CVT与DSG变速箱比较.docx

1、CVT与DSG变速箱比较CVT与变速箱比较 我们知道，变速箱是汽车上的关键部件之一。一般地，变速箱分为手动变速箱、自动变速箱（含手自一体）、序列变速箱；其中自动变速箱又可分为液力自动变速器AT（Automatic Transmission）、电控机械式自动变速器AMT（Automated Manual Transmission）、机械无级自动变速器CVT（Continuously Variable Transmission）、双离合器自动变速器DCT（Dual Clutch Transmission）。市面上见的最多的汽车自动变速器应该是AT，一般非专业人员口口相传的自动变速器也指的是AT。

2、自动变速器由于操作简便，解放了驾驶员的换挡注意力，便于驾驶员发动汽车和观察路况，更好的操纵汽车，深受广大汽车驾驶员，尤其是刚拿到驾照的人的喜爱。但一直以来，自动变速器一直给人以“费油”的不良印象，这与AT在整个汽车自动变速箱所占份额较大有很大关联。而今后汽车自动变速箱市场，将逐渐过渡给综合性能较优的自动变速器。就燃油经济性而言，上述四款自动变速器中，AT最为费油，即燃油经济性最差；而AMT在换挡品质上相比较CVT和DCT而言，由于物理结构的根本差异，顿挫感明显，换挡舒适性自然不及后两者。 因此，现就其中CVT和DCT各自的特点，做一对比。对比之前，不妨先了解下CVT和DCT各自的物理结构和工作

3、原理。CVT 无级变速器（CVT）的最大特点就是速比变化在一段数值范围内是连续变化的，而不是有级式的速比离散化。图1 CVT变速箱 CVT结构比传统机械变速器简单，采用传动带和可变槽宽的棘轮进行动力传递，即当棘轮变化槽宽时，相应改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速，传动带一般用橡胶带、金属带和金属链等。CVT是真正无级化了，它的优点是重量轻，体积小，零件少，与AT比较具有较高的运行效率，油耗较低。但CVT的缺点也很明显的，就是传动带很容易损坏，不能承受较大的载荷，只能限用于在1升排量左右的低功率和低扭矩汽车，因此在自动变速器市场份额中约占4%以下。据有关资料，最早应用CVT技术的是德国

4、奔驰公司。1886年，该公司将V型橡胶带式CVT安装在了汽车上。1958年，荷兰的DAF公司H.Van Doorne博士研制成功了名为Variomatic的双V型橡胶带式CVT，并装备于DAF公司制造的Daffodil轿车上，其销量超过了100万辆。不过，受限于橡胶皮带的物理特性，CVT技术一直徘徊不前。不过，随着材料技术的进步，近年来经过各大汽车公司的大力研究，情况有所改善。从全球范围来看，比较大的变速箱生产厂商有3家，它们分别是ZF（采埃孚）、Aisin AW（爱信）和Jatco，他们也都有生产CVT变速箱。图2 CVT变速箱清晰半剖图1、经济性CVT可以在相当宽的范围内实现无级变速，从而

5、获得传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性。德国的大众公司在自己的Golf VR6轿车上分别安装了4-AT和CVT进行ECE市区循环和ECE郊区循环测试，证明CVT能够有效节约燃油。图3 安装4-AT和CVT的大众公司的Golf VR6汽车的燃油消耗对比 2、动力性汽车的后备功率决定了汽车的爬坡能力和加速能力。汽车的后备功率愈大，汽车的动力性愈好。由于CVT的无级变速特性，能够获得后备功率最大的传动比，所以CVT的动力性能明显优于机械变速器(MT)和自动变速器(AT)。 3、排放 CVT的速比工作范围宽，能够使发动机以最佳工况工作，从而改善了燃烧过程，降低了废气的排放量。ZF公司将

6、自己生产的CVT装车进行测试，其废气排放量比安装4-AT的汽车减少了大约10%。 4、成本 CVT系统结构简单，零部件数目比AT(约500个)少约300个，一旦汽车制造商开始大规模生产，CVT的成本将会比AT小。由于采用该系统可以节约燃油，随着大规模生产以及系统、材料的革新，CVT零部件(如传动带或传动链、主动轮、从动轮和液压泵)的生产成本，将降低20%-30%。 勿庸置疑，CVT变速器的技术含量和制造难度都要比MT变速器高，与AT变速器相仿，由于金属带式CVT的结构简单，所含的零件数量比AT变速器少40左右，整车的质量因而也有所减轻。 5、驾驶平顺性由于CVT的速比变化是连续不断的，所以汽车

7、的加速或减速过程非常平缓，而且驾驶非常简单、安全。从而使用户获得全方位的“行驶乐趣”。图4 CVT金属带（奥迪A6L）6、CVT在国内的发展情况 我国有巨大的汽车市场，汽车工业是我国的民族工业之一。然而我国汽车业所需的自动变速器（AT）全部依赖进口，这使得国产汽车配备AT后，成本增加很大，而装备自行开发生产CVT变速器，其成本提高不大，说明CVT的市场前景令人乐观。 目前我国正在考虑发展轿车自动变速器的问题。自“九五”期间轿车金属带式无级自动变速器的开发和研制已经被列入国家的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合我国国情的汽车。 在最近的十几年中，CVT技术已经上前迈进了一大步，使得

8、CVT比有着超过100年历史的机械变速器MT和有着超过50年历史的自动变速器AT更有竞争力。DCT DCT（Dual Clutch Transmission，双离合器变速器），亦称DSG（Direct Shift Gearbox，直接换挡变速器），最早可追溯到1940的德国，当时一位名叫Rudolph Franke的Darmstadt大学教授申请了DCT发明专利；随后保时捷也发明了专用于赛车的双离合变速器(PDK)。1976年，DCT开始装备在大众公司的高尔夫GTI轿车上销售，1985年，奥迪又将DCT技术应用在赛车上，此后DCT又经过长时间的发展和完善，直到20世纪90年代末期，大众公司和博

9、格华纳才合作生产出第一款适于大批量生产和应用于主流车型的DCT产品。 2002年，DCT应用在德国大众高尔夫R32和奥迪TTV6上。2003年，其相继推广到高尔夫等其他车型上。2004年，DCT在德国大众途安车型上首次与TDI柴油发动机匹配。到2006年，搭载DCT的大众车型累计达到70万辆。2007年，法拉利、雷诺等公司纷纷推出了各自的赛车，一个共同的特点是全都搭载了类似DCT的变速器。同时，Recardo公司开发出了DCT样机,并装配在Bugatti-Veyron跑车上。LuK公司与Ford、Getrag公司合作,共同开发带有干式离合器的DCT,称为平行轴式变速器(PSG)。 如图5，离合

10、器1、2分别负责变速器的奇数挡位和偶数挡位；挂上奇数档时，离合器1结合，输入轴1 工作，离合器2分离，输入轴2不工作，挂上偶数挡时，则相反。即在DCT工作过程中总是有两个档位是结合的，一个正在工作，另一个则为下一步做好准备；手动模式下可以进行跳跃降档：如果起始档位和最终档位属于同一个离合器控制的，则会通过另一离合器控制的档位转换一下，如果起始档位和最终档位不属于同一个离合器控制的，则可以直接跳跃降至所定档位。图5 DCT结构图AMT的结构较自动变速箱效率更高，而DSG除了拥有手动变速箱的灵活及自动变速箱的舒适外，它更能提供无间断的动力输出。DSG则可以想象为将两台手动变速箱的功能合二为一，并建

11、立在单一的系统内。DSG内含两台自动控制的离合器，由电子控制及液压推动，能同时控制两组离合器的运作。当变速箱运作时，一组齿轮啮合，而接近换挡之时，下一挡段的齿轮已被预选，但离合器仍处于分离状态；当换挡时一具离合器将使用中的齿轮分离，同时另一具离合器齿合已被预选的齿轮，在整个换挡期间能确保最少有一组齿轮在输出动力，令动力没有出现间断的状况。两具离合器各自负责一条传动轴的啮合动作，引擎动力便会由其中一条传动轴作出无间断的传送，考虑到零件使用寿命，设计人员选择了油槽膜片式离合器，离合器动作由液压系统来控制。由于使用2套离合器并且在换挡之前下一档位已被预选齿合，因此DSG的换挡速度非常的快，只需不到0

12、.2秒的时间，下一档已经进去了，比最好技术的专业车手的手动变速还快，因此使用同一辆车使用DSG比使用MT的加速成绩来得要快。 图6 DCT结构示意图 在实际驾驶中，DSG给人的感觉是在整个换挡过程几乎感觉不到顿挫或推拉，仅仅从转速表上可以反映出挡位在变动。并且油门踩到底时，DSG变速箱不进行换挡操作，一直到6000转才进行换挡，提供更高的驾驶安全性和乐趣。此外，DSG还有多种驾驶模式，比如运动模式，在电子程序的帮助下该模式的加挡明显迟缓而减挡则有了很大的改进，换挡时间也调得更短。有些车型，驾驶员还可以通过拨动换挡杆或利用方向盘上拨片随时切换自动模式或者手动模式，提供富有动感激情的驾驶方式。方向

13、盘两边的换挡拨片能使驾驶员在不触动换挡杆的情况下随意进行加挡或减挡的操作，技术来源于F1赛车。在复杂的驾驶环境下，例如高速弯道时，手动换挡往往显得非常有必要，在DSG的帮助下，驾驶员在换挡的过程中还能体验到油门自动增加的特殊乐趣。 随着德国大众进口车型Golf GTI五代进入中国市场，其装备的DSG双离合器变速箱也为越来越多的消费者所了解。目前，国内汽车市场上，大众集团旗下装配DCT的车系众多，包括高6、迈腾、速腾、斯柯达等。CVT VS DCT前面叙述了相关的预备知识，现就大家关心的自动变速器CVT和DCT的综合性能做一简单比较。1、燃油经济性 在能源如此紧张的今天，如果你开一辆特费油的车出

14、门，你都不好意思打招呼。自动变速箱里CVT和DCT是两款相对节油的波箱。CVT全段工作在发动机的最大负荷工况下，相比较4-AT，可省油10%左右；DCT是基于手动变速箱的结构发展起来的，但效率却高于传统的MT。据有关资料，DCT的燃油经济性较好,比4-AT提高18%,比CVT提高8%，比6-MT提高2%。显然，DCT的经济性更好一些。CVTDCT2、驾驶体验 一般消费者买车主要就是三个目的：上班代步、周末出行、自驾游。一辆好的汽车，除了操纵简便外，就是要给驾驶者一定的驾驶体验，如果跟开电动自行车一个感觉，估计没有多少人会愿意花上这么大笔钱去买汽车了。 CVT就是无级变速器，驾驶者只需控制加速踏

15、板和制动踏板，相对单调些；而DCT既可全程电脑控制，也可切换至手动模式，更有众多的路况模式可供选择，如：运动模式、雪地模式等，相对而言，驾驶乐趣更多一些。CVTDCT3、动力平顺性 相信开过手动挡汽车和AMT车型的朋友一定非常了解顿挫感这个概念。用俗话讲，就是在操纵变速箱切换挡位的瞬间，汽车会一顿一顿的，这是由于发动机动力输出与动力传动系统之间转速和扭矩的不匹配造成的顿挫现象。相信没有人愿意让这种现象一直持续下去。CVT和DCT的出现，就很好的解决了这个问题。 由于CVT动力切换无级变化和DCT的双离合器动力无缝联接，在将发动机澎湃动力传递给驱动轮的过程中，不存在动力中断过程，动力传递平稳。实

16、际体验中，CVT有加速滞后现象，但并不明显；而DCT几乎没有任何迟滞。综合而言，DCT的起步性能和换档品质略胜一筹。CVTDCT4、生产成本这是个汽车市场无法回避的话题，成本为王这个理念到今天就尤为显的重要了。有些产品，技术含量较高，功能应用很符合市场，市场需求很大，但苦于成本的限制，离大批量普及很长的一段路要走，譬如IT业熟知的SSD。目前是硬盘中的贵族，没有多少个人消费者消费得起。 DCT的大部分零件的生产工艺都与传统的挂接式变速器相近，产品继承性好，产业化实施起来条件比较优越。尽管CVT的组成部件相对简单，但由于加工工艺等等其它一些因素的影响，导致CVT比DCT更贵。目前，普遍认可的市场

17、价格：MTAMTDCTATCVT。CVTDCT5、综合 目前看来，在各项技术性能指标上，DCT都出尽了风头，除了较好的燃油经济性，丰富的驾驶体验外，紧凑的设计，相对较轻的质量，能传递较大的扭矩以及有竞争力的市场价格导致国内外汽车对DSG的需求订单源源不断。2010年5月，大众在大连独资设立的DSG工厂正式投入运营。但由于市场的成熟度不够，2009年以来，大众就因为DCT变速箱动力中断和变速箱油温的问题，在全球范围内召回。 DCT的关键技术主要集中于双离合器的生产和控制上。DCT的换档品质取决于双离合器的性能和控制策略，技术含量较高，核心控制策略和部件都掌握在外国人手中。国内自主开发的CVT尚刚

18、刚起步，对于DCT的研究才刚刚起步，谈不上真正的掌握DSG（DCT）的核心技术。而CVT如果在技术上不能很好的解决传递扭矩较小，金属带易磨损的问题，相信没有多少人愿意老去4s店排队。自然，后期的维护成本DCT和CVT互打平手。如果你是一个不断追求技术进步、享受高科技带来的丰富体验和驾乘乐趣的，DCT绝对不会让你失望。当然，如果你更愿意只操纵方向盘，只是纯粹的用来上班代步，那么，CVT应该会让你得心应手。而且，新一代的CVT已经市场化了，它能适应更大的扭矩，随着各国政府和各大汽车厂商对CVT的重视，相信CVT的成本会得到有效的降低，这才是CVT寿命周期的开始，届时CVT特性会进一步提高。有一点值

19、得注意的是，装配有CVT的汽车市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场。CVT将是自动变速箱的发展方向之一。国内目前有几款CVT产品，分别是东风日产、奥迪、飞度、西耶那（帕力奥），奇瑞旗云，海马欢动等。而几乎大众全系，包括宝来、途观、CC、迈腾、高6、斯柯达、奥迪等在内的车型都装配了DSG。上汽荣威也与博格华纳合作推出了DSG车型。 尽管如此，理性消费者面对汽车的时候，不会因汽车的某一方面突出而选择之，消费者会是一个复杂的、综合考量分析的过程，既有横向对比，也会做纵向比较。相信，随着科技的进步，尤其是材料和电控技术的进步，未来更为新颖、更受消费者喜爱的变速箱会不断涌现出来。为什么说CVT是

20、更具发展前途的自动变速装置文/章颖莹 变速箱，作为汽车动力传动系统的重要部件，直接关系到动力性能、驾驶舒适性和油耗。国内目前装备有CVT（Continuously Variable Transmission）的轿车已经成为技术先进的时尚和商家宣传的一个卖点，如广州本田的飞度、奇瑞的旗云、南京菲亚特的派力奥、一汽大众的AUDI A6，日产把它装在概念车XVL上首次于东京国际车展展示，新款公爵（Cedric）车也装用了CVT。很多混合动力车由于CVT的技术优势选择搭载CVT。CVT能够使发动机工作状态处于最经济的油耗区，而这恰恰是汽车业人士长期追求的目标。笔者从事车辆传动及车辆总体设计研究，借助搜

21、狐平台和大家共同探讨，为什么说CVT是更具发展前途的自动变速装置，并首次从技术角度阐述DSG（Direct-shift Gearbox）的固有缺陷。结论部分从制造水平、政策、市场等综合客观地分析了这场CVT和DSG大战谁会是最终的赢家。1. 变速箱的分类 在汽车上使用的变速箱有两大类：手动变速箱和自动变速箱。手动变速箱的优点是响应快、油耗低，但不够方便舒适，若要实现较低油耗对驾驶技术有较高的要求。自动变速器大致有四类：液力自动变速器（Automatic Transmission, AT）、电子控制机械自动变速器（Automatic Mechanical Transmission, AMT）、无

22、级变速器（CVT）和DSG变速器，或称之为双离合器式自动变速器（Dual Clutch Transmission, DCT）。目前在汽车上获得应用的CVT分为两大类：一类是靠刚性传动体接触的摩擦力传递动力的“牵引传动式”（Traction drive），如图2所示。另一类是靠挠性的带或链传递动力的“带传动式”（Belt drive）。“带传动式”又分为金属链式（图3）和金属带式（图4）。如图所示。图2 牵引传动式CVT结构示意图 图3 金属链式CVT结构示意图图4金属带式CVT结构示意图 AT和AMT虽然满足了舒适性和方便性，但动力感不理想，油耗高于手动变速箱，且维护费用较高。CVT与其他传动

23、相比，操纵方便性与乘坐舒适性均可与AT相媲美，而其传动效率却远高于AT，更主要在于它可以最好的协调发动机负载与车辆外界行驶条件，可充分发挥发动机潜力，提高整车燃油经济性，除此而外，它使汽车具有一个没有“漏洞”的牵引性能，提高了乘坐舒适性。当前的传动技术中具有普遍争议的是CVT和DSG究竟哪个会是市场的赢家，哪个更具发展潜力。下面就从简单介绍CVT和DSG的工作原理开始听我细细道来。2. CVT和DSG工作原理的简单介绍 说CVT是最理想的传动方案，因为它采用了无穷多级的变速器，在所有的变速器中，它较其他变速器覆盖了最多的发动机理想功率特性场和驱动力特性场。如图5所示，它的核心部件由两组带轮和金

24、属带构成。每组带轮由可动带轮（阴影部分）和不可动带轮组成。传动比由从动带轮的工作半径与主动带轮的工作半径之比来确定，主从动带轮通过金属带的径向移动实现无级变化。控制系统根据发动机油门开度和车速控制主动带轮沿轴向移动，在力的作用下，金属带会产生在两带轮构成的V型槽内沿径向移动，从而改变了主从动带轮的工作半径，实现传动比的变化。图5 金属带式CVT工作原理图图6 奥迪A6上的CVTMultitronic 严格来说DSG变速器是两套手动变速器套在一起，分别由各自的湿式离合器执行换挡操作，一套变速齿轮为基数挡，另一套为偶数挡，换挡前，其中的一套变速齿轮传递发动机动力，另一套处于备用啮合状态，一旦执行换

25、挡，可以马上通过离合器的接合使另一套齿轮工作。3. DSG的固有缺陷分析 从简单的工作原理不难得出，DSG并不像商家宣传的那样完美无瑕。笔者从技术角度首次阐述了DSG的四条固有缺陷。 第一，是否真正实现了连续换挡？DSG的换挡过程仍然是一个离合器分离-另一个离合器接合的步骤实现，在换挡过程中，也会有两个离合器都处于滑磨状态的时间段，虽然很短，但说DSG实现了连续换挡是值得推敲的。 第二，在换挡过程中，也有发动机的先减速再增速的过程，这意味着发动机不是连续工作在经济区域内，会多多少少影响到整车的动力性、燃油经济性和排放性。 第三，换挡的平顺性。既然DSG仍然属于有级变速，就是说各相邻档位间传动比

26、的变化不是连续的，这将给整车带来一定的冲击，如果说换挡的平顺性是由于搭载了DSG带来的，这种说法笔者认为略微欠妥。 第四，采用了两个多片湿式离合器的弊端是转动惯量过大和分离时摩擦片之间更大的相对滑磨损失，必然要引起更多的燃油消耗。 而以上四个固有缺陷，相对于传统的AT和AMT来说几乎可以忽略不计，甚至还可以放心地说成是优点。但针锋相对的与CVT相比较，就不能无视它们的存在了。这些缺陷均可从CVT的结构及工作特性上来得到根本性的解决。4. CVT的优势 动力性和经济性 由于CVT能实现传动比的连续变化，可得到传动系与发动机工况的最佳匹配，经常使发动机处于经济转速区域内运转，在变速过程中不存在动力

27、中断，从而显著的提高了整车的动力性和燃油经济性。 动力性方面，0-100公里/小时加速性能，CVT较AT加速性能提高7.5-11.5%，高速行驶时，加速性优于MT汽车。图7中显示，CVT的传动比可以在较大的范围内连续地变化，相当于普通变速器具有无数的档位，因此它可以充分发挥发动机功率，使其接近理想发动机动力特性场。在060mph加速试验中，装备CVT的汽车比AT汽车少用1秒多。HONDA公司Civic型汽车的对比试验也验证了以上结论：装备传统AT的Civic平均燃油消耗率为28/35（mph）（城市/公路循环工况）。 经济性方面，ZF公司测试的CVT汽车比4挡AT汽车提高10%左右，与5挡MT

28、汽车相当或略优。CVT的传动效率已达到9296%。图7 AT与CVT传动性能比较 排放 由于传动系统是无级传动，发动机经常工作在经济转速区内，减少了发动机在不稳定工况工作的时间，从而降低了排气污染。ZF公司试验测定汽车装备CVT系统后，其有害排放物比装备4挡AT的汽车减少1015%。若采用优化的控制方法，CVT汽车的排放还有望进一步降低。 可靠性和寿命 CVT的可靠性和寿命关键在于金属带传动工作组件和控制系统，据有关资料表明，在60万套CVT中，出现故障的只有147个，故障率为0.025%，其中控制系统占54%，金属传动带占33%，其它占13%。足以见得CVT具有优秀的可靠性和寿命。目前采用高

29、强度优质材料、精密制造技术与无限寿命设计方法设计和制造金属带工作组件，Subara实验结果表明CVT可达到与汽车同寿命。 与发动机的匹配度 CVT能够与发动机特性理想匹配、协调工作，达到节能、环保、舒适的目的，CVT可以控制发动机的转速在最小的范围内变化，而使车速在较宽的范围内变化（目前传动比范围可达到5.0以上）。 发动机能够在某一转速下产生很大的转矩变化范围，也可以在某一转矩下，产生很大的转速变化范围。DSG变速只能是一档一档地升或降，而发动机的转速随着每个相应的档位不断地交替变化，造成发动机的工作状态不稳定。 在计算机技术高速发展的今天，采用无级变速传动系统的汽车，可以充分发挥电子控制技

30、术，实现发动机、无级变速器、ABS等控制模块交互通讯，提高汽车的整体性能。 过去有人说CVT的缺点是无法与大功率发动机相匹配，很难传递大扭矩，但目前CVT已经能够与3L以上排量的大马力内燃机（XVL的引擎输出为330Nm/194kw）搭配使用，可谓汽车变速箱发展史上又一重要进步。 CVT结构简单，成本低 CVT的成本依赖于它的技术含量、材料、制造工艺及工艺装备等因素。成本方面，CVT传动的零件数（约300个）远少于自动变速器（约500个），因此变速器的重量轻，体积小。 以液力变矩器为起动部件的CVT，其成本价格接近液力机械自动变速器；以其他类型为起动部件的CVT，其成本可低于液力自动变速器。

31、生产厂家也正通过不断改进传动零件的结构及零部件的加工工艺过程等措施，来降低产品的成本，提高产品的竞争力。随着产量的提高和技术、生产工艺的改进，CVT成本的下降是必然趋势，目前，已经可以说CVT不再是高档车的专属了。5. 与CVT技术相结合的混合动力车辆 目前，许多公司都在着手研究由发动机-电动机马达-CVT或发动机-惯性飞轮-CVT相结合的混合动力汽车，即混合动力系统（Hybrid Electric Vehicle, HEV），由于CVT换挡操纵简单，应用于混合动力汽车上具有得天独厚的优势，并且由于有电动马达的存在，完全避免了发动机在低速工况下效率不高的问题，两者的联合使用使发动机始终在最佳工作点附近工作，可以进一步节能和降低排放（甚至实现零排放