ट्रांसमिशन — एमटी, एटी, सीवीटी और डीसीटी की तुलना

अध्ययन मार्गदर्शिका एक ट्रांसमिशन इंजन या मोटर की गति और टॉर्क को पहियों के अनुरूप समायोजित करता है। यह गाइड एमटी, टॉर्क-कन्वर्टर एटी, सीवीटी और डीसीटी तंत्रों, हानियों, शिफ्ट गुणवत्ता और नियंत्रण की तुलना करता है, और फिर बताता है कि इलेक्ट्रिक वाहन अक्सर सिंगल रिडक्शन गियर का उपयोग क्यों करते हैं।

Background Basic force, motion and energy terminology; use the linked background explanations.

Fundamentals · Explanations of principles, structure and trade-offs.

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0. यह लेख क्या समझाता है

पहिए को सीधे इंजन से क्यों नहीं जोड़ा जा सकता, और अनुपात की आवश्यकता क्यों होती है।
एमटी, टॉर्क-कन्वर्टर एटी, सीवीटी और डीसीटी के बीच यांत्रिक तत्व, दक्षता, ऊष्मा और नियंत्रण में अंतर।
ZF 8HP, टोयोटा के प्लेनेटरी टीएचएस पावर स्प्लिट और डीसीटी जैसे उदाहरण, साथ ही इलेक्ट्रिक वाहनों में अक्सर रिडक्शन गियर का उपयोग क्यों किया जाता है, इसका कारण।

1. सार: ट्रांसमिशन क्या है?

ट्रांसमिशन प्राइम-मूवर की गति और टॉर्क को वाहन की गति, ढलान और भार के अनुरूप परिवर्तित करता है। यहां इनपुट/आउटपुट के रूप में रिडक्शन अनुपात $i$ को परिभाषित करें। इनपुट टॉर्क $T_i$ , आउटपुट टॉर्क $T_o$ , इनपुट गति $\omega_i$ और आउटपुट गति $\omega_o$ के लिए,

i=\frac{\omega_i}{\omega_o},\qquad \left.\frac{T_o}{T_i}\right|_{\eta_g=1}=i,\qquad \frac{T_o}{T_i}=\eta_g i,\qquad P_o=\eta_g P_i

मध्यवर्ती संबंध हानिरहित आदर्श स्थिति है; दाएँ हाथ के संबंध में दक्षता में गियर, बेयरिंग और तेल की हानियाँ शामिल होती हैं $\eta_g$ । एक बड़ा रिडक्शन अनुपात $i$ पहिए के टॉर्क को बढ़ाता है लेकिन पहिए की गति को कम करता है।

2. अनुपात की आवश्यकता क्यों है

एक आंतरिक-दहन इंजन केवल एक सीमित गति सीमा पर ही कुशल और टॉर्कयुक्त होता है और शून्य गति पर घूर्णन को बनाए नहीं रख सकता। पहियों को स्थिर अवस्था से राजमार्ग गति तक पहुँचना होता है, इसलिए लॉन्च के लिए एक बड़े रिडक्शन अनुपात का उपयोग किया जाता है और क्रूज़िंग के लिए एक छोटे रिडक्शन अनुपात का। इलेक्ट्रिक मोटर उच्च निम्न-गति टॉर्क और एक विस्तृत स्थिर-शक्ति क्षेत्र प्रदान करते हैं, इसलिए वे कई गियरों को छोड़ सकते हैं, हालांकि भारी वाहन, उच्च गति और टोइंग के लिए दो या अधिक अनुपातों की आवश्यकता हो सकती है।

एक क्लच गति अंतर को अवशोषित करता है और स्रोत को डिस्कनेक्ट करता है; एक डिफरेंशियल बाएँ-दाएँ पहिए की गति के अंतर की अनुमति देता है। इसलिए ट्रांसमिशन दक्षता में गियर मेश हानि के अलावा शिफ्ट व्यवधान, हाइड्रोलिक पंप हानि, शीतलन और नियंत्रण सॉफ़्टवेयर भी शामिल होते हैं।

3. मूल संरचना

रिडक्शन अनुपात को दोगुना करने से क्या होता है?

आदर्श रूप से, आउटपुट गति आधी हो जाती है और टॉर्क दोगुना हो जाता है। शक्ति उत्पन्न नहीं होती; वास्तविक ट्रांसमिशन में भी हानियाँ होती हैं।

4. एमटी: सबसे सीधा गियर परिवर्तन

मैनुअल ट्रांसमिशन (एमटी) में ड्राइवर को क्लच छोड़ना, शाफ्ट की गति को सिंक्रनाइज़ करना और गियर लगाना होता है। कॉन्स्टेंट-मेश गियर आम हैं: यहां तक कि अप्रयुक्त गियर भी घूमते हैं, जबकि सिंक्रोनाइज़र रिंग और डॉग क्लच चयनित गियर को जोड़ते हैं। यह डिज़ाइन यांत्रिक रूप से पारदर्शी है और इसमें हाइड्रोलिक नियंत्रण कम होता है, लेकिन लॉन्च, पहाड़ी पर चढ़ाई शुरू करना और गियर बदलना ड्राइवर पर निर्भर करता है।

5. एटी: टॉर्क कन्वर्टर और प्लेनेटरी गियर

एक पारंपरिक मल्टी-स्पीड ऑटोमैटिक में फ्लूइड टॉर्क कन्वर्टर, प्लेनेटरी गियरसेट, हाइड्रोलिक क्लच और एक इलेक्ट्रॉनिक कंट्रोल यूनिट का संयोजन होता है। पंप, टरबाइन और स्टेटर की गति का अंतर लॉन्च टॉर्क को कई गुना बढ़ा सकता है; लॉक-अप क्लच क्रूज़ के दौरान स्लिप को कम करता है। प्लेनेटरी सेट अपने सन, प्लेनेट कैरियर और रिंग में से किसे होल्ड, ड्राइव या आउटपुट करना है, यह चुनकर अनुपात बदलता है।

ZF ने एक 8HP डिज़ाइन प्रकाशित किया है जो यह पाँच शिफ्ट तत्वों के साथ चार गियरसेट का चयन करता है, जो दर्शाता है कि अधिक अनुपात का मतलब केवल अधिक गियर नहीं है। वर्तमान 8HP वेरिएंट दहन, माइल्ड-हाइब्रिड और प्लग-इन-हाइब्रिड वाहनों के लिए मॉड्यूलर हैं।

6. CVT: एक सतत परिवर्तनीय अनुपात

एक बेल्ट CVT हाइड्रोलिक दबाव के साथ दो शीव्स की प्रभावी त्रिज्याओं को परिवर्तित करता है। इसका अनुपात है

i_{CVT}=\frac{\omega_{in}}{\omega_{out}}=\frac{r_{driven}}{r_{drive}}

बिना स्लिप के, ωin rdrive = ωout rdriven। 50 मिमी ड्राइव त्रिज्या और 100 मिमी ड्रिवन त्रिज्या i=2 देती है, इसलिए आउटपुट गति इनपुट गति की आधी होती है।

यह इंजन को कुशल गति के निकट रख सकता है, लेकिन बेल्ट क्लैम्पिंग बल, पुली घर्षण और हाइड्रोलिक पंप ऊर्जा की खपत करते हैं। एक लॉन्च टॉर्क कन्वर्टर या प्लेनेटरी स्टेज जोड़ा जा सकता है, और एक हाइब्रिड पावर-स्प्लिट सिस्टम एक विद्युत पथ को रूट कर सकता है; इसलिए "CVT" कहे जाने वाले दो सिस्टमों में बहुत अलग पावर प्रवाह हो सकते हैं।

7. DCT: दो क्लच एकांतर क्रम में

एक ड्यूल-क्लच ट्रांसमिशन यह विषम और सम गियर को अलग-अलग क्लच में असाइन करता है और अगले गियर का पूर्व-चयन करता है। एक शिफ्ट एक क्लच को खोलते हुए दूसरे को बंद कर देती है, जिससे व्यवधान कम से कम होता है। ड्राई क्लच में तेल मंथन हानि कम होती है, लेकिन लॉन्च के समय गर्मी और घिसाव का सामना करना पड़ता है; वेट क्लच बेहतर तरीके से ठंडा होता है, लेकिन पंप पावर की आवश्यकता होती है।

8. दृष्टिकोणों की तुलना

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9. नियंत्रण और व्यावहारिक विकल्प

शिफ्ट नियंत्रण वाहन की गति, एक्सीलरेटर, इंजन की गति, ढलान, तेल का तापमान और पार्श्व त्वरण को मापता है। एक सरलीकृत लागत इस प्रकार है:

J= w_f\,\mathrm{fuel}+w_s\,\mathrm{shift\ shock}+w_d\,\mathrm{delay}+w_t\,\mathrm{temperature}

केवल ईंधन अनुकूलन से बार-बार गियर बदलने या कम गति पर कंपन हो सकता है। विद्युतीकृत प्रणालियों में मोटर गति सीमा, बैटरी SOC, पुनर्योजी टॉर्क और इन्वर्टर तापमान शामिल होते हैं।

चालक का अनुभव और सेवा में सरलता: MT, क्लच घिसाव और चालक के प्रयास को ध्यान में रखते हुए।
व्यापक वाहन भार, टोइंग और आराम: मल्टी-स्पीड AT, कनवर्टर, हाइड्रोलिक्स और कूलिंग को एक प्रणाली के रूप में तुलना करते हुए।
स्थिर गति पर मितव्ययिता: CVT, अधिकतम इनपुट टॉर्क और थर्मल क्षमता की जाँच के बाद।
तेज़ गियर परिवर्तन और स्पोर्टी प्रतिक्रिया: DCT, यातायात में क्लच के तापमान की जाँच के बाद।
यात्री EV: निश्चित कमी आधार रेखा है; उच्च गति क्रूज़िंग और टोइंग के लिए कई अनुपातों की आवश्यकता हो सकती है।

10. तीन पंक्तियों में सारांश

एक ट्रांसमिशन, प्राइम मूवर की सीमित कुशल गति सीमा को पहिए की व्यापक गति सीमा के अनुरूप बनाता है। एमटी, एटी, सीवीटी और डीसीटी, गियर, हाइड्रोलिक, बेल्ट और ड्यूल-क्लच के व्यवहार को दक्षता, ऊष्मा और नियंत्रण की जटिलता के बदले में लेते हैं। ईवी को एक निश्चित रिडक्शन अनुपात तक सरल बनाया जा सकता है, लेकिन अनुपातों की संख्या का चुनाव सिस्टम की दक्षता को ध्यान में रखते हुए किया जाना चाहिए, जिसमें उच्च गति, टोइंग और पुनर्जनन शामिल हैं।

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