گیربکس E-CVT چیست و چه تفاوتی با CVT معمولی دارد؟

CVT مخفف Continuously Variable Transmission به معنای انتقال قدرت با ضریب متغیر پیوسته است. برخلاف گیربکس‌های دستی و اتوماتیک سنتی که دارای دنده‌های گسسته (مثلاً ۶، ۸ یا ۱۰ دنده) هستند، CVT می‌تواند نسبت انتقال قدرت را به‌صورت نامحدود در یک بازه مشخص تغییر دهد. این مزیت باعث می‌شود موتور همیشه در محدوده بهینه دور کار کند و مصرف سوخت کاهش یابد.

ساختار اصلی یک گیربکس CVT شامل دو پولی مخروطی با عرض متغیر و یک تسمه یا زنجیر فولادی است. وقتی قطر مؤثر پولی ورودی و خروجی تغییر می‌کند، نسبت انتقال قدرت نیز به‌صورت پیوسته تنظیم می‌شود. این طراحی باعث می‌شود که خودرو بدون انتقال دنده با لغزش دنده یا نقاط تعویض گسسته مواجه شود و شتاب‌گیری یکنواخت و روانی را تجربه کند.

مزایای مهم این نوع گیربکس عبارت‌اند از:

• شتاب‌گیری یکنواخت بدون تعویض دنده محسوس
• بهبود مصرف سوخت نسبت به گیربکس های اتوماتیک‌ سنتی
• سازگاری با موتورهای احتراق داخلی کوچک و کم‌مصرف

از سوی دیگر، گیربکس CVT معمولی با چالش‌هایی نیز روبه‌روست که به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم:

• احساس کش‌سانی در شتاب‌گیری‌های شدید که به دلیل عدم وجود نقاط تعویض محسوس است.
• حدود تحمل قدرت؛ یعنی در برابر نیروهای بالای موتور (مثلاً در خودروهای سنگین یا قدرتمند) ممکن است عملکرد مطلوب نداشته باشد.
• پتانسیل سایش بیشتر تسمه و نیاز به نگهداری ویژه.

به‌طور خلاصه باید گفت گیربکس CVT سیستم مکانیکی ساده‌ای دارد و در خودروهای بنزینی و شهری بسیار کاربردی است، زیرا مصرف سوخت بهتر و رانندگی نرم‌تری ارائه می‌دهد.

اصطلاح E-CVT مخفف Electronic Continuously Variable Transmission است، اما این عبارت می‌تواند گمراه‌کننده باشد، زیرا این نوع گیربکس اساساً با گیربکس CVT معمولی متفاوت است و در واقع یک سیستم الکترونیکی و الکتریکی مدیریت انتقال قدرت است که عمدتاً در خودروهای هیبرید به کار می‌رود.

برخلاف گیربکس CVT معمولی که از تسمه و پولی بهره می‌برد، E-CVT از مجموعه چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای، موتورهای الکتریکی و واحد کنترل الکترونیکی تشکیل می‌شود. در این سیستم، موتور احتراق داخلی، موتورهای الکتریکی و باتری به‌صورت هماهنگ با یکدیگر کار می‌کنند تا قدرت ترکیبی را به چرخ‌ها منتقل کنند. این سیستم در عمل به یک دستگاه تقسیم قدرت (PSD) تبدیل می‌شود که می‌تواند بخش‌های مختلف انرژی را به چرخ‌ها، باتری یا به موتور الکتریکی مدیریت کند.

در حقیقت، E-CVT نسبت انتقال پیوسته را نه با مکانیسم تسمه‌ای بلکه با الگوریتم‌های نرم‌افزاری و ترکیب نیروهای الکتریکی و مکانیکی فراهم می‌کند. این فناوری به ویژه در خودروهای هیبریدی مانند تویوتا پریوس و لکسوس هیبرید متداول است.

این نوع گیربکس در خودروهای هیبریدی به کار می‌رود تا مصرف سوخت، انتشار آلاینده‌ها و راندمان سیستم انتقال قدرت را بهینه کند. این نوع سیستم می‌تواند در سرعت‌های پایین، بیشتر نیرو را از موتور الکتریکی تأمین کند و در سرعت‌های بالاتر آن را با موتور احتراق داخلی ترکیب کند.

ساختار و اجزا

در گیربکس CVT، نسبت انتقال با تسمه و پولی به‌صورت مکانیکی ایجاد می‌شود و بنابراین قطعات مکانیکی بیشتری درگیر هستند؛ اما E-CVT از چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای و موتورهای الکتریکی بهره می‌برد و قطعات متحرک کمتری دارد.

نحوه کنترل و عملکرد

در CVT کنترل نسبت انتقال به‌صورت پیوسته توسط تغییر در قطر پولی‌ها انجام می‌شود و معمولاً یک کنترل هیدرولیکی برای تنظیم فشار تسمه و پولی‌ها وجود دارد. در مقابل، گیربکس E-CVT کنترل را با استفاده از الگوریتم‌های الکترونیکی پیچیده و ارتباط میان موتور الکتریکی و موتور احتراق داخلی انجام می‌دهد.

کارایی در مصرف سوخت و عملکرد

گیربکس E-CVT به دلیل استفاده از موتورهای الکتریکی و مدیریت هوشمند نیرو، معمولاً در خودروهای هیبریدی بهره‌وری انرژی بالاتری نسبت به CVT معمولی ارائه می‌دهد، زیرا می‌تواند از انرژی الکتریکی به‌طور بهینه‌تری استفاده کند و در راندمان کلی سیستم انتقال قدرت تأثیرگذار باشد.

احساس رانندگی و هدایت نیرو

هرچند هر دو سیستم می‌توانند احساس رانندگی نرم و بدون تغییر دنده محسوس فراهم کنند اما تفاوت حس رانندگی حاصل از آن‌ها اندکی متفاوت است. در گیربکس CVT معمولی، ممکن است راننده اثر کش‌سانی یا صدای یکنواخت موتور را تجربه کند، درحالی‌که گیربکس E-CVT به دلیل هماهنگی بهتر میان نیروها، پاسخ بهتر و کارایی مناسب‌تری در مسیرهای شهری ارائه می‌دهد.

• رانندگی بسیار نرم بدون تعویض دنده محسوس
• بهینه‌سازی مصرف سوخت نسبت به گیربکس‌های اتوماتیک سنتی
• ساختار نسبتاً ساده‌تر نسبت به گیربکس‌های چندسرعته سنتی

• تحمل محدود نیرو و مناسب خودروهای قدرتمند نیست
• ممکن است صدای موتور یکنواخت باشد
• نیاز به نگهداری و سرویس تخصصی

• بهره‌وری انرژی بالاتر در خودروهای هیبریدی
• بدون تسمه یا زنجیر، استهلاک کمتر
• پاسخ بهتر در رانندگی شهری و ترکیبی

• پیچیدگی ساخت و هزینه تولید بالاتر
• وابستگی به سیستم‌های الکترونیکی و نیاز به نگهداری تخصصی
• طراحی ویژه که فقط در سیستم‌های هیبریدی منطقی است

با حرکت صنعت خودرو به سمت استفاده از قوای محرکه هیبریدی و برقی، نقش گیربکس E-CVT به‌مراتب پررنگ‌تر از گذشته شده است. این فناوری نه تنها مصرف سوخت کمتر و آلایندگی پایین‌تر را فراهم می‌کند، بلکه با اتصال به سیستم‌های پیشرفته مدیریت انرژی، می‌تواند نقش مهمی در توسعه خودروهای آینده ایفا کند.

همچنین با بهبود فناوری باتری‌ها و ادغام بیشتر سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی در خودرو، انتظار می‌رود که نسخه‌های پیشرفته‌تری از گیربکس E-CVT توسعه یابند که قابلیت‌های بهتر و کاربردهای گسترده‌تری در خودروهای هیبریدی و تمام برقی داشته باشند.

اگرچه نام‌های CVT و E-CVT به‌ظاهر مشابه به نظر می‌رسند، اما این دو فناوری در ماهیت، ساختار و عملکرد تفاوت‌های بنیادین دارند. CVT یک سیستم انتقال قدرت مکانیکی با نسبت متغیر پیوسته است، درحالی‌که E-CVT یک سیستم پیشرفته الکترونیکی و الکتریکی است که در خودروهای هیبریدی به کار می‌رود و از موتورهای الکتریکی، چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای و کنترل‌های نرم‌افزاری بهره می‌برد تا انتقال قدرت بهینه‌تری فراهم کند.

هر دو فناوری جایگاه خود را در صنعت خودرو یافته‌اند، اما با توجه به روند نوین برقی سازی، گیربکس E-CVT به‌عنوان بخشی از اکوسیستم خودروهای هیبریدی و الکتریکی آینده اهمیت بیشتری می‌یابد.