Hybridiautojen yleistyessä myös eCVT-vaihteistot (electronically controlled continuously variable transmission) ovat tulleet yhä tavallisemmiksi. eCVT löytyy esimerkiksi monista Toyotan, Lexuksen, Hondan ja Fordin hybridimalleista.
Nimestään huolimatta eCVT eroaa rakenteeltaan merkittävästi perinteisestä CVT-vaihteistosta. Ero on tärkeä ymmärtää myös huollossa, sillä perinteisen CVT-vaihteiston ja hybridiauton eCVT-järjestelmän voiteluaineelta vaaditaan erilaisia ominaisuuksia.
Mikä on CVT-vaihteisto?
Perinteinen CVT-vaihteisto (Continuously Variable Transmission) on portaaton automaattivaihteisto. Toisin kuin tavallisessa automaattivaihteistossa, siinä ei ole kiinteitä vaihteita eikä ennalta määrättyjä välityssuhteita.
Tyypillisessä CVT-vaihteistossa voima välitetään metallisen työntöhihnan tai ketjun ja kahden hihnapyörän avulla. Kumpikin hihnapyörä koostuu kahdesta kartiolevystä, joiden välistä etäisyyttä säädetään. Kun levyjen väli muuttuu, hihna nousee tai laskee ja sen kulkuhalkaisija eli tehollinen halkaisija muuttuu. Näin vaihteiston välityssuhde säätyy portaattomasti.
Tämän ansiosta moottori voidaan pitää mahdollisimman tehokkaalla kierroslukualueella auton nopeuden muuttuessa. Ratkaisu parantaa sekä ajomukavuutta että polttoainetaloutta.
Rakenteeseen liittyy kuitenkin suuria mekaanisia kuormituksia. Metallisen hihnan ja kartiolevyjen välillä syntyy erittäin korkeita pintapaineita. Siksi CVT-vaihteistoöljyn kitka- ja kulumisenesto-ominaisuuksilla on ratkaiseva merkitys vaihteiston toiminnalle ja kestävyydelle. Hihna on tyypillisesti perinteisen CVT-vaihteiston heikoin kohta.
Mikä on eCVT-vaihteisto?
Hybridiautoissa käytettävä eCVT-vaihteisto on teknisesti aivan erilainen ratkaisu kuin perinteinen hihnavetoinen CVT. Siinä ei ole metallista hihnaa eikä kartiolevyillä säädettäviä hihnapyöriä.
Toyotan, Lexuksen ja Fordin hybrideissä käytetään niin sanottua power-split-rakennetta. Siinä polttomoottori, kaksi sähkömoottori-generaattoria ja planeettavaihteisto muodostavat sähköisesti ohjatun kokonaisuuden. Portaaton välityssuhde syntyy siitä, miten järjestelmä ohjaa polttomoottorin, sähkömoottorien ja planeettavaihteiston välisiä nopeuksia ja tehonjakoa.
Hondan e:HEV-järjestelmä on rakenteeltaan erilainen sarja-rinnakkaishybridi, jossa ei ole planeettavaihteistoa. Sekin perustuu kuitenkin sähkömoottoreihin eikä hihnaan, ja Honda kutsuu sitäkin eCVT:ksi.
Kuljettajalle lopputulos muistuttaa CVT-vaihteistoa: veto on tasaista, eikä vaihteenvaihtoja tunnu. Teknisesti järjestelmät ovat kuitenkin hyvin erilaisia.
CVT vs. eCVT – mikä niiden ero on?
Perinteisen CVT-vaihteiston ja hybridiauton eCVT-vaihteiston tärkein ero on rakenne ja tapa välittää voimaa.
Perinteisessä CVT-vaihteistossa voimansiirto perustuu metalliseen hihnaan tai ketjuun, joka kulkee kartiolevyillä säädettävien hihnapyörien välissä. Hihnan ja levyjen välinen metallikontakti aiheuttaa suuria pintapaineita, minkä vuoksi voiteluaineen kitkaominaisuudet ja kulumissuoja ovat erittäin tärkeitä.
Hybridiauton eCVT-järjestelmässä vastaavaa metallihihnaa ei ole. Järjestelmä hyödyntää sähkömoottoreita ja mekaanista voimansiirtoa, power-split-rakenteessa planeettavaihteiston avulla. Kitkaa syntyy huomattavasti vähemmän kuin hihnavetoisessa CVT:ssä.
Tästä seuraa merkittävä ero voiteluaineelle asetettavissa vaatimuksissa.
eCVT-vaihteistoöljyllä on tärkeä tehtävä lämmönhallinnassa
Perinteisessä hihnavetoisessa CVT-vaihteistossa voiteluaineen keskeisiä tehtäviä ovat kulumisen hallinta ja oikeiden kitkaominaisuuksien ylläpitäminen hihnan ja kartiolevyjen välillä.
eCVT-järjestelmässä tällaista hihnan ja levyjen välistä kitkakontaktia ei ole.
Voiteluaineen tehtävä ei silti ole vähäinen. Öljy voitelee järjestelmän, ja sen lisäksi sillä on keskeinen rooli sähkömoottorien ja muiden voimansiirron komponenttien jäähdytyksessä. Koska neste on suorassa kosketuksessa sähkömoottorin käämityksiin, myös sen sähköiset ominaisuudet ja yhteensopivuus moottorin materiaalien kanssa ovat tärkeitä.
Tämä selittää, miksi eCVT-järjestelmiin on tehtaalla perinteisesti käytetty automaattivaihteistoöljyjä eli ATF-öljyjä eikä hihnavetoiseen CVT-vaihteistoon tarkoitettua CVT-öljyä.
Mitä voiteluaineita autonvalmistajat käyttävät eCVT-järjestelmissä?
Toyota, Lexus, Honda ja Ford ovat käyttäneet eCVT-tekniikkaa hybridiautoissaan jo pitkään. Näiden valmistajien hybrideissä on perinteisesti käytetty seuraavia voiteluaineita:
- Toyota ja Lexus: ATF WS
- Honda: ATF DW-1
- Ford: MERCON LV
Viime vuosina markkinoille on tullut myös erityisesti sähköistettyihin voimansiirtoihin nimettyjä öljyjä. Esimerkkejä ovat Toyotan e-Transaxle Fluid TE ja Hondan HEVF Type 1.0.
BG Productsin Product Technology -tiimin tekemän tutkimuksen ja analyysin perusteella nämä uudemmat nesteet ovat ominaisuuksiltaan hyvin lähellä valmistajien aiemmin käyttämiä ATF-nesteitä. Merkittävin ero on, ettei niissä ole ATF-nesteille tyypillistä punaista väriainetta. Nimet eivät siis enää viittaa automaattivaihteistoöljyyn, vaikka kemia on hyvin samankaltainen.
Miten eCVT-vaihteisto huolletaan?
Hybridiauton voimansiirtoa huollettaessa ensimmäinen tehtävä on tunnistaa vaihteiston todellinen rakenne ja valmistajan vaatima voiteluaineluokitus.
Pelkkä CVT-merkintä ei kerro, millaista öljyä vaihteistossa tulee käyttää. Perinteinen hihnavetoinen CVT ja hybridiauton eCVT ovat teknisesti erilaisia järjestelmiä, joten niihin ei pidä käyttää samaa vaihteistoöljyä pelkän CVT-nimityksen perusteella.
BG Products on teknisen tutkimuksensa perusteella tarkentanut eCVT-vaihteistojen huolto- ja voiteluainesuosituksiaan.
Perinteisen CVT-vaihteiston huolto
Perinteisten hihnavetoisten CVT-vaihteistojen huollossa BG:n suositus on edelleen:
BG 318 CVT Fluid + BG 6610 CVT/DCT -huoltosarja
BG 318 on suunniteltu perinteisten CVT-vaihteistojen erityisiin kitka- ja kulumisenestovaatimuksiin.
Hybridiauton eCVT-vaihteiston huolto
Hybridiautojen eCVT-järjestelmien huollossa BG:n suositus on:
BG 315 Full Synthetic ATF + BG 6610 CVT/DCT -huoltosarja
BG:n aiemmassa ohjeistuksessa myös näihin käyttökohteisiin suositeltiin BG 318 CVT Fluid -öljyä. Tavoitteena oli yksinkertaistaa suosituksia yhteisen CVT-nimityksen alle. Teknisen tutkimuksen perusteella suositusta on kuitenkin muutettu, ja BG 315 on nykyinen suositus hybridiautojen eCVT-järjestelmiin. BG:n ATF-sovellustaulukko ja huolto-ohjeet on päivitetty vastaamaan uutta suositusta.Oikea voiteluaine ja huoltomenetelmä tulee aina varmistaa ajoneuvo- ja vaihteistokohtaisesti ennen huoltoa.
Hybridiautojen yleistyminen muuttaa myös vaihteistohuoltoa
Hybridiautojen määrän kasvaessa eCVT-vaihteistojen huolto tulee vastaan suomalaisilla korjaamoilla yhä useammin.
Huollon kannalta olennaisinta on ymmärtää, että CVT ja eCVT eivät tarkoita samaa tekniikkaa.
Perinteisessä CVT-vaihteistossa metallisen hihnan ja kartiolevyjen toiminta asettaa voiteluaineelle erittäin suuret kitkanhallinta- ja kulumisenestovaatimukset. eCVT:ssä rakenne ja voiteluaineen tehtävät ovat erilaiset, ja sähköisten komponenttien jäähdytyksen merkitys korostuu.
Siksi vaihteiston rakenteen tunnistaminen on ensimmäinen askel oikean huoltomenetelmän ja voiteluaineen valinnassa.
BG Suomi auttaa korjaamoita tunnistamaan eri vaihteistotyypit ja valitsemaan niihin oikeat BG-huoltoratkaisut.
Lähde: Andy Berlin, Product Technical Service Representative, BG Products, Inc. – ”Hybrid Technology Pushes eCVT to the Forefront”.