丰田齿轮直驱式CVT的工作原理是什么？

在TNGA架构下，丰田开发了一种新的无级变速箱，称为齿轮直驱式CVT（Direct Shift CVT），并将其与2.0L自然吸气发动机相匹配。这款变速箱不仅具备传统CVT的钢带轮传动结构，还引入了一套齿轮传动系统。

这种设计旨在提升燃油效率、优化加速性能，并改善噪音、振动和不平顺性（NVH）。

在启动和低速行驶时，该变速箱通过齿轮结构实现传动，同时利用离合器切断功率输出。而当车辆进入高速行驶阶段时，钢带传动系统接管工作，以降低传动比并提高效率。通过这种方式，该变速箱在不同行驶状态下均实现了高效率，从而提高了燃油经济性。

为了增强驾驶体验，丰田采用了一种新的控制技术，以优化动力输出。该技术使变速箱能够根据驾驶员的操作和驾驶场景，实现齿轮传动和钢带传动的协调工作，从而提供更加平滑和直接的加速感受。此外，该技术还提高了顺序换档模式下的换档响应，提升了车辆性能。

丰田全球首创了这套齿轮直驱式CVT，旨在实现以下三大目标：扩展变速传动比范围、提升动力性能、提高燃油经济性和NVH性能；提供协调平滑和直接的加速感受，增加驾驶乐趣；简化变速箱结构，增强设计强度，提高可靠性。

在W-CVT中，变矩器用于启动车辆，而齿轮传动与钢带传动则协调工作。通过两个离合器和一个制动器的调整，可以实现前进、后退、齿轮传动和皮带传动等功能。这种双小齿轮行星齿轮结构在钢带传动的输入端和输出端分别安装了一个离合器和制动器。

为优化燃油经济性、动力性能、驾驶性能以及小型化轻量化，丰田进行了13项设计改进。W-CVT相比上一代S-CVT燃油经济性提高了6%，主要改进措施包括采用齿轮传动与钢带传动并联、传动比覆盖范围更广、采用叶片式2端口油泵、液压控制单元前置、CVT油压优化等。

与传统的CVT相比，W-CVT在起步加速时表现更为出色，特别是在低速行驶和快速加速过程中。W-CVT车型的起步响应性明显高于传统CVT，并且在前期加速过程中也表现出色。此外，W-CVT在城市驾驶、巡航、正常加速和减速时的驾驶性能同样出色。

在运动模式下，W-CVT的换挡速度接近7速双离合变速箱，从而带来良好的主观感受。尽管采用了新技术并增加了齿轮传动结构，但W-CVT的尺寸和重量却有所减轻。整体长度缩短了23毫米，约10%，重量减轻了5公斤，约15%。这些改进得益于变矩器扁平化设计和低角度带轮的应用。

根据不同的驾驶工况和驾驶员操作，W-CVT会自动切换齿轮传动和钢带传动。在轻微加速时，切换过程尽可能平滑，以确保驾驶者无法察觉。而在急加速时，变速箱会迅速切换至钢带传动，以提供节奏感和持续加速。当遇到不确定的结合或释放情况时，变速箱会测量车辆行为并进行平稳控制。

W-CVT通过优化换挡策略，实现了在不同驾驶条件下的最佳性能。例如，当驾驶员轻踩油门时，变速箱会优先考虑燃油经济性。当油门较深时，控制系统会延迟换挡时机，充分利用齿轮传动的高效率，随后迅速切换至钢带传动。而在极限性能下，控制系统会根据车速或加速踏板角度变化判断驾驶员的需求，并提供预期响应。

为提供手动换挡的体验，W-CVT对换挡策略进行了优化，与传统的AT变速箱相比，换挡速度更快。当驾驶员将档杆移到“M”位置时，可以通过档杆的+/—操作选择档位。此外，电子节气门控制可以提高换档响应。这种高响应的手动换挡控制集成了点火正时和电子节气门，可以在不同的传动比和换挡速度下对发动机扭矩进行精细控制。

与传统的AT变速箱相比，W-CVT具有更快的响应速度，能够适应不同驾驶者的加速和减速需求。当运动模式开关打开时，换挡响应变得更快，使车辆行为更具运动性。在手动模式下，W-CVT的换挡速度明显更快。

通过引入齿轮直驱式CVT，丰田为中低级别车型提供了更高的动力性能和燃油经济性，打破了以往对丰田车平淡无奇的印象，增加了驾驶乐趣。