تفاوت گیربکس E-CVT با گیربکس CVT

ورود گیربکس ضریب متغیر CVT در مقیاس تولید انبوه به چرخه صنعت خودروسازی جهان در نوع خود یک تحول به حساب می‌آید. اما این گیربکس کاربردی و ارزان‌قیمت بدون عیب و ایراد نبود. در بروشور معرفی بسیاری از خودروهای روز جهان، حتی در ایران و به‌خصوص در میان ماشین های هیبرید، واژه E-CVT در بخش مشخصات فنی گیربکس به چشم می‌خورد که باعث سردرگمی مخاطبان می‌شود.

گیربکس E-CVT چیست و چه تفاوتی با CVT دارد؟ آیا این دو نام متفاوت به یک نوع طراحی فنی گیربکس اشاره دارند؟ آیا E نشان‌دهنده کنترل الکترونیکی و کامپیوتری رفتار گیربکس CVT است؟ پس CVT چگونه کنترل می‌شود؟ جعبه دنده DHT چه نوع گیربکسی است و چه تفاوتی با eCVT دارد؟ ساختار طراحی جعبه دنده E-CVT بسیار متفاوت است و اختلاف فاحش با CVT دارد.

گیربکس E-CVT چیست؟

بیایید تا در همین ابتدای مقاله آب پاکی را بر روی دستان شما خواننده‌ها بریزیم. گیربکس E-CVT هیچ ارتباط و شباهت فنی به CVT ندارد. به عبارت دیگر، E-CVT یک گیربکس کاملا متمایز، با طراحی فنی کاملا متفاوت و عملکردی شبیه به گیربکس‌های اتوماتیک معمولی (AT) است که از دیدگاه طراحی و ساختار داخلی قطعات، به هیچ عنوان به گیربکس اتوماتیک ضریب متغیر (CVT) ارتباط و شباهتی ندارد. پس چرا حروف اختصاری CVT در این دو گیربکس مشترک است؟

شباهت در نامگذاری CVT

گیربکس CVT و eCVT از حروف اختصاری CVT برای واژگان Continuously Variable Transmission، به معنی گیربکس دائم در حال تغییر، بهره می‌گیرند که به تغییر دائمی ضریب دنده در این گیربکس‌ها اشاره دارد. از این رو در اصطلاح فنی فارسی از این گیربکس با نام «گیربکس ضریب متغیر» یاد می‌شود.

در نتیجه گیربکس eCVT در ساختار داخلی خود از یک مجموعه‌ مکانیکی متمایز استفاده می‌کند که از قضا با طراحی بخشی از گیربکس‌های AT مشترک است. رویه مورد استفاده در E-CVT به گونه‌ای است که بر اساس آن می‌تواند ضریب دنده و دور موتور را همواره تنظیم کند و در تناسب نگه دارد. ازاین‌رو از حروف اختصاری CVT نیز در نام‌گذاری این گیربکس اتوماتیک استفاده شده است.

در این گیربکس حرف E به معنای Electronically Controlled یا کنترل الکترونیکی رفتار گیربکس است. اگرچه گیربکس CVT نیز سیستم کنترل کامپیوتری دارد، اما افزودن حرف E به ابتدای نام این گیربکس به منظور مشخص کردن تمایز میان این دو جعبه دنده متفاوت انجام شده است. لازم به ذکر است که گیربکس eCVT با نام دیگر گیربکس DHT (Dedicated Hybrid Transmisson) یا گیربکس اختصاصی خودروهای هیبرید نیز شناخته می‌شود. همچنین در اصطلاح عمومی E-CVT را تحت عنوان Power Split یا تقسیم‌کننده نیرو نیز می‌شناسند. در صورت آشنایی و درک عملکرد این دست گیربکس‌ها، متوجه دلایل این نام‌گذاری خواهید شد.

مهم ترین تفاوت های گیربکس E-CVT با CVT

پیش از آن‌که به بررسی شیوه عملکرد و کاربرد E-CVT بپردازیم، ابتدا بهتر است به صورت تیتروار به تمایزهای این گیربکس با نسخه رایج CVT بپردازیم.

۱- گیربکس E-CVT فاقد پولی و زنجیر است.

۲- انتقال نیرو در E-CVT به کمک مجموعه دنده‌های سیاره‌ای (Planetary) انجام می‌شود.

۳- جعبه دنده E-CVT در خودروهای هیبرید به کار می‌رود.

۴- گیربکس eCVT همانند CVT، دور موتور را در بازه متناسب با بازدهی پیشرانه و سرعت خودرو نگه می‌دارد.

۵- جعبه دنده eCVT می‌تواند به‌صورت همزمان گشتاور ورودی از دو یا سه منبع نیرو را دریافت و کنترل کند.

۶- گیربکس E-CVT به‌صورت همزمان نقش دیفرانسیل را نیز بازی می‌کند.

نحوه عملکرد جعبه دنده E-CVT

در مقاله مربوط به توصیف عملکرد گیربکس‌های CVT بیان کردیم که این گیربکس‌ها، دارای دو جفت پولی (فولی) تنظیم‌شونده و یک تسمه یا زنجیر فولادی با طول همواره ثابت است. تغییر فاصله میان پولی‌های تنظیم‌شونده، تسمه یا زنجیر را بر شیب ملایم کله‌قندی پولی‌ها بالا و پایین می‌برد. این تغییر فیزیکی پیوسته، موجب بروز تغییر در اندازه اهرم شفت ورودی در برابر شفت خروجی (تغییر ضریب انتقال نیرو) می‌شود و ضمن به حرکت درآوردن خودرو، سرعت آن را نیز افزایش می‌دهد. توصیه می‌شود که برای درک بهتر عملکرد گیربکس CVT، مقاله انحصاری این گیربکس با عنوان «گیربکس CVT، نحوه عملکرد و مزایا و معایب آن» را مطالعه کنید.

در گیربکس E-CVT هیچ خبری از پولی و زنجیر نیست. در نتیجه E-CVT به یک مجموعه دنده سیاره‌ای یا جعبه دنده اپیسایکلیک (Epicyclic Gear Train) مجهز است. هر مجموعه گیربکس یا جعبه دنده اپیسایکلیک از ترکیب یک دنده حلقه‌ای (Ring Gear)، یک مجموعه دنده سیاره‌ای (Planet Gear Set) در اتصال به یک پایه و شفت مشترک و یک دنده خورشیدی (Sun Gear) دارای یک شفت انحصاری تشکیل شده است.

با ثابت در نظر گرفتن یکی از این سه عضو، دو عضو دیگر می‌توانند در تناسب یک ضریب دنده مشخص نسبت به یکدیگر حرکت کنند. از این رو هر گیربکس اپیسایکلیک می‌تواند به تنهایی ۳ ضریب دنده مجزا تولید کند. این نوع گیربکس اساس کار و شکل‌دهنده اجزای داخلی گیربکس‌های اتوماتیک معمولی (AT) است. زمانی که دو، سه یا چند مجموعه دنده سیاره‌ای (اپیسایکلیک) پشت سر هم قرار بگیرند، می‌توانند تا ۱۰ ضریب دنده متفاوت و در نتیجه یک گیربکس ۱۰ سرعت اتوماتیک را تشکیل دهند. اما E-CVT تنها به یک گیربکس اپیسایکلیک مجهز است.

اگر خاطرتان باشد، در توضیح تمایزهای اساسی گیربکس E-CVT با جعبه دنده CVT به‌صورت خلاصه بیان کردیم که E-CVT می‌تواند به‌صورت هم‌زمان از دو یا سه منبع نیرو، گشتاور مورد نیاز خود را دریافت کند. به این معنا که هر ورودی مربوط به سه مجموعه از دنده‌های مجزا در گیربکس سیاره‌ای، می‌تواند با منبع گشتاور انحصاری خود به حرکت درآید.

به همین دلیل است که گیربکس‌های E-CVT در خودروهای هیبرید دارای یک یا دو موتور الکتریکی به کار گرفته می‌شود. پیشرانه احتراق داخلی (بنزینی یا دیزل) به شفت دنده خورشیدی، موتور الکتریکی اول/ژنراتور/استارت به شفت دنده‌های سیاره‌ای و موتور الکتریکی دوم به شفت دنده حلقه‌ای متصل می‌شود. با کنترل دقیق تغییرات در دور هر موتور (سرعت دورانی هر موتور)، نه‌تنها می‌توان ضریب دنده نهایی منتقل‌شده به چرخ‌ها را کنترل کرد، بلکه می‌توان ده‌ها حالت مختلف رانندگی را بر اساس نیاز راننده، وزن و سرعت خودرو، میزان شارژ باتری‌ها و… ایجاد کرد که از برقراری توازن سرعت دوران و گشتاور تولیدی میان هر سه منبع نیرو (پیشرانه احتراق داخلی و دو موتور الکتریکی) حاصل می‌شود.

بخش کنترل الکترونیکی یا همان حرف اختصاری E در نام این گیربکس‌ها به همین کنترل کامپیوتری بسیار دقیق اشاره دارد. به همین دلیل است که از این نوع گیربکس متمایز همچنان با صفت CVT یا ضریب متغیر یاد می‌شود.

توصیف عملکرد دقیق گیربکس eCVT در قالب نگارش تقریبا غیرممکن است. اما در صورت مشاهده برخی ویدئوهای کامپیوتری آموزشی از نحوه عملکرد E-CVT و گیربکس اپیسایکلیک، می‌توان به سادگی به شیوه عملکرد گیربکس‌های E-CVT پی‌برد.

حالت های رانندگی جعبه دنده E-CVT

همان‌طور که مطرح شد، گیربکس E-CVT با دریافت و کنترل گشتاور از سه منبع مختلف (پیشرانه احتراق داخلی و دو موتور الکتریکی)، می‌تواند حالات‌های رانندگی بسیار مختلفی را ایجاد کند. بسیاری از شرکت‌های خودروسازی در فرایند بازاریابی و تبلیغات بر این حالت‌های مختلف مانور بسیار می‌دهند، اما راننده به هیچ عنوان دخالتی در انتخاب حالت‌های منتخب E-CVT ندارد و این کامپیوتر خودرو است که بر اساس سبک رانندگی، سرعت، فشار وارد بر خودرو و میزان شارژ باتری، میان این حالت‌ها جابه‌جا می‌شود. در نتیجه آنچه در اختیار راننده است همان حالات ابتدایی و رایج در سایر خودروها نظیر حالت‌های اسپرت، اکونومی، کامفورت، لغزنده و آفرود است.

اما معمولا در خودروهای هیبریدی که از گیربکس E-CVT بهره می‌گیرند، چیزی به نام دینام یا استارت وجود ندارد. در حقیقت یکی از دو موتور برقی که تحت عنوان موتور/ژنراتور/استارت شناخته می‌شود، هم وظیفه شارژ باتری را برعهده دارد، هم وظیفه تامین برق مورد نیاز اجزای الکتریکی داخل خودرو و هم استارت زدن پیشرانه بنزینی به هنگام روشن کردن خودرو. معمولا موتور دوم تنها به عنوان یک موتور الکتریکی محرک و کمکی سیستم هیبرید در مدار قرار می‌گیرد.

بنابراین در خودروهایی چون تیگو ۷ پرو e پلاس و تیگو ۸ پرو e پلاس که هر دو از جعبه دنده E-CVT یا همان گیربکس DHT بهره می‌گیرند، انتظار تشخیص عملکرد حالات مختلف گیربکس و جابه‌جایی آن میان حالت‌های مختلف را نداشته باشید، چرا که این موضوع در خودرو قابل حس نیست و تنها گوشه‌ای از ویژگی‌های رفتاری سیستم انتقال نیرو و گیربکس در نمایشگر داخلی خودرو به راننده نشان داده می‌شود.

در نتیجه یک خودرو مجهز به E-CVT یا همان DHT می‌تواند هم‌زمان با هر سه منبع نیرو و در قدرتمندترین حالت حرکت کند یا بر حسب نیاز تنها به گشتاور تولیدی یکی از دو موتور الکتریکی یا هر دو موتور متکی باشد. یا حتی یک موتور به موازات پیشرانه احتراق داخلی به خودرو حرکت بدهد، در حالی که موتور سوم در نقش ژنراتور ایفای نقش و باتری‌ها را شارژ کند. همه این موارد بدون آن‌که راننده و سرنشینان چیزی از آن متوجه شود، اتفاق می‌افتد.

همچنین به یاد داشته باشید که در مشخصات فنی این خودروها، معمولا قدرت و گشتاور به‌صورت مجموع عنوان می‌شود. به این معنا که مجموع قدرت و مجموع گشتاور نهایی در بهترین حالت (شارژ بودن کامل باتری‌ها) و در ستاپ مورد انتخاب سیستم کامپیوتری در اختیار راننده قرار خواهد داشت. در نتیجه این مجموع توان و گشتاور به‌صورت پیوسته و دائمی به چرخ‌ها منتقل نمی شود.

مزایا و معایب گیربکس E-CVT

گیربکس eCVT مثل همه انواع جعبه دنده خودرو مزایا و معایبی دارد.

مزایا گیربکس eCVT

بازده: این گیربکس‌ها به دلیل استفاده از سیستم کنترل کامپیوتری، بسیار دقیق و پربازده هستند.

دوام: به دلیل استفاده از گیربکس اپیسایکلیک، E-CVTها بسیار بادوام و سخت‌جان هستند.

خروجی نرم و کنترل شده: ساختار فنی گیربکس E-CVT رفتاری مشابه به CVT ایجاد می‌کند که ضمن کاهش مصرف سوخت، رانندگی بسیار نرم و بدون صدا به ارمغان می‌آورند.

معایب جعبه دنده E-CVT

پیچیدگی: اگرچه ذات جعبه دنده E-CVT به خودی خود پیچیده نیست، اما این گیربکس‌ها معمولا در خودروهای پیچیده هیبرید با جانمایی و طراحی فشرده استفاده می‌شوند که بر پیچیدگی کلی آن‌ها در مقایسه با CVT و AT می‌افزاید.

طراحی: گیربکس eCVT یک نوع گیربکس AT با طراحی پیچیده‌تر و مخصوص به‌کارگیری در خودروهای هیبرید است که بر قیمت نهایی نسخه تولید شده می‌افزاید.

قیمت: طراحی پیچیده‌تر و کاربری منحصربه‌فرد موجب افزایش قیمت نهایی و هزینه‌های نگهداری این گیربکس می‌شود.

نویسنده: شهاب انیسی