатором) |
| Многодисковый | Пакет фрикционных дисков с изменяемым диаметром | Редкие конструкции, мотоциклы |
Наиболее распространён именно клиновой вариатор с металлической цепью (например, вариаторы Jatco, устанавливаемые на многие Nissan, Renault, Mitsubishi) или с ремнём (вариаторы Honda, Subaru).
¶История
Идея бесступенчатой трансмиссии старше самого автомобиля: патенты на вариаторные механизмы регистрировались ещё в XIX веке. Серийное применение в легковых автомобилях началось в 1950-х годах: в 1958 году компания DAF выпустила модель Daffodil с вариатором Variomatic, ставшую одним из первых массовых автомобилей с бесступенчатой трансмиссией. В 1990-х годах технология получила широкое распространение в Японии: Nissan внедрил вариатор на модели March и Sunny, затем — на легендарном кроссовере X-Trail и седане Altima. В 2000-х годах вариаторы стали устанавливать Honda, Toyota, Subaru, Mitsubishi, а позднее и европейские производители в рамках кооперации с японскими поставщиками.
¶Достоинства и недостатки
К достоинствам CVT относят:
- плавность разгона без «рывков» переключения передач;
- отсутствие разрыва потока мощности — двигатель всегда работает в оптимальном режиме;
- сниженный расход топлива по сравнению с классической АКПП;
- упрощённое управление для водителя (как у автоматической коробки).
К недостаткам, как правило, относят:
- ограниченную мощность, которую вариатор способен передать (до определённого предела крутящего момента);
- необходимость использования специального трансмиссионного масла и периодической замены его вместе с фильтром;
- относительно высокую стоимость ремонта и ремкомплектов;
- «виртуальность» передач — у части водителей и обзорщиков возникает ощущение пробуксовки или «тяги резинки».
¶Применение
Вариаторы CVT широко применяются на легковых автомобилях малого и среднего класса, кроссоверах и гибридах. Крупнейшие поставщики — японские компании Jatco, Aisin, Honda, Toyota. На российском рынке CVT встречается на автомобилях Nissan (Qashqai, X-Trail, Juke), Subaru (Forester, XV, Outback), Honda (Civic, CR-V), Toyota (Corolla, Camry в отдельных комплектациях), Renault (в кооперации с Nissan), Mitsubishi (Outlander, ASX). На внедорожниках с высокой проходимостью вариаторы применяются реже из-за ограничений по крутящему моменту и нагрузкам.
¶Обслуживание
Рекомендованный интервал замены масла в вариаторе, как правило, составляет 60 000–80 000 км пробега, хотя производители отдельных моделей допускают увеличение срока при щадящей эксплуатации. Помимо масла, периодически заменяется фильтр, а при появлении характерного шума или «пинков» — выполняется адаптация (переобучение) ЭБУ вариатора. Эксплуатация вариатора в режиме буксировки тяжёлых прицепов или резкие старты с пробуксовкой сокращают срок службы ремня и шкивов.
Источники:
- Руководство по эксплуатации Nissan X-Trail (CVT Jatco JF011E)
- Каталог Honda Motor Co. — описание трансмиссий CVT
- Jatco Ltd. — техническая документация по вариаторам
- «Автомобильные трансмиссии», учебное пособие (М.: Машиностроение)
- SAE International — публикации по бесступенчатым трансмиссиям