Jedna przekładnia planetarna, dwa silniki elektryczne i brak pasków czy stożkowych kół pasowych. Skrzynia eCVT oferuje teoretycznie nieskończoną liczbę przełożeń i możliwość utrzymywania silnika w idealnym zakresie pracy. Dlaczego to kierowcy są powodem, dla którego nie wykorzystuje się jej pełnego potencjału?
fot. unsplash.com
W świecie przekładni samochodowych przyzwyczajono się do kompromisów. Klasyczny automat, dwusprzęgłowa DSG czy manual operują zestawem stałych przełożeń, które zmuszają silnik do pracy w szerokim zakresie obrotów. Efektywność i maksymalna moc pojawiają się tylko przez chwilę, zanim konieczna staje się zmiana biegu.
eCVT, czyli elektronicznie sterowana przekładnia bezstopniowa, rozwiązuje ten problem w sposób zaskakująco elegancki. Zamiast rozbudowanych pakietów sprzęgieł i wielu kół zębatych wykorzystuje pojedynczą przekładnię planetarną oraz dwa silniki elektryczne. W praktyce oznacza to zupełnie inne podejście do przenoszenia napędu i zarządzania obrotami.
Jeden zestaw kół zębatych, nieskończona liczba przełożeń
Sercem eCVT jest pojedyncza przekładnia obiegowa. Silnik spalinowy połączony jest z nośnikiem satelitów, silnik trakcyjny z kołem pierścieniowym, a drugi silnik elektryczny – pełniący rolę rozrusznika i generatora – z kołem słonecznym. Nie ma tu pasków ani stożków znanych z klasycznych CVT.
W tradycyjnej przekładni planetarnej jeden element jest wejściem, drugi wyjściem, a trzeci zostaje zablokowany, co daje konkretne, stałe przełożenie. W eCVT sytuacja wygląda inaczej – dwa elementy są aktywnie napędzane. Zmieniając prędkość obrotową silnika elektrycznego połączonego z kołem słonecznym, można płynnie modyfikować prędkość wyjściową bez zmiany obrotów silnika spalinowego.
Efekt jest kluczowy: przełożenie nie jest skokowe, lecz ciągłe. W zakresie możliwości silników elektrycznych można uzyskać dowolną relację między prędkością obrotową silnika a prędkością kół. To właśnie w tym sensie mówi się o „nieskończonej” liczbie biegów.
fot. unsplash.com
Silnik w optymalnym stanie: moc albo oszczędność
Klasyczna skrzynia zmusza silnik do wchodzenia na wysokie obroty przy przyspieszaniu i do pracy poniżej optymalnego punktu przy jednostajnej jeździe. eCVT rozdziela prędkość obrotową silnika od prędkości jazdy. To fundamentalna różnica.
Podczas spokojnej jazdy jednostka spalinowa może utrzymywać niskie, najbardziej efektywne obroty, podczas gdy przekładnia poprzez odpowiednie sterowanie silnikami elektrycznymi dostosowuje prędkość kół. Gdy potrzebna jest maksymalna moc, silnik może zostać utrzymany w punkcie szczytowej wydajności, bez „wspinania się” po kolejnych biegach.
W praktyce oznacza to możliwość jazdy, w której silnik pracuje długo w optymalnym zakresie, zamiast nieustannie przechodzić przez mniej efektywne obszary mapy. To właśnie dlatego hybrydy wykorzystujące eCVT potrafią osiągać imponującą sprawność w ruchu miejskim i przy stałych prędkościach.
Prostota, funkcjonalność i… kierowcy
Z punktu widzenia mechaniki eCVT jest konstrukcją zaskakująco prostą. Brak klasycznych pakietów sprzęgieł, wielostopniowych przekładni czy skomplikowanych układów hydraulicznych oznacza mniej elementów odpowiedzialnych za fizyczną zmianę biegów. Ruch realizowany jest poprzez zarządzanie prędkościami obrotowymi trzech elementów przekładni planetarnej.
Układ umożliwia jazdę wyłącznie na silniku elektrycznym, rozruch silnika spalinowego bez klasycznego rozrusznika, ładowanie akumulatora na postoju, odzysk energii podczas hamowania, a nawet jazdę wstecz bez osobnego biegu wstecznego – wystarczy odwrócić kierunek obrotów silnika trakcyjnego.
Najczęściej podnoszoną wadą pozostaje tzw. efekt „gumowej taśmy”. Gwałtowne wciśnięcie gazu może skutkować szybkim wzrostem obrotów silnika bez natychmiastowego przyrostu prędkości, co odbierane jest jako nienaturalne, a ludzie nie lubią wielkich zmian. Wystarczy spojrzeć na popularną niechęć do samochodów elektrycznych. Kierowcy przyzwyczajeni do klasycznych przekładni stopniowych podchodzą do skrzyń eCVT z pewną dozą nieufności. Wychodząc im na przeciw producenci samochodów programują te skrzynie tak, aby ich praca jak najbardziej przypominała dobrze znane przekładnie stopniowe, co dzieje się kosztem ich największych zalet.
Mimo to eCVT pozostaje jednym z najbardziej eleganckich przykładów wykorzystania mechaniki i elektroniki w służbie sprawności.