Skrzynia CVT to bezstopniowa przekładnia, którą upodobali sobie w znacznym stopniu japońscy producenci. Jej praca jest bardzo charakterystyczna i nie sposób pomylić jej z żadną inną skrzynią biegów. Wpływa na to głównie automatyczne dobieranie bardzo precyzyjnego przełożenia (ale nie biegów) do aktualnego zapotrzebowania silnika.
Skrzynia CVT — spis treści
To wszystko oznacza, że w teorii skrzynia CVT to absolutnie najlepszy typ przekładni, który można zastosować w samochodzie z silnikiem spalinowym. Dzięki niej motor działa przez sto procent czasu na takich obrotach, w jakich „najlepiej się czuje”, a co za tym idzie, jest najbardziej ekonomiczny. W teorii, bo w praktyce może to wyglądać nieco inaczej. Szczególnie jeśli rozmawiamy o dość słabych samochodach bez dużego układu hybrydowego (HEV), takich jak testowany przez nas Suzuki Swift CVT z miękką hybrydą.
Skrzynia CVT: krótka historia i działanie przekładni
Chociaż skrzynię bezstopniową możemy dziś kojarzyć głównie z japońskimi producentami, takimi jak Toyota, czy właśnie Suzuki, to jej prawdziwe korzenie są nam znacznie bliższe. Po raz pierwszy patent na CVT (Continously Variable Transmission) przedstawili w 1958 roku Holendrzy z firmy DAF, dziś znanej głównie z aut ciężarowych, a wówczas parającej się jeszcze samochodami osobowymi. Ponieważ sprzedaż „osobówek” nie była dla marki opłacalna, cały dział (razem z patentem) sprzedano wówczas Volvo. Szwedzi nie zawahali się skorzystać z nowoczesnego wynalazku i zainstalowali go w zaczerpniętym od DAF-a modelu 600 przebrandowanego na Volvo 300. To właśnie wtedy świat po raz pierwszy miał szansę realnie zetknąć się z bezstopniową przekładnią w samochodach.
Warto też dodać, że skrzynia CVT jest od dawna popularna również w jednośladach. W 1910 roku pierwszy raz zainstalowała ją w motocyklu firma Zenith. Dotąd jest to często wykorzystywana przekładnia także w skuterach.
Skrzynia CVT: jak to działa?
Działanie skrzyni CVT można w prosty sposób porównać z przerzutkami w rowerze, tylko że liczby przerzutek jest poniekąd „nieskończenie wiele”. Za przeniesienie napędu w przekładni odpowiadają dwa koła, na których występują po dwa ruchome stożki. Te koła połączone są pasem lub łańcuchem, a gdy zbliżają się do siebie, średnica robocza, na których pracuje pasek (lub łańcuch) zmienia się, co wpływa na przełożenia. Jeśli uproszczony opis wydaje się wam w dalszym ciągu zbyt skomplikowany, to zerknijcie na poniższą animację, by go sobie zobrazować:
W podstawowych skrzyniach CVT za ruch kół odpowiadał cały system hydrauliczny, napędzany przez ciśnieniową pompę oleju. Wtedy właśnie wciśnięcie gazu spowoduje wzrost ciśnienia oleju, który poskutkuje przesunięciem pasa/łańcucha po stożku, zmieniając przyłożenia momentu obrotowego.
Praktyczna reakcja jest bardzo prosta: kierowca wciska gaz, silnik zwiększa swoje obroty i po przekroczeniu pewnego obciążenia wywołuje reakcję skrzyni biegów, która zmniejsza przełożenie (płynnie poprzez stożki) i samochód się rozpędza. To wszystko powoduje, że kierowca w rzeczywistości musi odczekać chwilę na reakcję ze strony pojazdu, który przyspiesza z opóźnieniem.
Dziś w sporej części samochodów stosuje się również sterowanie elektroniczne, które wypiera klasyczną mechanikę, dlatego to opóźnienie może być mniej odczuwalne. Nad rozwojem skrzyni CVT stale pracuje Toyota, a owocem pracy japońskiej marki jest przekładnia planetarna e-CVT. Ostateczne jej działanie jest bardzo podobne, co w klasycznym CVT, ale z tą różnicą, że przekładnia planetarna podziela moment obrotowy między koła i generator. Ten ostatni z kolei dostarcza prąd do akumulatora pojazdu, z którego zasilany jest dodatkowy silnik elektryczny w samochodzie hybrydowym. Poza e-CVT Toyota opracowała także Direct Shift-CVT, do którego dodano kilka kół zębatych odciążających przekładnię pasową podczas ruszania i początkowej fazy przyspieszania. Efekty są co najmniej świetne: skrzynia ta pozwala na początkową dynamikę porównywalną ze skrzynią manualną, jest zdecydowanie mniejsza i ma szerszy zakres pracy na wysokich przełożeniach.
Klasyczna przekładnia CVT teoretycznie jest w stanie dobrać dokładnie takie przełożenie, które jest aktualnie potrzebne. Po wciśnięciu pedału gazu do końca dobiera moment gwarantujący najlepsze osiągi. W trakcie spokojnej jazdy z kolei pozwala na pracę silnika na najlepszych dla niego obrotach.
Są kwestie, które dla mnie skreślają CVT
Moim „ale” będzie podkreślenie „teoretycznie” w poprzednim akapicie. Moje doświadczenia były takie, że przekładnia rzeczywiście dość szybko znajduje optymalnie obroty do ekonomicznej jazdy, ale tylko ze stałą, najlepiej miejską lub podmiejską prędkością (do 90 km/h). Tak jest w przypadku Suzuki Swifta, który ostatecznie po teście w różnych warunkach spalił więcej niż swój odpowiednik z manualną skrzynią biegów.
Podczas korzystania ze skrzyni CVT męczyła mnie też dynamika samochodu. Zdaję sobie jednak sprawę, że w różnych samochodach może być ona zupełnie inna i każda tego typu skrzynia wymaga również obycia. Moje przygody jednak są obfite w widoczną trudność w przyspieszaniu samochodu względem analogicznego Swifta ze skrzynią manualną, czy to podczas wyprzedzania, czy to na pasie rozbiegowym autostrady. Dużo mniej odczułem ten problem w samochodzie z mocną hybrydą Plug-In.
To też wpływa na kolejną wadę. Wyższe prędkości samochodu (nawet powyżej 120, czyli prędkość autostradowa w Polsce) powodują nieprzyjemnie wysokie obroty silnika, wywołują charakterystyczne „wycie” skrzyni oraz wpływają bardzo negatywnie na spalanie (nawet do 2-3 litrów/100 kilometrów więcej w trasie). To właśnie przemieszczanie się obwodnicą głównie powoduje znaczny wzrost spalania w Swifcie, ale nie tylko. Podobna bolączka dotyczy też każdej klasycznej hybrydy z zainstalowanym CVT, które wymusza na napędzie jazdę na wysokich obrotach silnika spalinowego.
Te wszystkie kwestie powodują, że skrzynia CVT w samochodach to jedno z najmniej lubianych przeze mnie rozwiązań. O ile jazda miejska potrafi przynieść dość dobry wynik spalania, czerpać przyjemność z komfortowej jazdy z „automatem” i bardzo nie przeszkadza, o tyle jakiekolwiek słabsze auto z CVT sprawia wrażenie pozbawionego jakiejkolwiek dynamiki. Problem jest znacznie mniej odczuwalny w przypadku aut hybrydowych, wspieranych silnikiem elektrycznym oraz po prostu nieco mocniejszych modeli, które przy wyższych prędkościach mają swój wygodny zakres obrotów znacznie niżej na obrotomierzu, niż silniki o przeciętnej liczbie koni mechanicznych. Należy jednak pamiętać, że skrzynia CVT jest mało odporna na wysoki moment obrotowy.
Skrzynie CVT niewątpliwie mają swoich fanów, którzy cieszą się jazdą bezstopniową, przypominającą nieco charakterystykę pracy samochodu elektrycznego. Jednak uważam, że warto rozejrzeć się za alternatywą, szczególnie jeśli wybierany przez was model może wam zagwarantować wybór. Tak też jest w przypadku Swifta, który z manualną skrzynią biegów po prostu jeździ lepiej, mniej kosztuje i oferuje najwyższą wersję wyposażeniową.
fot. Depositphotos/gerasimov