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傲虎CVT四驱前后轴动力分配实况数据解析
1 382 发布于 2015-08-14 22:32:39 只看楼主 热门标准
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首先说一句,我不是技术人员,只是迫于国内的资料比较少而且可信度不高,所以把国外网上的一些资料简单汇总并且研究了一下。这次主要依靠的是subaruoutback.org网站上一群技术宅把自己电脑连上汽车传动控制单元(TCM)以后,导出的CVT四驱系统工作实况数据表。原帖在此,英文好的自行观看:http://www.subaruoutback.org/forums/65-parts-accessories-performance/39426-freessm-complete-access-your-ecm-tcu-51.html


如果你英文一般,技术层面也是和我一样,纯属小白,那么看实况数据之前,你需要知道的是:


1. 斯巴鲁CVT四驱系统是MPT(Multi-plate transfer,多片离合)式的,结构比较简单。运行原理是这样的:发动机动力向后轴的传输是由几个互相贴着的很薄的金属盘片负责的。最前面的盘片和发动机传动轴连着,最后面的盘片连着后轮的传动轴(rear drive shaft)。中间盘片们一片片贴着,但没有直接连接,也就意味着它们可以相对滑动。行驶中,盘片旋转着,电脑程序控制一个压力活塞的阀门(这个阀门叫transfer duty solenoid,即传动负载阀)来挤压这一组盘片,盘片间压力增大,于是相对摩擦力增大,意味着前面的盘片可以传送给多的力量给后面的盘片,一片接一片这样传递过去,这样后轮轴收到的扭矩就增加。这个MPT的工作原理,如果你没听明白,百度一下“多片离合 四驱”,就可以看到很多图文解释,我这里就不多废话了。


斯巴鲁多片离合工作原理专业的描述请参看斯巴鲁官方《4EAT变速器维修技术文档》(英文,已上传百度盘,http://pan.baidu.com/s/1sjkOjOp)第8页(如下图)。从别的信息来源可知,斯巴鲁老的4EAT变速箱的四驱系统和CVT的四驱系统在机械原理上是基本一致的,因此有较大参考意义:


2. 当活塞对盘片施加的压力最大时,盘片相互锁死,前后轴可以想象为连接为了一体,也就是说前后轴达到50:50的动力分配(具体描述参看《4EAT变速器维修文档第11页》,如下图)。


如果把离合片锁死时受到的压力值定为1个单位,那么之前的压力值都可以用百分之XX来表示,这个比率叫transfer clutch control duty ratio(传动离合控制负载率),在TCM记录的实时行车数据里被简写为Transfer Duty Ratio(传动负载率)【参见斯巴鲁官方《自动变速箱故障码技术文档》(英文,已传百度云:http://pan.baidu.com/s/1c0xzU0K)第19页】:



需要注明的是,国内某些论坛里流传的所谓的斯巴鲁培训文档,将transfer duty ratio翻译为“传动能率”,是极为不妥的(见《斯巴鲁培训文档》第16张,来源http://www.docin.com/p-636867534.html)。

 

了解了上面这些基本知识以后,我们来看国外朋友用电脑连接传动控制单元(TCM)以后获得的实况曲线,由于时间有限,我只是选取了其中一张有代表性的:

(注:以下全部数据均来自12款傲虎,CVT变速箱,2.5排量。)



这么多线里面,你需要看的是三条线:黄色的线、紫色的线和亮蓝色的线。黄色的线(front wheel speed)是前轮速度(很可惜这位技术宅由于软件适配原因,并没有办法获得后轮速度,因此前后速度差的情况我们无从得知,但是他也说了,这个实况数据代表的是在较好的公路上做的高速测试,因此我想前后轮的速度差应该不大。他也做了一些别的复杂路况的测试,但是我这次就不写了)。紫色的线比较关键,是transfer duty ratio(传动负载率,不懂的请看上文解释),也就是多片离合受压程度。亮蓝色的线代表油门角度,100%就代表全开。


从实况数据可以看出,车一开始静止。车主在时间轴2000毫秒(msec)时, 踩了接近40%油。这时候可以发现四驱的多片离合在起步阶段是锁死的(传动负载率100%),也就是50:50的前后动力分配。但是很快,随着车速攀升至50迈左右(也就是80km/h),传动负载率(紫色线)从100%骤降至30%(在26000毫秒位置)。也就是说,如果传动离合负载率和后轴获得的动力是成正比关系的话(注意我这里是假设,但从f=N*μ这种基本物理常识来看,估计是大差不差),那么30%的负载率意味着后轴动力很快从之前的总动力的50%降至了15%(50%*30%计算得来),也就是说,现在的前后动力分配是85:15


有趣的是,当车主在40000毫秒左右,车速40迈(64km/h)时,把油门突然踩到底的时候,传动离合负载率突然上升到了50%。这意味着后轴动力变为了25%(50%*50%),也就是前后分配变为了75:25 。车速很快上升到60迈(96km/h),车主丢掉油门,传动离合负载率逐渐降至20%(紫色线最后),意味着后轴动力变为了10%(50%*20%), 也就是说,在高速状态下,丢油滑行时,前后分配变为了90:10。


从图表里可以看出,cvt四驱的响应非常迅速,能针对油门、车速、路况做出极快的调节。在高速下加油门,后轮动力分配也能快速上升。另外,CVT四驱是全时四驱,因为离合器受压状态从未解除,负载率最低也有20%,意味着后轮最少也能获得10%的动力。


还有很多别的路况下的图表,今天来不及写了,我以后有空再来分析。


----------------------------8月15日 增加几组实况图表------------------------------


第一组 - 柏油路 高速 手动模式对比D挡:

良好柏油路面,油门踩到底直接加速到80-84迈(130km/h)然后减速到停车情况下,手动M模式对比D档模式:

1. D档:


注: 亮蓝线-传动负载率;紫色线-油门打开程度;绿色线-车速;红色线-引擎转速。


2. M档(路况、加速情况和上面保持一致)

注: 亮蓝线-传动负载率;紫色线-油门打开程度;绿色线-车速;红色线-引擎转速。


结论:M档下,在大部分时间段里,后轮都比D档获得了更多的动力分配,提升约5%左右的传动负载率,换算成动力差不多是总动力2.5%。

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第二组 - 越野路况:

1. 平地,碎石和烂泥。手动M档,一直在1档。VDC开启。


注: 亮蓝线-油门打开程度;绿色线-车速;红色线-引擎转速;深红色线-传动负载率。


2. 爬坡。碎石和烂泥。


注: 亮蓝线-油门打开程度;红色线-引擎转速;紫色线-传动负载率。


结论:可以看出,在抓地力较差情况下,起步时,多片离合能够较长时间锁死,给予后轮最大动力传输。在爬坡时,多片离合能维持很久的高负载率,基本在60%以上,也就是前后动力分配能长时间维持在70:30以上。

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8月16日注:有很多朋友和我提到,官网和不少其他地方有宣传CVT傲虎的动力分配是60:40, 然而我觉得这个数字很难让人觉得可信。因为大家看实况图就可以发现,如果动力分配要维持在60:40, 意味着传动负载率要一直保持在80%以上,而实际的情况是,行驶的大部分时间传动负载都在60%以下,甚至更低。只有低速爬坡和越野的时候,传动负载率才会比较高。因此宣传材料里动力分配惯常维持60:40的描述,我个人是不相信的。


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8月18日注:

有朋友问到CVT四驱结构的问题,我单独回复了,但也补充在这里:

其实我自己也不是专业人员,但是国外网上有一些资料对我的帮助还是蛮大的,例如这张图能帮助大家了解cvt四驱的结构:

动力从最右边变矩器(Torque Converter)由发动机输入,经过一系列cvt变速机构后(包括图中primary deduction gear, primary pulley和secondary reduction gear, forward/reverse mechanism),由一个伞状齿轮同时对接:1)AWD系统的前端,2)一根连接前轴的传动轴(Transfer Gear)。其中, AWD 系统为多片离合结构,通过给予离合片不同的压力来调节分配给后轴的动力,起到了中央差速器和分动箱的作用;同时一部分动力从传动轴传至前差速器(Front Differential),将动力分配给前轮。整个结构还是比较简单的~


至于为什么不采用VTD类型的行星齿轮作为中差,我想大部分原因还是为了省油。因为VTD的动力分配可变范围很小,导致在普通巡航时后轮动力分配过多,造成能量上的损耗。多片离合就好很多。


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16年1月14日注

国内有森林人车主也收集了实时行驶下的数据,大家有兴趣可以前往观看。

http://club.autohome.com.cn/bbs/thread-c-285-48599521-1.html#pvareaid=104340

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2020年7月27日注

WRX、力狮、森林人的FA20DIT+CVT的方案中,CVT型号为TR690, 四驱模块与FB25的TR580类似,均为多片离合器(TR580为5片离合片,TR690为6片)。坊间传闻FA20DIT的cvt使用了VTD四驱模块,可证实为谬论,实际TR690并无行星齿轮组,为纯离合片结构。请注意。

最后编辑于2020-07-27 21:44:50
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