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  • 详解变速箱技术 如何选择不同变速箱车型

    作者:admin 来源:未知 日期:2015/5/19 8:47:12 人气: 标签:
    导读:对于一款新车而言,在它的身上除了那些高科技的配置外,最能够表现厂家先进技术的就要算是发动机和变速箱了。今天,我们也就针对变速箱一系列问题进行详细的解答…
    对于一款新车而言,在它的身上除了那些高科技的配置外,最能够表现厂家先进技术的就要算是发动机和变速箱了。今天,我们也就针对变速箱一系列问题进行详细的解答。

           【车主之家 购车手册】对于一款新车而言,在它的身上除了那些高科技的配置外,最能够表现厂家先进技术的就要算是发动机和变速箱了。缸内直喷、涡轮增压、可变正时气门系统,这些对于发动机性能提升的技术目前已经逐渐稳定,接下来各大厂家似乎开始将注意力放到了变速箱上,加之今年“315”期间DSG变速箱事件和日内瓦车展上Jeep搭载9AT变速箱全新车型的亮相,使得变速箱在近段时间内成为了一个热度很高的焦点话题。今天,我们也就针对变速箱一系列问题进行详细的解答。

           一、什么是变速箱?

           抛开电动机车和混合动力车型等新进车型不谈,对于内燃机车而言,无论是汽油机车还是柴油机车,变速箱都是一个十分重要的组成部分。作为传统系统重要组成部分的它是进行机械动力转换的机械或液压设备。通常它将动力源(内燃机或电动机)产生的高转速、低扭矩的机械动力转换成更为有效的低转速和高扭矩的动力,以驱动机械装置。特殊的变速箱也可能作提高转速,降低扭矩的转换。

    简析变速箱发展趋势 不要再纠结双离合

           几乎随着汽车不断的发展,变速箱也进行着属于自己的变迁,从早期的手动变速箱到之后的半自动变速箱,再到后来的自动变速箱和现在的双离合自动变速箱、CVT无级变速箱。

           在普通的汽车发动机中,曲轴的额定转速最高可达8000转/份甚至更高,如果直接将曲轴力矩传递给车轮,难免会发生轮速过高、扭矩过小的冲突,使得发动机的负担增大,难以克服摩擦力驱动汽车。骑过自行车的人都知道,普通的无变速箱自行车骑行速度通常很慢,而且遇到上坡就尤其费劲;换作一台可前后变速的山地自行车就轻松多了,其实这个道理跟汽车变速箱一样。

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           变速箱就是一种聪明的机械闭锁机构,它可以按照不同的齿轮比例来降低输出转速,增大扭转力矩,而力矩又通过齿轮与齿轮的传递让汽车跑得更快,同时使发动机更省力,这就是变速箱存在的意义。

           二、变速箱的基本原理

           值得注意的是,在汽车的变速器中不仅有常规的变速齿轮,几乎所有车辆都还有一套差速齿轮(差速器),它把守着汽车动力传递到车轮这一最后关口,一般位于前桥或者后桥的中部位置,它的作用是产生终传比。

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           差速器齿轮由一个输入端小齿轮和一个大齿圈构成,我们以一台斯巴鲁翼豹的5速手动变速箱为例,假设它的终传比为4.444:1,这也就是变速器输出轴到车轮驱动半轴的最终变速比。我们可以看到,当发动机转速在3000转/分时,变速箱处于5挡,那么变速箱输出轴的转速就为4065转/分,通过终传比为4.444:1的差速器,最后传到驱动半轴的转速则为914转/分。不夸张地说,如果知道车轮尺寸,利用上面的比例关系公式,甚至可以计算出这款翼豹在发动机某一转速下的最高车速。又例如,已知翼豹的车轮尺寸为205/55R16,整个车轮的半径r为258毫米,那么车轮的周长就为2r乘以圆周率3.14,即1620.24毫米。目前,已知推算出的变速箱5挡时输出转速为4065转/分,那么每分钟行驶距离就用1620.24毫米乘以4065转/分,即为6586275.6毫米,换算成米即为6586.2756米,然后除以每小时60分钟,最后得出4065转/分转速下的车速为109.7公里/时,也可以说是110公里/时。当然,我们只是理论计算,实际上翼豹在110公里/时的车速下,发动机转速大大低于4000转/分。

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           在普通变速箱的内部构造中,我们能看到不同规格的斜齿轮啮合在一起。与前端离合器相连接的轴被称为动力输出轴(发动机输出轴),而在离合器之前则是直接与发动机飞轮相连。一般紧挨着输出轴的一侧,就是变速箱的输出轴(传递至差速器),在这根轴上包括5个斜齿轮和前、中、后3套变速拨叉,一般的手动变速器很容易识别,那么它又是如何工作的呢?

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           简单说,就是当离合器与飞轮结合在一起时,动力输出轴开始转动,固定在动力输出轴上的斜齿轮也随之转动,它们与变速器输出轴上一系列可以绕其空转的斜齿轮啮合。此外,变速器的换挡拨叉可以带动一系列具有内花键的接合套滑动,接合套通过花键与输出轴上的齿轮相连,这样一来就可以拨动齿轮达到切换挡位的目的。

           三、默契好搭档,没有它一切免谈

           变速器是如何实现换挡的?我想通过前面的讲解,你或许已经大致了解了基本原理。变速器的工作,就是从速比到各挡位的工作关系,接下来我们还有一个要素要分析,它在汽车变速器换挡时起重要作用,它就是变速器的好兄弟--离合器。

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           简单来说,离合器的作用就是使你能够在汽车行驶时变换挡位--前面我们说了,是短暂的分离动力输出轴与变速器输出轴,避免因转速不同步而打齿。比如在红灯亮起时我们要停车,但又不想关闭发动机,这是发动机就是一直转动,同时也就会带动曲轴始终运转,而曲轴又与变速器动力输出轴相连,所以此时就需要一个能够在发动机曲轴和变速器中间轴之间可以切断动力的机构,离合器自然就充当了这个调解员的角色。

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           离合器由压盘、飞轮和从动盘三个基本部分构成。其中飞轮与发动机曲轴相联,而从动盘通过花键与变速器中间轴相联。

           自动变速箱

           相对于手动变速器来说,自动变速器在操作和基本构造上有很大的差别,它不需要传统意义上的脚踩式离合器,取而代之的是液力变矩器。

           液力变矩器主要由泵轮、涡轮以及固定不动的导轮组成。变矩器正常工作时,转动的泵轮通过油腔内的循环油将转矩传递到涡轮上。变矩器不仅能传递转矩,在泵轮转矩不变的情况下,随着涡轮转速的不同(具体表现为汽车的行驶速度)而改变涡轮输出的转矩值,在循环油流动的过程中,固定不动的导轮给涡轮一个作用力矩,使涡轮输出的转矩不同于泵轮输入的转矩。

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           液力变矩器虽然能在一定范围内自动地、无级地改变转矩比和传动比,但却存在着变矩能力与效率之间的矛盾,这很难满足汽车苛刻的使用要求,因而自动变速器又广泛采用液力变矩器与齿轮相结合的形式。如果将自动变速器拆开,你会发现一套烦琐而复杂的机构“挤”在一个狭小的箱体里,而机构的yabo登录就是一套行星齿轮系。

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           在自动变速器中,仅通过一套行星齿轮系便能提供所有的变速比--这听起来似乎有些神奇,不过自动变速器的复杂程度的确是手动变速器无法比拟的--因为齿轮太多了!

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           行星齿轮系由三个主要部分构成,即太阳轮、行星轮以及环形齿圈。它们都能在适当的位置被锁止,同时更为重要的是其中任何一部分也都能作为动力的输入或者输出端。如果将其中的任意两部分锁止,它就会产生1:1的速比。其实就目前的自动变速器来说,大多数都开始使用锁止离合器来提升效率,尤其是加速时,能分担液力变矩器的负担,如马自达CX-5的6速自动变速器就使用了一套锁止离合器,尤其是加速时作用非常明显,同时还能达到省油的目的。

           无级变速器

           无论是半自动变速器AMT、自动变速器AT还是无级变速器(CVT),总的来说它们都不需要人工介入选择挡位了,它都是自动化程度很高的变速器。那么无级变速器(CVT)又是如何工作的呢?

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           绝大多数CVT由两个可变半径滑轮和一条钢芯橡胶带组成。其中一个滑轮与发动机飞轮相联,而另一个则与输出轴相联,它们之间通过皮带连接。两个滑轮通过转动力大小的变化来改变几何半径。发动机端滑轮旋转得越快,它的半径就越小;输出端旋转得越快,它的半径就越大。在它们自动运转的过程中,滑轮的半径由一套ECU控制的液压活塞来改变,滑轮本身由一根带有一对圆锥楔结构的花键轴构成。当这对圆锥楔越接近,缠绕在它们上面的皮带旋转半径就越大;同理,当它们隔得越开,缠绕在它们上面的皮带的旋转半径就越小。

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           根据之前我们介绍的齿轮啮合原理,如果飞轮端滑轮半径大而输出端滑轮半径小,那么就相当于齿轮变速箱的低速挡。当汽车开始加速,两个滑轮通过皮带不断地改变旋转半径,最终使飞轮端半径最大而输出端半径最小。通过这种方式便能达到连续无级的变速--因为没有齿轮的接替结合,只有钢带的直径变化而达到变速的作用。

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           目前日产使用的拥有子行星齿轮的CVT无级变速箱

           而目前最为先进的CVT无级变速箱则采用了传统的链条模式配合子行星齿轮,这套变速箱结构在日产上被率先采用,第一款使用它的是日产新阳光。其实对于它来说,其最大的变化就是子行星齿轮组的介入,按照原理来讲,它可以简单的看成一台CVT无级变速箱和一台自动变速箱的结合,在得到良好经济性的同时也可以得到良好的驾驶感。但原理毕竟是原理,使用起来其还是有着些许的差距。

           四、时下市场上共有几种变速箱?

           记得在上世纪90年代末期,中国汽车市场上大部分的车型还使用的是手动变速箱,在那时一款任何一款自动变速箱车型都会被人们视为一辆很高端的车型。

           然而随着汽车技术的发展,它们身上所搭载的变速箱也在不断地推陈出新,无论是手动变速箱还是自动变速箱都有了它们全新的家族成员。

           在手动变速箱方面,由于其已经有着十分成熟的技术,所以在它的发展方面其有着一定的难度,各大厂家基本上也只是在挡位的数量上推出着全新的产品。在时下市场上较为流行的手动变速箱无非有两款,一款是五速手动变速箱,一款是六速手动变速箱。从实际驾驶时这两款变速箱所带给驾乘者的感受基本相同,只是由于六速手动变速箱多出了一个挡位,更小的尺比让其可以在车辆高速时得到更低的发动机转速,以达到更好的燃油经济性。

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           大众著名的MQ系列手动变速箱

           而与手动变速箱相比,自动变速箱在这些年的发展就要显得十分快速了。首先它在追求着挡位数量增加的同时也将手动换挡模式融入其中,从而推出了手自一体变速箱,这样一来在拥有了自动变速箱舒适性和便利性的同时也保持了手动变速箱所带来的驾驶感。

           对于自动变速箱而言,它的起源要追溯至1940年,在当时美国通用汽车推出 Hydra-Matic 全自动变速箱,随后不但大规模搭配在奥尔莫比兹和凯迪拉克车型上,更借助二战之机,被装备在 M5 Stuart 和 M24 ChaFFee 两款轻型坦克上。

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           六速手自一体变速箱中来自爱信品牌最为著名

           通过战场的磨练,通用 Hydra-Matic 自动变速箱的技术越来越成熟。或许是因为二战中,美国与欧洲的军事合作,使欧洲人了解到Hydra-Matic自动变速箱的优异表现,从而认可了自动变速箱。战后,竟然有不少欧洲汽车厂家开始使用自动变速箱。

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           福特的PowerShift双离合变速箱

           在自动变速箱稳步发展的今天,以大众集团为代表的欧洲汽车品牌也各自推出了更加高端的自动变速箱,即双离合自动变速箱,只是由于品牌的不同,它们有着不同的叫法。什么power shift、DSG、PDK等,这些都是双离合变速箱的典型代表。

           不过在这里我要说的是,双离合变速箱并不是由德国人发明,也不是在刚刚出现的产物,与自动变速箱一样,它也是上世纪的产物。双离合技术是1939年由法国人阿道夫·加尔奇(Adolphe Kégresse)首先提出的,最初是希望应用于当时的雪铁龙Traction车型,这个时间甚至比自动变速箱的诞生时间都要早。

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           保时捷PDK双离合变速箱

           也许很大一部分人会认为双离合变速箱是基于自动变速箱研发而成,这种想法是错误的,其实无论是哪个厂家的双离合变速箱都是基于手动变速箱研发而成。

           双离合变速箱的内部含两台自动控制的离合器,由电子控制及液压推动,能同时控制两台离合器的运作。当变速器运作时,一组齿轮被啮合,而接近换挡时,下一组挡段的齿轮已被预选,但离合器仍处于分离状态;当换挡时,一台离合器将使用中的齿轮分离,同时另一台离合器啮合已被预选,在整个换挡期间能确保最少有一组齿轮在输出动力,从而不会出现动力中断的状况。为配合以上运作,它的传动轴运动时被分为两部分,一为实心的传动轴,另一为空心的传动轴。实心的传动轴连接了1、3、5及倒挡,而空心的传动轴则连接2、4及6挡,两台离合器各自负责一根传动轴的啮合动作,引擎动力便会由其中一根传动轴做出无间断的传送。

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           大众DSG双离合变速箱

           简单的来说,我们可以将一个双离合变速箱看成是两个手动变速箱的组合,其中七个或八个挡位分别由两部分控制,相互交替工作,从而完成挡位的切换和对车辆燃油经济性等方面的控制。

           以大众品牌所使用的DSG双离合变速箱为例,我们知道它拥有着两款双离合变速箱,一款六速干式双离合变速箱,一款七速干式双离合变速箱,它们二者由两个不同的制造商提供,六速湿式双离合变速箱由瑞典的博格华纳公司提供,而七速干式双离合变速箱则有德国舍弗勒集团旗下的LuK公司提供。

           当然,双离合变速箱也不是只有在进口或合资车型上才拥有,在去年身为自主品牌的比亚迪汽车也研发出了自己的双离合变速箱。虽然在我们测试搭载这台变速箱的速锐车型时,发现发动机与变速箱的匹配还存在着些许的不足,但从技术方面来讲比亚迪已经迈出了十分重要的一步,从“没有”到“有”是一个本质的变化。

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           比亚度速锐上配备的双离合变速箱

           在双离合变速箱迅猛发展的今天还有一种变速箱也被厂家们所钟爱,更确切的说钟爱这一类变速箱的大部分是日系汽车厂家,这种变速箱就是CVT无级变速箱。对于这种变速箱,我们早期接触的应该是在上一代的本田飞度车型上,在当时国内消费者对于这套变速箱还没有很全面的认识,大部分人都认为其与传统的自动变速箱一样,大大忽视了它在节油性和舒适性方面的帮助。

           正如其名,CVT所能实现的无级变速功能便是自动变速器和手动变速器梦寐以求但是却永远也不能实现的。CVT无极变速器可以在一定传动比范围内能线性的调节传动比,如果让自动变速器和手动变速器来实现相似的效果那便需要无数个档位才能实现,庞大的齿轮系统在工程上完全不可行的。抛弃齿轮传动结构正是CVT无极变速器突破“小巷思维”的灵感。

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           凯美瑞混动版车型上所使用的CVT无级变速箱

           CVT的传动结构与原理很简单:它由两个锥型盘和一条钢带组成。锥型盘就是由两个圆锥型的盘片组合在一起形成一个带V型槽的驱动盘,在行驶中,CVT变速器会根据车速和路况自动调整两个锥型盘的工作直径便可以连续的改变变速比,实现无极变速。CVT最大的优势便在于它可以连续可变传动比,搭载CVT无级变速器的车型在加速时,车速表与转速表同时上升,当转速表达到最大值时即达到最高车速,整个加速过程平缓无任何冲击。

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           讴歌ILX上使用的CVT无级变速箱

           相比自动变速器与手动变速器而言,CVT最大的优势便在于它可以连续可变传动比,而自动变速器与手动变速器作为有级变速器则只能在几个固定的速比上工作。在实际驾驶中,CVT无极变速器所带来的感受是完全不同的。与自动变速器和手动变速器每次换挡后,发动机转速都会有几千转陡降的特性相比,搭载 CVT无级变速器的车型在加速时,车速表与转速表同时上升,当转速表达到最大值时即达到最高车速,整个加速过程平缓无任何冲击。这一加速期间,发动机转速不会发生下降,而CVT无级变速器则在默默无闻的不断改变传动比,从而使传动系统与发动机一直保持最佳匹配。正是因为CVT这一独特特性,在燃油经济性与动力性方面,CVT都超出自动变速器与手动变速器。

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           Jeep指南者上使用的CVT无级变速箱

           自动变速器和手动变速器在每次换挡后,发动机转速都会有几千转陡降的特性而匹配CVT无极变速器时,整个加速过程发动机转速都不会发生下降正是因为CVT这一独特特性,在燃油经济性与动力性方面,CVT都超出自动变速器与手动变速器。

           当然,CVT无级变速箱也有着自己的不足,那就是由于采用了链条的传递方式,它在动力传递时容易发生一定的打滑现象,这种打滑现象在一定程度上影响了变速箱对动力的传递性,而这也是其相比于传统的自动变速箱最大不足。

           五、自动变速箱挡位越多不一定越好,合适才是最好

           现在每个厂家都针对自己不同的车型都配备了不同的变速箱,除手动变速箱和自动变速箱的区别外,变速箱的挡位也有着不同,四速、五速、六速甚至是七速、八速甚至九速自动变速箱都已经有厂家开始配备了,然而面对它们我们到底应该如何选择呢?难道真的是挡位越多越好吗?

           其实我们一般所说的挡位说白了就是在变速箱中的几个齿轮所组成的,大家一定都骑过变速山地车,在山地车的后轮上都有几个大小不一的齿轮,而在汽车的变速箱中也有类似于这样的齿轮,车辆同样是通过这些齿轮来进行变速的。

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           而对于这些齿轮多少的选择也就是对与变速箱挡位的选择,其实车辆行驶时每一个挡位都有两个齿轮在为其服务,一个主动齿轮,一个从动齿轮,而每两个齿轮之间都有齿比,这些齿比的大小才是每个变速箱最为重要的细节。

           我们还是用变速山地车为例,对于一辆拥有12速的变速山地车(前面两个齿轮,后面六个齿轮)而言,一挡,也就是前面最大齿轮,后面最小齿轮时的挡位,是前后齿轮比最大的挡位,这种挡位下车辆的加速会很好,但同时汽车人需要花费的力气也是最大的,而在汽车变速箱中一挡采用的也是这种配备,主动齿轮远远大于从动齿轮,以获得最大的车辆扭矩。而当车辆以高速行驶时主动齿轮则要远远小于从动齿轮,这样一来可以提供更好的燃油经济性,但在加速方面就会稍显不足。

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           所以自动变速箱具有几个挡位是不重要的,最重要的是每个挡位之间主动齿轮和从动齿轮之间的比值设定,对于四速自动变速箱和六速自动变速箱而言,它们之所以挡位不同就是因为工程师们在四速变速箱从动轮的3号轮与4号轮之间多提供了两个齿轮,以提供更蜜的齿比、更平顺的换挡感受以及更好的燃油经济性。

           我不得不承认在自动变速箱中,变速箱的挡位越多,在行驶时车辆在换挡平顺性和燃油经济性方面的表现会越好,但是这些良好的表现势必还要同车辆的价格来做一下比值吧?性价比高的才是消费者最需要的!

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           不得不承认丰田在四速手自一体变速箱的调校上较为出色

           如果在其他条件都相同的情况下,一辆搭载着六速自动变速箱的车型售价为十二万元,而另一款搭载五速自动变速箱的车型售价则为八万元的话,那么我建议更多的消费者选择那辆配备五速自动变速箱的车型,因为仅从变速箱的角度来说的话,它的性价比更高。

           所以在我看来车辆搭载几速变速箱并不重要,重要的是变速箱的齿比和发动机是否得到了更好的匹配,如果匹配不合理的话,那就是装上一个十速自动变速箱也是徒劳。

           发展趋势:欧美企业坚持自动变速箱,日系企业大量使用CVT无级变速箱

           从目前汽车市场的发展来看,手动变速箱已经只有那些极致追求车辆驾驶感的消费者才会去追求,甚至如三菱EVO、BMW M3这样的车型都已经采用了双离合变速箱,从这个角度来看双离合变速箱将会成为今后的发展方向。

           但在今年“3.15”之后,大众的双离合变速箱似乎成为了一个两难的选择,它的稳定性和它的技术性成为了两个很直接的对立面。也正是因为它在稳定性方面的不足,让消费者对它有了一定的怀疑,而这种怀疑则让大众开始重新拾回六速手自一体变速箱,相比之下自动变速箱的可靠性和稳定性显得更加突出。

           不过,也不是所有双离合变速箱的可靠性都不好,同样出自大众汽车集团的保时捷所采用的PDK双离合变速箱在可靠性上就要比大众品牌所采用的DSG双离合变速箱好得多。这也就说明了其实双离合变速箱是可以得到良好可靠性的。

           当然,如果你对双离合变速箱还是不放心的话,那么现在那些多挡位的自动变速箱则是一个可靠、稳定的选择对象。随着BMW全系搭载八速手自一体变速箱之后,越来越多的品牌开始使用多挡位的手自一体变速箱,甚至在此次上海车展上,Jeep也将自己搭载九速手自一体变速箱的全新车型自由光带入了国内汽车市场,这一行为充分表明了在这些品牌看来手自一体变速箱还是它们的主要使用对象。

           与欧美车企不同,日系汽车企业在目前已经越来越多的使用CVT无级变速箱,特别是对于丰田和日产而言,大面积搭载CVT无级变速箱的车型已经在市场上全面销售,而与那些搭载自动变速箱和双离合变速箱的车型相比,这些车型确实在燃油经济性上有着一定的优势,并且在驾驶时由于没有了齿轮间的转变,它在舒适性也有着很好的保证。

           从目前的情况来看,欧美车企有一部分在努力发展着自己的双离合变速箱事业,而另一部分企业则依旧保持着对于传统手自一体变速箱的钟爱,而无论是双离合变速箱还是手自一体变速箱它们在日常驾驶中并不会给你带来很大的差异。而对于以节能为最大目标的日系企业来说,使用对燃油经济性帮助更大的CVT无级变速箱是它们宗旨,细细算来目前几乎所有的日系品牌都有着自己旗下使用CVT无级变速箱的车型。

           看了这么多关于变速箱的分析与介绍,我想一定会有一部分人已经晕了,如此多的变速箱的种类,到底我们应该选择哪一款更好呢?实话实说,变速箱并没有好与不好之分,正如选车一样,选择一款适合自己的变速箱才是最重要的。

           追求驾驶乐趣,寻求与车辆性能零距离接触的消费者:

           对于这一类消费者我的建议是:要想得到最大的驾驶乐趣,那么手动变速箱是必须的选择,那种简单粗暴所带来的直接感是任何一款自动变速箱都无法带来的。

           想要体验驾控感,但又需要满足车辆在城市中走走停停的消费者:

           对于这一类人群而言,他们的座驾除了拥有让他们偶尔需求刺激的功能外,还兼顾着城市中代步的作用,所以对于这一类人而言,最适合他们的无非是双离合变速箱或者自动变速箱,因为它们可以将车辆的性能与驾驶者的需求良好的融合到一起。

           当然我上面说的是“或者”,因为目前双离合变速箱可谓是在风口浪尖上,如果你对它的稳定性抱有怀疑态度的话,那么你还是踏踏实实地选择手自一体变速箱更加稳妥。

           大部分时间在城市中游走,更加在乎车辆燃油经济性的消费者:

           这一类消费者的目的是最为纯粹的,任何驾驶感和刺激感他们都不需要,在他们看来最重要的就是车辆的油耗,得到一个更低的油耗比任何事情都重要。这样一来,选择搭载CVT无级变速箱的车型可谓是更加务实的选择,CVT无级变速箱让发动机在经济转速下连续工作的特点可以更大程度的满足他们得到低油耗的愿望。
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