Ford Durashift CVT: plynule měnitelná alternativa

28. 6. 2004 • 10:00

Chcete-li ve Focusu C-MAX občas nechat řadit převodovku a občas vzít sami za řadící páku, máte k dispozici vlastně jedinou volbu. Zajímavou alternativou klasické automatické převodovky je totiž převodovka CVT.

Historie CVT

Převodovku CVT (Continuously Variable Transmission) proslavil nizozemský výrobce van Doorne - DAF, který na konci padesátých let přišel s tímto principem v převodovce Variomatic. DAF tehdy ještě vyráběl osobní automobily vlastní konstrukce a nová převodovka se měla stát silnou zbraní malého automobilu. Zavedení principu plynule měnitelného převodu má své kořeny v co nejlepším využití pracovního pásma spalovacího motoru. Jedním z úkolů převodovky je co nejlépe přizpůsobit otáčky a moment motoru rozsahu hnacích sil a provozních rychlostí vozidla. Stupňové převodovky (ať manuálně nebo automaticky řazené) mají v tomto směru nevýhodu ve větším či menším podílu nevyužitelného výkonu. Ten se zmenšuje s vyšší momentovou pružností motoru a s počtem rychlostních stupňů. Logickým krokem tedy bylo zavedení převodovky, která ideálně pokryla široký rozsah hnacích sil a rychlostí automobilu.

Původní řešení Variomaticu využívalo řemenicový převod, jehož dvě dělené řemenice změnou osové vzdálenosti měnily poloměr dráhy, po které se pohyboval řemen a tím byl měněn také uskutečňovaný převod. Pryžový řemen namáhaný na tah byl v osmdesátých letech nahrazen v nových konstrukčních variantách článkovým ocelovým pásem, namáhaným na tlak. Vzhledem k nízkému součiniteli tření mezi pásem a řemenicemi musí být řemenice přitlačována (hydraulicky) poměrně vysokými silami (řádově 20000 N), což vyžaduje dostatečně výkonné hydraulické čerpadlo. Typickým projevem převodovky CVT dříve byla neobvyklá akustická kulisa, která připomínala cosi mezi zvukem vysavače a proudového motoru. Neobvyklé chování bylo způsobeno rychlým nárůstem otáček motoru a plynulou změnou převodu, kdy byl motor udržován v optimálním pracovním pásmu. Tento projev se nesetkával s příznivou odezvou zákazníků a tak před lety přišli výrobci s převodovkou CVT, která při běžné jízdě simulovala přednastavením určitých režimů rychlostní stupně a působí tak na řidiče podobně jako automatizovaná manuální převodovka; CVT proti ní však nabízí ještě další výhody.

CVT pro Focus C-MAX

Ford zařadil do výrobního programu minivanu Focus C-MAX převodovku vyvinutou ve spolupráci s firmou ZF, kterou nazval Durashift CVT. Výhoda převodovek CVT proti automatickým převodovkám spočívá v širokém rozsahu převodů (poměr nejdelšího a nejkratšího převodu). Čtyřstupňový automat mívá běžně rozsah 4,0 a vývoj postupně směřuje k rozsahům 5 a více, CVT již dnes dosahuje rozsahu 6,0 (nejdelší převod přibližně 0,423, nejkratší 2,52). Další výhodou je rychlá změna převodu a protože se nečeká na synchronizace, je celý proces ovlivněn pouze dobou kterou potřebuje hydraulický systém ke změně vzdálenosti řemenic. To se navíc děje bez přerušení toku točivého momentu.

Převodovka Durashift CVT se skládá z hydrodynamického měniče, jednoduchého planetového soukolí, dvojice řemenic s tlačným ocelovým pásem a mechatronického modulu. Hydrodynamický měnič poskytuje vozu měkký rozjezd a již od nízkých rychlostí (cca 20 km/h) je přemostěn mechanickou spojkou, tedy vyřazen z činnosti, což omezuje ztráty prokluzem. Jednoduché planetové soukolí ovládané dvěma hydraulickými spojkami má za úkol změnu smyslu otáčení (jízda vpřed, vzad).

Zvláště vznětové přeplňované motory, které se vyznačují náhlým nárůstem točivého momentu v nízkých otáčkách a relativně malým využitelným rozsahem otáček motoru mohou dobře těžit z výhod, které převodovka CVT s teoreticky nekonečně velkým počtem převodů nabízí. Také proto nabízí Ford toto CVT s motorem 1.6 TDCi (80 kW) a to za příplatek 40.000,-Kč. Nejvyšší točivý moment tohoto motoru je 240 Nm (resp. 260 Nm) při 1750 ot./min.

Jako s automatem

Přesvědčovat zastánce manuálních převodovek o výhodách CVT zřejmě nemá smysl, ale pokud vás řazení sem tam už unavuje a rádi byste nechali za sebe pracovat automobil, bude pro vás následující popis zřejmě užitečný. V automatickém režimu funguje CVT velmi podobně jako klasická automatická převodovka. Na podlaze jsou tedy pouze dva pedály, středová konzole má místo kulisy dvojitého H, volič s polohami P-R-N-D, resp. M + a M – pro manuální režim. Po měkkém rozjezdu jako v automatu následuje rychlá změna rychlostí, když na displeji v kapličce před řidičem svižně naskakují číslice 1 až 7. Při rozjezdu pomáhá zvětšovat točivý moment motoru měnič s násobností 2,1.

Elektronika se stará o eliminaci chyb řazení. Informace o rychlosti každého z kol automobilu dávají řídící jednotce vědět o tom, že jste v zatáčce a nebo po neúspěšném předjížděcím manévru, a že by tedy nebylo vhodné přeřazovat na vyšší rychlostní stupeň. Pokud sešlápnete pedál k podlaze (95-100 % zatížení), přejde CVT do režimu kick-down, což je obdoba stejné funkce z automatu. To je také jediný režim, ve kterém dochází k plynulé změně převodu, tak, aby motor pracoval stále na maximální výkon při 4000 ot./min. Je tak docíleno například nejkratšího času pro předjíždění. To jsme také vyzkoušeli při krátké testovací jízdě. 80 kilowattů (motor 1.6 TDCi vyvinutý ve spolupráci PSA a Fordu) neposkytuje velkému C-Maxu právě raketové zrychlení, ale zaměříme-li se na funkci převodovky, pak při běžných dálničních 130 km/h jedete na virtuální „sedmičku“ a po rychlém sešlápnutí pedálu plynu převodovka podřadí i o dva virtuální stupně, otáčky se zvýší a automobil zrychluje při prakticky konstantních otáčkách. Ford uvádí srovnání pružného zrychlení u tohoto motoru s manuálem na čtyřku z 50 na 100 km/h za 12,1 s, s převodovkou CVT za 7,9 s (ta však převod mění). Jakmile uvolníte pedál akcelerátoru, CVT přechází zpět k přednastaveným stupňům. Několik různých strategií řazení má přispět k adaptaci stylu jízdy řidiče. CVT se přizpůsobuje sportovněji založeným řidičům, kterým umožňuje brzdění motorem před zatáčkou (aniž by CVT podřadila), jízda z kopce umožňuje brzdění motorem jako v manuální převodovce.

Manuální režim: páku vpravo

Sekvenční řazení lze naordinovat ve chvíli, kdy byste rádi získali úplnou vládu nad vozem, a to přesunem voliče v kulise doprava. Pohybem vpřed a vzad se volí virtuální stupně, ale i zde je zachována funkce kick-down. Na druhou stranu, pokud se k maximálním otáčkám dostanete pomalým sešlápnutím plynu, převodovka sama nepřeřadí a nechá vás dělat to, co si v manuálním režimu přejete - tedy řadit. Při podřazení se nemusíte bát o bezpečnost hnacího ústrojí, protože CVT odmítne podřadit nedovolují-li to otáčky motoru a stejně tak vám motor nezhasne vinou nevhodného řazení třeba při zastavování. To pak převodovka podřadí za vás, ale po rozjezdu opět čeká na váše pokyny. V zimě je možno aplikovat rozjezd na dvojku jak jej známe z „manuálu“. Rychlost řazení je naším subjektivním pohledem hodnocena jako pomalejší ve srovnání s manuální převodovkou, ale podíl na tom má absence zaměstnání levé nohy a sportovně krátká a tuhá dráha voliče v sekvenčním režimu. Naopak sportovně působí nabídka sedmi stupňů, které v rychlém sledu naskakují na displeji před vámi a také fakt, že podřazení běžně dovoluje přeskočit jeden virtuální stupeň.

Elektronika: maximální jednoduchost

Na rozdíl od stupňových automatických převodovek se u nového CVT podařilo maximálně zjednodušit řídící elektronicko-hydraulický systém. Ten se nyní nachází v jediném mechatronickém modulu na dně převodovky. Elektronika převodovky pracuje s několika externími senzory, ale i se signály přicházejícími z řídící jednotky motoru.

Ekonomika provozu

Focus C-MAX s CVT má kombinovanou spotřebu 5,7 l/100 km, s manuální pětistupňovou převodovkou pak 4,9 l/100 km. Za to mohou jednak ztráty v hydrodynamickém měniči (jsou však značně eliminovány přemostěním) a proti manuální převodovce také přibyla energeticky náročná hydraulika. Celková účinnost CVT dnes běžně dosahuje až 95% účinnosti mechanické stupňové převodovky.

CVT je ve srovnání s klasickým automatem mnohem lepší v disciplíně spotřeba paliva. V městském provozu jsou na tom oba principy zhruba stejně, mimo město však CVT, díky lepšímu využití motoru, vede. Nezanedbatelné jsou také kompaktní rozměry (délka pouze 381 mm, hmotnost vč. diferenciálu 86 kg), které usnadňují příčnou zástavbu.