Elektronisch gesteuertes stufenloses Getriebe (ECVT) (Automobil)

Elektronisch gesteuertes stufenloses Getriebe (ECVT)

Ein interessantes Merkmal des elektronischen Steuerungssystems ist, dass es das Verhalten des Fahrers beobachtet und dementsprechend das Zusammenspiel von Motor und Getriebe optimiert, um beste Leistung und Wirtschaftlichkeit zu erzielen. Dies ergibt eine Kraftstoffeinsparung von etwa 10% gegenüber einem herkömmlichen Viergang-Automatikgetriebe. Der ECVT verwendet einen Wählhebel, der dem eines herkömmlichen Automatikgetriebes sehr ähnlich ist. Wenn D eingelegt ist, kann der Fahrer wegbeschleunigen, wobei das Getriebe im optimalen Verhältnis für die gewünschte Motordrehzahl arbeitet. ECVT Autos sind in der Regel viel schneller aus dem Stand, als ihre manuellen Pendants.
Im laufenden Betrieb bietet der ECVT eine sehr große Übersetzungsspanne, die in etwa der eines Sechsgang-Schaltgetriebes entspricht. Theoretisch sollte dies zu einem außergewöhnlichen Kraftstoffverbrauch führen, wenn der Motor die optimale Geschwindigkeit und den optimalen Lastpunkt für eine bestimmte Straßengeschwindigkeit aufweist. Leider verbrauchen Reibungsverluste im Getriebe eine beträchtliche Menge an Energie und daher sind ECVT-Fahrzeuge in der Praxis etwa 5% weniger kraftstoffeffizient als ihre Pendants mit Schaltgetriebe.
25.29.1.

Subaru ECVT

Der Subaru ECVT, der weltweit erste praktische elektronisch gesteuerte CVT, wurde gemeinsam von Fuji Heavy Industries in Japan (Muttergesellschaft von Subaru) und VDT in Holland entwickelt. Der

Abb. 25.73. Van Doorne stahl schub gürtel (Subaru).
ECTV besteht aus einer elektromagnetischen Pulverkupplung und einer von Subaru entwickelten elektronischen Steuereinheit sowie einem Stahlschubriemen und Riemenscheiben (Abb. 25.73) entwickelt von VDT.
ECVT wurde erstmals in Japan im Februar 1987 auf dem Subaru Justy installiert und seitdem auf mehreren anderen kleinen Fahrzeugen, insbesondere dem Nissan Micra, mit beachtlichem Erfolg eingesetzt. Das mikrocomputerbasierte Getriebesteuerungssystem sorgt immer für den Betrieb des Motors in seinem effizientesten Drehzahlbereich, wodurch Emissionen reduziert und der Kraftstoffverbrauch verbessert wird.

Betrieb.

Eine elektromagnetische Pulverkupplung überträgt das Motordrehmoment auf die Primärriemenscheibe, die wiederum den Stahlschubriemen antreibt, um die Sekundärriemenscheibe zu drehen. Jede Riemenscheibe hat zwei patered Seiten, genannt Garben. Eine Scheibe ist an einer bestimmten Getriebewelle befestigt und die andere kann sich unter hydraulischem Druck bewegen. Die Drücke werden zur Steuerung-
geführt, um die Nutbreiten zwischen den Scheiben jeder Riemenscheibe in umgekehrtem Verhältnis zueinander zu verbreitern oder zu verengen (Abb. 25,74), so dass der Riemen gespannt wird und eine stufenlose Variation des Verhältnisses von 2,503: 1 bis 0,497: 1 vorgesehen ist. Etwa 280 keilförmige Blöcke, jeweils präzisionsgeschliffen aus Reibungsstahl, bilden den Antriebsriemen. Die Blöcke übertragen den Schub durch Anpressen und werden von zwei dünnen Stahlringen zwischen den Riemenscheiben geführt.

Abb. 25.74. Scheibenkupplungen zur Änderung des Verhältnisses (Subaru).
Abbildung 25.75 veranschaulicht die wichtigen Komponenten der elektromagnetischen Pulverkupplung. Für den Betrieb der Kupplung ermöglicht der ECVT-Mikrocomputer den Fluss eines Erregerstroms zur Erregerspule, um das Metallpulver zu magnetisieren. Das magnetisierte Pulver bindet sich progressiv zusammen. Diese Aktion verriegelt das externe Antriebsglied mit dem internen Abtriebsglied, so dass eine reibungslose Übertragung des Motordrehmoments auf die Primärriemenscheibe erfolgt.

Steuerungssystem.

Das elektrohydraulische Steuerungssystem, dargestellt in Fig. 25.76, verwendet einen 8-Bit-Mikrocomputer, um sowohl die Kupplung als auch das Hydrauliksystem zu steuern. Das Steuersystem, während des Betriebs

Abb. 25.75. Elektromagnetische Pulverkupplung. (Sabaru).

Abb. 25.76. ECVT-Steuerungssystem (Subaru).
verwendet Eingaben von verschiedenen Sensoren, die den Fahrzeugbetriebsmodus anzeigen.
Ein Schalthebel-Positionsschalter verhindert das Einrücken der Kupplung, wenn sich das Getriebe in P- oder N-Stellung befindet. Ein Bremspedalschalter signalisiert der Steuerung, dass das Fahrzeug langsamer wird, so dass die Steuerung die elektromagnetische Kupplung löst, um einen Stillstand zu verhindern. Ein Gaspedalstellungsschalter warnt die Steuereinheit vor dem Drücken des Pedals durch den Fahrer, um das Fahrzeug wegzufahren. Dem Kupplungselektromagneten wird dann ein Erregerstrom zugeführt, der ein allmähliches Einrücken des Antriebs bewirkt. Die Steuerung beurteilt die Fahrzeuggeschwindigkeit und maximiert diesen Strom, wenn das Fahrzeug normale Straßengeschwindigkeiten erreicht.
Neben der durchführung der normalen aktivitäten wie stoppen, starten und glatte verhältnis ändern, die mikrocomputer bietet zusätzliche funktionen, die umfassen,
(ich) Prävention von heftigen kupplung engagement, wenn der motor läuft zu einem schnellen geschwindigkeit
während kalten wetter starten. (ii) Ein Selbstdiagnose- und Sicherungssystem, das das Getriebe im Falle eines Steuerausfalls vor Schäden
schützt. (Hi) Bereitstellung eines kleinen Kupplungsbetätigungsstroms, um zu verhindern, dass das Fahrzeug während eines Berganfangs rückwärts rollt.

Druckregelventilsysteme.

Die elektrohydraulische Ventileinheit befindet sich im Getriebekörper. Zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses wird der Primärdruck an den Servozylinder der Drimary-Riemenscheibe angelegt. Dadurch wird die Primärrolle auf den gewünschten Laufdurchmesser gedrückt. Da das Stahlband eine feste Länge hat, zwingt es seinerseits die Sekundärrolle gegen Leitungsdruck auf einen Laufdurchmesser, der reziprok zu dem der Primärrolle ist. Daher wirkt der Leitungsdruck dem Primärdruck entgegen und steuert die Klemmkraft auf den Riemen. Die Spannkraft muss so bemessen sein, dass ein schädlicher Schlupf vermieden und übermäßige Belastungen vermieden werden.
Ein Magnetventil schaltet den Leitungsdruck zwischen zwei Werten, um das Fahrverhalten zu verbessern. Wenn der Motordrehmomentsensor dem ECVT-Mikrocomputer signalisiert, dass das Ausgangsdrehmoment unter 60% des Maximums liegt, wird der Magnet eingeschaltet, um einen NIEDRIGEN Leitungsdruck zu erzeugen. Dadurch wird die auf den Riemen aufgebrachte Riemenscheibenspannkraft reduziert, wodurch der Antrieb abgefedert wird. Das Getriebe arbeitet reibungsloser im Stop-Go-Fahren, wodurch Stöße und Stöße vermieden werden. Wenn die motor ausgang drehmoment ist über 60% von maximale, die linie druck control magnet ist switched auf zu geben HOHE linie druck, über 50% erhöhen über die NIEDRIGE einstellung. Dies sorgt für eine feste Klemmung der Riemenscheiben am Riemen, wodurch jegliche Schlupfmöglichkeit ausgeschlossen wird, so dass eine maximale Kraftübertragung gewährleistet ist.
25.29.2.

ZF Ecotronic ECVT

Dieses ECVT wurde von der Firma ZF in Deutschland für den Einsatz auf mittelgroßen Autos entwickelt, im Gegensatz zum Subaru ECVT, das für den Einsatz auf kleinen Autos entwickelt wurde. Der ZF Ecotronic arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie der Subaru ECVT, verwendet jedoch einen breiteren 30-mm-Stahldruckriemen, um ein höheres Drehmoment von 210 Nm bereitzustellen, wodurch das Getriebe für Motoren mit bis zu 2,5 Litern Hubraum geeignet ist. Das Übersetzungsverhältnis variiert von 2,44: 1 bis 0,46: 1 und ein Überbrückungsmomentwandler anstelle einer elektromagnetischen Kupplung wird verwendet, um die Leistung vom Motor zu übertragen.