Artikel Pilihan

BAGAIMANA KOTAK GEAR CVT BERFUNGSI? – BAHAGIAN 1

Pada tahun 1993 pasukan F1 Williams telah menguji satu prototaip kotak gear generasi baru yang bakal digunakan menjelang sesi perlumbaan musim 1994. Jentera F1 tersebut dipandu oleh pemandu ujian Williams iaitu  David Coulthard dibawah pengawasan Patrick Head yang merupakan jurutera yang bertanggungjawab ke atas prototaip kotak gear tersebut. Ia merupakan kotak gear CVT (Transmisi Berubah Secara Berterusan) dalam cubaan pertama pasukan tersebut untuk memadankan ia dengan enjin prestasi tinggi F1. Dalam ujian tersebut jentera FW14B yang diuji ternyata beberapa saat lebih pantas berbanding dengan jentera lain yang menggunakan gear konvensional biasa.

Masalah yang berlaku sebelum ini ialah jurutera gagal mencari bahan dan metarial yang cukup kuat dan lasak untuk digunakan untuk memindahkan tork dan kuasa yang dihasilkan oleh enjin kepada tayar. Jurutera yang memadankan kotak gear CVT dalam jentera F1 benar-benar faham bagaimana kotak gear konvnsional berfungsi ketika itu dan pilihan menggunakan CVT adalah untuk mengekstrak kuasa enjin pada tork maksimum walau apa pun kelajuan enjin. Apabila enjin sentiasa bekerja dalam keadaan tork maksima, gear CVT mampu memberikan pecutan maksima tanpa sebarang halangan.

Pada awalnya pasukan William gusar teknologi CVT tidak akan diluluskan oleh badan yang mengawal selia sukan perlumbaan F1 disebabkan proses penukaran gear yang dilakukan oleh sistem elektronik sendiri tanpa sebarang input dari pemandu. Namun FIA bertindak lebih jauh dengan mengenakan sekatan undang – undang terbaru yang menyatakan semua jentera perlumbaan F1 haruslah mempunyai gear tetap antara 4-7 kelajuan dan satu klausa tambahan yang menghalang penggunaan CVT di dalam perlumbaan F1.

Proses Penukaran Gear Konvensional

Enjin pembakaran dalam sebenarnya berfungsi dengan cara yang agak unik berbanding dengan apa yang kita faham selama ini. Kuasa enjin akan diukur melalui berapa banyak tork (daya kilas) yang dihasilkan dan berapa kuasa kuda enjin yang boleh dijana. Kuasa kuda ialah keupayaan tork untuk beroperasi pada RPM tertentu bagi menghasilkan kuasa kuda dalam satu sela masa. Unit yang digunakan ialah kilowatt (Kw satu unit dalam sela masa)  manakala tork pula Newton meter (Nm).

Toyota Avanza MREC – Mobile

Sebagai contoh kita ambil enjin Hundai Elantra 2000cc yang dipadankan dengan kotak gear 6 kelajuan automatik konvensional. Enjin ini menghasilkan tork maksima 192Nm pada 4000RPM dan menjana kuasa kuda maksimum sehingga 150 kuasa pada 6200RPM. Bagi mendapatkan pecutan maksima, enjin perlu beroperasi pada 4000RPM dan gear perlu sentiasa ditukar agar sentiasa beroperasi dalam julat tersebut. Manakala bagi mendapat halaju tertinggi, ia perlu menggunakan gear tertinggi dan beroperasi pada 6200RPM dimana kuasa kuda enjin dihasilkan.

Sebaik sahaja memulakan perjalanan ECU akan menggunakan gear 1 untuk menggerakkan kereta dan menggandakan tork yang akan dihantar pada tayar. Namun disebabkan oleh sifat fizikal gear sendiri maka akan wujud had maksima kelajuan semasa menggunakan gear 1. Sekiranya gear 1 tidak ditukar kepada gear 2 enjin akan terus bekerja melebihi 4000RPM tanpa menambah kelajuan kereta dan akhirnya akan merosakkan gear dan enjin.

ECU secara automatik akan menukar gear kereta daripada 1 kepada 2, 3 dan akhirnya kepada gear 6 jika keadaan jalan yang sesuai. Katakanlah gear ditukar pada 4000RPM untuk gear 1 sehingga gear 5, setiap kali kotak gear memutuskan gear rendah dan menyambungkan gear yang lebih tinggi enjin akan menyebabkan halaju enjin (RPM) akan berubah. Apabila gear 1 mencapai kelajuan maksimum enjin pada 4500 RPM, gear akan ditukar kepada gear 2 dan halaju enjin akan turun kepada 3000 RPM sebelum enjin terpaksa berputar semula dari 3000 kepada 4500 RPM.

Proses perubahan RPM enjin ini akan menyebabkan enjin gagal untuk memastikan ia kekal beroperasi pada RPM yang ideal iaitu 4000 RPM di mana tork maksima dihasilkan disebabkan oleh “fluctuation” kuasa enjin sendiri. Keadaan ini menyebabkan sistem menjadi kurang efisyen dalam keadaan pemanduan sebenar di jalan raya.

Gear rendah (kiri) dan gear tinggi (kanan)

Operasi CVT

Dalam konsep operasi kotak gear CVT, proses penukaran gear akan dilakukan pada laju enjin yang maksima iaitu tetap pada 4000RPM ataupun jika penjimatan bahan api diutamakan akan dilakukan pada mana – mana RPM yang lebih rendah dengan bacaan “brake spesific fuel consumption” yang terbaik. Kotak gear CVT akan ditala dan dikawal secara elektronik dan juga mempunyai perisian sendiri yang disimpan di dalam Transmission Control Unit TCU. Bergantung pada pedal input yang diberikan oleh pemandu, TCU akan mengubah ratio kotak gear CVT supaya proses penukaran gear akan berlaku samaada untuk penjimatan bahan api yang terbaik ataupun pecutan maksima.

Dalam kotak gear konvensional, ratio sesuatu gear akan diperolehi apabila dua gear yang berlainan diameter dan radius beroperasi secara sebelah menyebelah. Gear ratio akan diperoleh dengan kiraan seperti berikut:

Ratio Gear = radius gear yang menerima Tork / radius gear yang memberikan tork

Seperti yang diterangkan di perenggan atas tadi, bagi mengekstrak kuasa enjin secara berkesan kotak gear hendaklah memiliki ratio yang sepadan. Kotak gear 4 kelajuan automatik yang lama mempunyai sedikit masalah rekabentuk disebabkan kewujudan hanya 4 ratio yang gagal untuk “spread out” atau mengekstrak kuasa daripada enjin. Ia hanya boleh wujud samaada untuk memberikan pecutan terbaik ataupun hanya sesuai untuk operasi pada halaju kenderaan yang tinggi seperti lebuh raya. Disebabkan itu, banyak pengeluar kenderaan menawarkan kotak gear 6, 9 dan juga 10 ratio untuk memberikan prestasi yang seimbang antara pecutan, operasi halaju tinggi dan juga penjimatan bahan api.

Berbeza dengan kotak gear konvensional, kotak gear CVT hanya memiliki 2 takal (selepas ini bagi memudahkan penerangan akan dipanggil pulley) dengan diameter dan juga jejari yang berbeza. Satu pulley akan menerima kuasa daripada enjin dan satu lagi pulley akan menghantar kuasa enjin tersebut keluar dari kotak gear dan dihantar pada aci pacu (drive shaft). Disebabakan rekabentuk pulley ini, CVT hanya ada 2 ratio yang tetap iaitu minimum dan juga maksimum

Bagi melakukan proses penukaran gear, kedua dua pulley tersebut berupaya untuk mengubah radius masing – masing bergantung pada keadaan pemanduan, input pemandu, halaju enjin dan pelbagai sensor yang akan menghantar isyarat kepada TCU. TCU akan mengubah radius kedua dua pulley tersebut bagi menghasilkan ratio yang bersesuaian dengan pemanduan. Proses perubahan gear ratio ini akan berlaku secara berterusan sepanjang pemanduan di antara nilai minimum dan juga maksimum. Secara pengiraan, bilangan ratio yang wujud di antara kedua dua nilai maksimum dan juga minum ini boleh mencapai nilai infiniti.

Disebabkan oleh ratio gear ini sentiasa berubah-ubah ia akan dikenali dengan nama Continuously Various Transmission ataupun lebih dikenali dengan nama CVT. Ratio untuk CVT akan sentiasa berubah ubah dan tidak akan sama dari dari halaju 1km/h sehinggalah halaju maksima 200km/h. Terdapat jutaan kemungkinan nilai ratio yang digunakan oleh CVT spenjang ia beroperasi. Secara teori, CVT akan sentiasa beroperasi dalam keadaan efisyen samaada untuk penjimatan bahan api atau prestasi pecutan maksima

Namun, bagi membuatkan pemanduan menjadi seronok dan sporti sesetangah pengeluar kenderaan melengkapkan kotak gear CVT ini dengan keupayaan untuk meniru operasi kotak gear automatik konvensional. Perisian yang disimpan dalam TCU membenarkan dan memaksa CVT untuk beroperasi pada ratio yang tetap apabila pemandu memilih mode pemanduan sporti

Ia boleh dipilih apabila pemandu menggunakan tombol gear dan mengaktifkan sistem Tiptronic yang akan membenarkan pemandu memilih ratio yang dikehendaki. CVT akan menyediakan 6 atau 7 ratio secara maya melalui perisian dan pemandu boleh menggunakan semua ratio tersebut melalui tombol gear ataupun menggunakan penukar gear yang dipasang pada roda stering.

Google ads
Back to top button