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變換無限 歐日CVT極致考驗

2007.06.21  作者:車訊網  

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      最近配置CVT無段變速箱的車種逐漸多了起來,受全球油價持續高漲影響,民眾在汽車方面的開銷亦不斷增加,據專家預估此情況在未來並不會改善,只有更加惡化!各車廠於是紛紛推出以經濟、省油為訴求的車款,新世代柴油引擎、Hybrid複合動力車款陸續出籠,而能兼顧動力與油耗的CVT無段變速系統又再度當道,成為現今當紅的傳動科技。 

      台灣是全球少數幾個全程參與近代CVT(Continuously Variable Transmission)變速箱演化進程的汽車市場,從1990年Subaru Justy的ECVT與1992年March NCVT,我們在這方面的使用經驗比歐美市場要早了將近十年。如果您曾擁有過上述兩款車型,相信對CVT在性能方面展現的特異功能仍存有深刻印象,以March為例,僅75匹馬力的1.3升引擎卻能爆發輕快的加速能量且非常省油,但因為當時技術與經驗仍不夠純熟,CVT最後只能退出市場。 

      這套系統當時由Subaru率先研發成功,Nissan隨後買下專利權而用在March身上。此一創新設計主要運用速克達傳動系統的概念,就理想效益來看,兩組相互配合的普利盤構成廣泛的傳動齒比,讓小功率引擎可展現敏捷的加速能力且擁有經濟的省油能力,但相對也須藉助精密的電子伺服機構與控制系統。當時的NCVT之所以經常出現問題,主要在於電磁離合器磨損或過熱使動力傳遞產生落差而造成控制方面故障,但現今新一代CVT的動力傳輸機構已由液壓扭力轉換器取代,再加上電子控制技術更加精良,耐用度與工作效率均大幅提昇。 

       油價高漲,讓CVT變速箱繼柴油引擎之後成為省油科技中的當紅之作。 
 
      這是一套結構簡單且非常聰明的傳動系統,早在1950年代CVT變速箱已由荷蘭工程師Huub van Doorne研發完成,並首度搭載於荷蘭車廠DAF在1958年推出的600房車。接下來CVT直至1990年才又出現於Subaru的Justy身上,此概念於1990年代初期亦曾由Williams F1車隊採用並進行測試,但並未受到FIA賽會認可而宣告終止,不過CVT帶來的高效率已得到多家車廠認同而紛紛投入研發工作。 

      經過近二十年的持續發展,今日CVT已非同日而語,採用此系統的車型種類愈來愈多,甚至連排氣量達3.5升的SUV車Murano也都使用它,技術上已突破過去僅用於小排氣量、低功率引擎的限制,因此引起這次CVT集評的構想。國內販售的CVT車款不在少數,我們特別挑選其中五部具代表性的車型,除了Murano之外,尚包括柴油Audi A4 2.0 TDI Avant旅行車、Mini MPV M.Benz B170、掀背小車Mitsubishi Colt Plus及複合動力車Toyota Prius,來一場CVT大考驗。 

 
      無段自排有共通特性 電子軟體控制更精準 
 
      動力輸出與加速過程的特性是CVT變速箱讓人印象深刻的主要重點。不管是哪一款或哪一家廠製作的CVT,在行車過程中皆保有相似的作動特點,只要將車速維持穩定狀態,藉由兩套普利盤的主動調整,引擎轉速會處於最低狀態而提供省油性。此時如需超車或再加速,只要大腳踩下油門,引擎會先攀升至最大馬力轉速域,接下來靠變速齒比變化將車速帶至高點。 

      此次五部車中表現最突出的就是A4 2.0 TDI Avant,車上配置的Multitronic變速箱由Audi與LuK公司共同開發,提供自排D及模擬七個前進檔位的S運動與M手排三種模式選擇,且方向盤還提供換檔撥片,是此次駕駛樂趣最豐富的一款。在快速道路以80km/h的速度行駛,2000rpm以下的低轉速讓人完全感受不到它是部柴油車,且從起步加速、超車或山路彎道間均展現極為廣泛的能量,高達32.6kgm的扭力無論起步或加速出彎,前輪經常處於空轉的尖叫狀態,此種強勁力道甚至連馬力達245匹的Murano都有點自嘆弗如。 

      配置於B170的CVT變速箱同樣由德國LuK公司開發,也是M.Benz唯一使用的車種。這具引擎即便只有116匹馬力及15.8kgm的扭力值,但因CVT系統讓它無論市區或快速道路行駛依然活力十足,特性跟Prius有點像,兩部車到了中高轉速的動力表現雖呈現疲軟,但低速域卻都顯得生龍活虎。至於Colt Plus部分,源自Lancer的1.6升引擎及INVECS-III CVT變速箱加上車身較輕的特點,速度與動力反應雖比B170快,但有待改進的引擎運轉品質,使其整體評價受到影響。 

      目前全球車市有50款量產車型配置CVT變速系統,其中只有Jatco製作的JF010-E變速箱可對應Murano這具245匹馬力及34.0kgm扭力的VQ35引擎,為現今量產CVT車款之最。與其他四款車型相較,其轉速與車速的攀升幅度雖不如想像中猛爆,感覺只有3.0升排氣量的水準,但後勁源源不絕,且X-CVT在放鬆油門後只有1500rpm左右的轉速便能讓Murano以100~110km/h速度巡航。由此可看出,CVT在動力與經濟效能方面的雙重特點,可說是節省荷包的最佳福星。 

      這個項目所重視的並不在於加速成績或動力反應,而是CVT與引擎之間的協調性及穩定性。A4 2.0 TDI Avant在這方面表現極佳,但Prius卻擁有更完美的整體演出,不愧是全球Hybrid市場中的領導者。

<經濟部能源局油耗數據>
   車型            市區 高速  平均
1. Prius            24.1  25.5  24.7
2. Colt Plus         15.1  19.6  16.8
3. A4 2.0 TDI Avant  12.1  19.2  15.9
4. B170            12.5  18.6  15.8
5. Murano           8.1  12.8  9.7
PS.以上數字為每公升燃油的行駛里程 

來自德國的A42.0 TDI Avant及B170皆使用LuK製作的CVT變速箱,可模擬七速手排的作動特性。

Murano使用這具3.5升引擎,為與X-CVT變速箱搭配,馬力調低至245匹與34.0kgm扭力。

Prius採用1.5升汽油引擎與電磁馬達組合之Hybrid動力,最大馬力113匹、峰值扭力48.7kgm。

採第二代柴油共軌直噴系統的A4 2.0 TDI Avant擁有140匹馬力與32.6kgm的扭力輸出,搭配Multitronic手自排。

B170使用一具專屬的斜立式引擎,單凸輪軸每缸雙氣門機構與1.7升排氣量,可輸出116匹最大馬力與15.8kgm的扭力。

Colt Plus沿用來自Lancer的1.6升SOHC 16V引擎,最大馬力112匹、峰值扭力為14.9kgm。



      全球現今約有50款車型採用CVT變速箱,且隨著油價攀升而逐漸增加。 
 
      前面說過目前全球共有50部量產車款提供CVT變速箱的選擇,在這裡頭有房車、掀背車、旅行車及休旅車,但就是找不到高性能車,由此可明顯看出CVT變速箱的產品屬性。因受基礎結構的影響,此系統並無法承受過於強大的動力輸出與激烈的操駕方式,更別提及入彎前的檔煞減速動作。以此次五款車為例,其中A4 2.0 TDI Avant與B170配有手排模式,但容許退檔的轉速均低於實際需求,能夠發揮的檔煞作用有限,而Murano與Colt Plus提供的Ds運動模式僅將轉速拉高1000rpm,功效僅在於增加油門的反應速度,幾乎感受不到有任何檔煞作用。因此在山路操駕過程中,煞車反應與駕駛者對速度的控制技巧便扮演著重要角色。 

      高速殺入彎道,A4 2.0 TDI Avant輕微的轉向不足現象雖會逼迫輪胎發出尖叫聲響,但循跡性依然穩定且方向盤仍有高度控制權,因此整部車得到完全掌控,可惜手排模式受到太多保護,選擇S模式跑起來反而順暢些。換B170上場,從車身設計感覺其重心偏高並不利於操控,但Sport懸吊及215/45/17跑胎卻讓它有如性能鋼砲、低速有些偏硬,彎道依然會感受離心力施加於身體的影響,但ESP及17吋跑胎帶來的循跡力可將過彎極限推至更高境界;此外,強大且快速的制動能量亦讓人信心大增。 

      應該沒有人會開著Prius到山路殺彎,其低阻力輪胎在五指山的多彎下坡段雖讓人感到擔心,但彎道中的靈活度與穩定性卻超乎預期,入彎只要抓準路線,放鬆油門或輕踩煞車即可溜過整個彎角,一過彎頂點即可全油門出彎。即便面對低速髮夾彎,重踩煞車同時用力扭轉方向盤,後輪也不會因重心快速轉移而出現滑動情形,唯一遺憾就是出彎速度不夠快。Colt Plus則受避震器太軟的影響,即便排入Ds檔可增加出彎的引擎力道與速度,但油門踩下幅度愈大,轉向不足的情況也愈嚴重,再加上顯得掙扎的引擎聲,可見Colt Plus並不適合在這種場合出現。 

      至於Murano,其3.5升VQ35DE引擎的強悍扭力讓它大腳踩下油門便可快速出彎,因此幾乎感受不到Ds檔的功效。可惜因龐大身軀與高重心,速度愈快愈容易逼出極限,駕駛者甚至須如機車騎士般調整身體以對抗側傾嚴重的車身;另外,其懸吊面對連續彎路並無法有效吸收路面帶來的衝擊力而容易產生跳動感。 

      在此次山路的試駕過程中,連續彎道與上坡路段將CVT在操控方面的弱點完全突顯,配有手自排功能的車款因過多限制,入彎前的退檔動作難以執行而派不上用場,只在出彎加速方面發揮些許效果。而配有Ds檔的車款即便會主動拉高約1000rpm的轉速,但面對連續上坡段卻完全感受不到此功能帶來的效益,只能眼睜睜看著轉速卡在5000rpm左右且車速緩慢爬升,即便連3.5升Murano都是相同情形;由此可看出持續爬坡路段與高負載是CVT的最大罩門。 

      就五部車在山路的動態特性來看,A4 2.0 TDI Avant藉柴油引擎的大扭力與手排模擬程式,讓它擁有較直接的能量輸出,且底盤同時兼顧操控性與乘坐舒適性,是表現最佳的一款。 

      LuK CVT 
 
      Audi旗下的Multitronic與M.Benz B-Class配置的Autotronic CVT變速箱,均屬於汽車零組件供應商Luk公司所開發的製品。此系列產品的特點在於功能強大的檔位控制介面,藉由自家開發的普利盤可精準控制傳動齒比,在D檔之外尚提供Sport與M手排三種模式設定,且最新一代的產品已可做到模擬七個前進檔位的齒比切換,並兼具體積小與輕量化的特點。 
 
      Aisin AW 
 
      創立於1969年的Aisin AW公司為日本知名的汽車零組件供應商,多家車廠皆採用該公司製作的變速系統。目前最搶手的產品就是與Toyota共同開發的Hybrid專用CVT變速系統,除了Prius使用的HD-10變速箱之外,亦開發出Hybrid縱置引擎專用的HR-10系統,且亦在Ford邀請下參與該公司二代Hybrid的研發工作。 
 
      Jatco CVT  
 
      Jatco原隸屬於日產旗下子公司,最早成立於1967年,經過多次重組與調整後,於1999年才正式更名為Jatco。該公司主要業務即為自排變速箱與CVT變速箱的生產,負責供應日產與三菱旗下車款所需。由Jatco與日產共同研發的JF010E變速箱於2002年正式量產,對應的動力系統為重新設定的VQ35引擎,馬力輸出減至245匹、扭力為34.0kgm。Colt Plus則使用代號為C1F1的小型車CVT系統。 

Prius複合動力的高經濟性與Colt Plus突出的省油表現,為近期的熱門話題

A4 2.0 TDI Avant與B170皆採用德國LuK所設計的CVT變速系統,藉由功能強大的控制系統與電磁閥,精準控制對傳動齒比的設定。

可運用電磁閥調整的普利盤,運用間距調整而改變傳動齒比,兩組Pulley則以特殊設計的鋼帶加以連結。

日本知名的變速箱製造商Aisin AW與Toyota合作製造Hybrid專用的HD-10 CVT變速箱,採單邊普利盤控制,兼顧引擎及電動馬達的動力傳輸。

Jatco為日產旗下子公司,專司自排變速箱製作,這具JF010E變速箱為現今最強悍的CVT系統。

 


      引擎與變速箱的協調性是此次試駕的重點,並進行山路操控的計時測試。 
 
      在上述試駕過程中,我們當然也針對這五部車的加速能力及連續彎道進行計時測試,於0~100km/h加速實測項目中,排氣量與功率輸出最強的Murano當然成為矚目焦點。這具3.5升V6引擎雖因應X-CVT系統而削弱些許動力,但依然展現大排氣量引擎一貫的特性,輕快、敏捷的表現與平地路面反應判若兩人,源源不絕的能量讓它以8.82秒的成績完成0~100km/h加速。 

      表現落差最大的是B170,其實這具1.7升引擎與Autotronic CVT變速箱在一般街道上的表現輕快、油門反應也非常直接,但一遇到全油門的高負載狀態便完全走樣,感覺如同手排車離合器打滑,轉速一直衝但車速就是上不去,需14.34秒才完成0~100km/h加速。Colt Plus在這方面的表現還不錯,擁有車重負擔較輕的優勢,0~100km/h加速只消耗11.15秒。而Prius又再次顯露Hybrid不凡的特異功能,整部車在寧靜的氣氛下直接向前滑出,看著液晶儀錶的數字逐漸增加,車速達100km/h時,加速時間即在10.54秒的刻度停止。這項成績足以讓兩部1.6及1.7升汽油引擎車型感到汗顏,當然,電動馬達的直接驅動對起步反應亦帶來不少幫助。 

      A4 2.0 TDI Avant這具柴油渦輪引擎在1750~2500rpm擁有32.6 kgm的最大扭力,再加上較輕的車重負載,一起步便在前輪微幅空轉的尖叫聲中往前飛奔,S模式讓檔位不斷跳動且車速持續攀升,0~100km/h加速成績為8.52秒。此次評判雖不以數字為標準,但從動力值、加速過程與最終成績的綜合表現來看,A4 2.0 TDI Avant以微幅差距勝過Prius。

<0~100km/h加速實測>
6. A4 2.0 TDI Avant  8.52秒
7. Murano          8.82秒
8. Prius              10.54秒
9. Colt Plus        11.15秒
10. B170            14.34秒 

 
      CVT對操控助益不大 省油與動力才是重點 
 
      至於動力與操控的整體表現方面,我們再次選擇五指山一段長度2.6公里的上坡連續彎路進行計時攻略,並在測試過程中對CVT變速箱與引擎之間的配合度和協調性進行觀察。 

      連續上坡及高負載狀態是CVT變速箱的主要罩門,而這項結論在計時攻略中再次驗證。率先測試的是Colt Plus,針對都會行車需求所設定的底盤並不適合於多彎山路中飛奔,但較輕的車重應可在幾段小直線爭取一些時間,不過這樣的想法直至衝抵終點線仍未實現。其車身側傾雖不如想像中嚴重,但轉向不足加上輪胎持續滑動,影響加速出彎的時機,最終成績為2分07.7秒。接下來是B170,跑車懸吊與17吋跑胎讓它具備優異的基礎條件,且變速箱與引擎之間也擁有良好默契,可惜受動力較弱的影響,只能靠底盤的優勢在彎道中扳回一些時間,以2分04.7秒的時間小勝Colt Plus。而Prius則受地形的嚴重影響,全程皆以1.5升汽油引擎為動力,此狀態下的Prius僅具備77匹馬力與11.7kgm的扭力,競爭力盡失的情況下耗時2分09.5秒。 

      如同前述提及,A4 2.0 TDI Avant這套Multitronic的實力非常堅強,再加上靈巧穩定的底盤設定,讓它在山路中跑得飛快且如魚得水,1分59.9秒的成績雖比不上DSG自手排的Golf 2.0 TDI,但整體表現依舊令人激賞。Murano的條件儘管不適合在多彎柏油路狂飆,但3.5升排氣量在上坡段的威力可不能忽視,過彎時的嚴重側傾即便不利,但245匹馬力的強大能量在直線段完全爆發後,成為此次的「直線番長」,藉由引擎的優勢讓它得到1分58.4秒的佳績。 

      B170與A4 2.0 TDI Avant雖不是成績最快的兩款車型,卻擁有最均衡的整體表現。它們的共通點就是使用德國LuK製作的變速箱,具有手自排及模擬七速手排的能力,從這亦可看出德系與日系廠商在設計概念的差異。 

      <2.6公里上坡計時成績>
1. Murano          1分58.4秒
2. A4 2.0 TDI Avant  1分59.9秒
3. B170            2分04.7秒
4. Colt Plus         2分07.7秒
5. Prius            2分09.5秒

      CVT變速箱操作與保養注意事項 

      由於現今新一代CVT變速箱大多已採用液壓扭力轉換器來傳遞動力,比過去的電子式離合器要更加耐用、穩定,因此只要依照原廠建議的行駛里程數定期保養,油品更換符合原廠標準,即可維持正常使用壽命。另外,CVT變速箱的內部結構雖然簡單,但強度並不如傳統自排變速箱,因此需特別注意操作的基本要求。 

      操作注意事項:
1. 在D檔與R檔間快速切換時(路邊停車或倒車入庫),要踩住煞車讓車輛在完全靜止的狀態下才換檔。
2. 連續下坡建議排入S或Ds檔,可提供檔煞減速效能以減輕煞車的工作負擔。
3. 如電瓶損壞或電路系統發生故障,可能造成CVT變速箱的控制電腦當機,在此狀態下如作動異常,需立即進廠檢查。 

A4 2.0 TDI Avant為此次唯一配有方向盤換檔撥片的車款,退檔動作雖受到較大限制,但動力傳輸非常順暢。

Murano這套X-CVT系統亦提供Ds的檔位選擇,但因VQ35引擎的大排氣量而蓋過Ds檔的效能感受。

Prius在驅動系統的切換與作用會顯示於液晶螢幕與前方儀錶板,排檔桿的功用僅在於前進及後退。

B170在排檔桿提供手排供能選項,跑車化的懸吊設定與輪胎則給予精準的控制感和轉向反應。

Colt Plus的經濟取向讓它在一般車速下的駕馭感非常舒適,但飆快並非其強項。

       Our Choice-A4 2.0 TDI Avant,多重功能、高效率與穩定的工作品質。 
 
      目前全球CVT變速箱的主要供應商大多來自德國與日本,德系以ZF及LuK為主,日系則是Aisin AW與Jatco,而從此次各車款在試駕過程中的不同表現,亦突顯不同地域的設計概念與產品需求,決定了該款CVT變速箱的功能與特性。我們並無法斷定誰的變速箱比較好、誰的不好,因為日系與歐系車廠的產品定位與功能設定均有顯著差異。日系車選擇CVT變速箱的車型大多以省油、經濟為主要訴求,而歐系車則注重CVT變速箱所帶來的高效能,且需帶有些許駕駛樂趣。 

      如果以上述觀點加以劃分,此次表現最佳的日系車是Prius,近乎完美的動力轉換過程、稱職的輸出功率與穩定操控,比Murano的3.5升引擎與X-CVT要更加動人。至於德系車,Audi為第一家大量採用CVT變速系統的德國車廠,多年累積的豐富經驗在此次終於得到回報,A4 2.0 TDI Avant的Multitronic變速箱並未屈服於柴油渦輪引擎的強大扭力,始終不斷往前邁進,雖然CVT讓加速過程顯得無趣,卻有極高的工作效率。但究竟是Prius的Hybrid CVT較好還是A4 2.0 TDI Avant的柴油CVT較具魅力?我們喜愛駕駛樂趣高一點的A4 2.0 TDI Avant,因為它有手自排及方向盤換檔撥片並展現高水準的工作品質。 


<規格表>
車型名稱    Audi A4 2.0 TDI Avant 
引擎型式    L4 DOHC 16V+Turbo
排氣量      1968c.c.
缸徑×衝程   81.0×95.5mm
壓縮比      18.0:1
最大馬力    140 hp/4000rpm
最大扭力    32.6 kgm/1750~2500rpm
懸吊系統    前四連桿、後多連桿
電子輔助     ESP/ASR/EDL
輪胎規格     215/55/16
傳動方式     FF
變速系統     七速手自排
煞車系統     前312mm/後255mm碟盤
長/寬/高      4586/1772/1453mm
軸距         2642mm
輪距         前1519/後1514mm
車重         1530kg
售價(萬元) 183.5

<規格表>
車型名稱    Nissan Murano
引擎型式    V6 DOHC 24V
排氣量      3498c.c.
缸徑×衝程   95.5×81.4mm
壓縮比      10.3:1
最大馬力    245hp/5800rpm
最大扭力    34.0kgm/4400rpm
懸吊系統    前麥花臣、後多連桿
電子輔助    ABS/EBD/BAS
輪胎規格    235/65/18
傳動方式    4WD
變速系統    無段自排
煞車系統    前320mm/後310mm碟盤
長/寬/高     4765/1880/1689mm
軸距        2825mm
輪距        前1630/後1625mm
車重        1850kg
售價(萬元)178

<規格表>
車型名稱   M.Benz B170
引擎型式   L4 SOHC 8V
排氣量     1699c.c.
缸徑×衝程  83.0×78.5mm
壓縮比     11.0:1
最大馬力   116hp/5500rpm
最大扭力   15.8kgm/3500~4000rpm
懸吊系統    前麥花臣、後拖曳臂
電子輔助    ESP/ASR
輪胎規格    215/45/17
傳動方式    FF
變速系統    七速手自排
煞車系統    前276mm/後258mm碟盤
長/寬/高     4270/1777/1640mm
軸距        2778mm
輪距        前1556/後1551mm
車重        1310kg
售價(萬元)172

<規格表>
車型名稱    Toyota Prius
引擎型式    L4 DOHC 16V+馬達
排氣量      1497c.c.
缸徑×衝程   75.0×84.7mm
壓縮比      13.0:1
最大馬力    113hp 
最大扭力    48.7kgm 
懸吊系統    前麥花臣、後拖曳臂
電子輔助    S-VSC/TRC
輪胎規格    195/55/16
傳動方式    FF
變速系統    無段自排
煞車系統    前254mm/後198mm碟盤
長/寬/高     4450/1725/1490mm
軸距        2700mm
輪距        前1506/後1480mm
車重        1325kg
售價(萬元)118

<規格表>
車型名稱    Mitsubishi Colt Plus
引擎型式    L4 SOHC 16V
排氣量      1584c.c.
缸徑×衝程   76.0×87.3mm
壓縮比      10.0:1
最大馬力    112hp/6000rpm
最大扭力    14.9kgm/4500rpm
懸吊系統    前麥花臣、後拖曳臂
電子輔助    ABS/EBD
輪胎規格    185/55/15
驅動方式    FF
變速系統    無段自排
煞車系統    前碟後鼓
長/寬/高     4185/1680/1550mm
軸距        2500mm
輪距        前1460/後1445mm
車重        1195kg
售價(萬元)49.9~61.9

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