21世纪以来，尤其是近十年，全世界的汽车动力总成的工程师们好像都在放假，发动机越来越没有以前那般疯狂了，排量也是越来越小，曾经代号C6的第二代RS 6 Avant就有着一台源自兰博基尼的5.0升V10双涡轮增压引擎，轻易输出高达580匹的超强性能，那是让人直呼“Holy”的癫狂。但如今，那么多年过去了，C8世代的RS 6 Avant也才提升到了600马力，但发动机的排量已经降到了4.0T。
◎5.0T双涡轮的RS 6
如果还是那台曾经的5.0排量V10引擎，RS 6 Avant如今的最大功率突破700匹应该完全不是问题吧？但，从全世界来看，近20年来不论是欧美还是中国，市场上的发动机及排量都呈现出了一致的变化——小型化。
不论是各类环保政策，亦或是让主机厂头疼不已的双积分制，还是车企们从自身战略布局的考量，降排减缸在近20年内被迅速推进着，在崇尚大排量自然吸气V8咆哮的北美，4缸引擎在不知不觉间已然成为了市场主流，从21世纪初到2017年，美国市场的汽车排量平均降幅达到了15%；而在欧洲和中国，这个数字分别为5%和9%。发动机的排量越来越小，未来10年的内燃机主题已经明了——高效小排量引擎。
高效小排量是手段，减排才是目的
当然，高效小排量依然会有其相应的下限，发动机的缸体数量从六缸到四缸再到三缸，为主机厂们带来了更加严峻的技术挑战，通过涡轮增压来提升效率降低排量和排放已经是行业共识，更少缸数更低排量也是为了迎合“单缸最优”理念以实现性能和效率的提升。但是汽车引擎的排量下限差不多就在1.0升（三缸），更低的排量其实并不符合高效小排量的诉求。
即便发动机技术日新月异，以通用的第八代Ecotec 1.3T对比上一代的Ecotec 1.5T为例，这台引擎的百公里油耗降低了6.5%的同时，升功率还提升了11.7%，满足更严苛排放标准的同时，性能也得到了保证。
但，即便引擎发展至这一步，35MPa高压直喷、可变气门、电子放气阀小惯量涡轮、ATM主动热管理、系统等等技术通通用上，发动机依然只能达到不到40%的热效率（峰值效率）。不过动力总成并不单单只有发动机，我们还有变速箱，这个传动端的核心部件。如何进一步触及高效，工程师们将目光放到了变速箱上。
发动机万有特性，寻求最合适的传动端
当然，变速箱的意义主要还是在于优化发动机在动力输出端的效率，动力总成的核心依然是发动机，既然谈及效率优化，我们还是要从发动机万有特性图讲起。我们以某台涡轮增压引擎的万有特性图为例，横轴是转速，单位rpm，纵轴是平均有效压力（单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力），单位bar。
从理论上来讲，平均有效压力越大，发动机负荷率越大，所以我们可以将其简单理解成发动机输出扭矩的大小，最上面则是发动机的外特性曲线，外特性代表的是发动机节气门全开，即全力加速情况下发动机的输出特性，涡轮引擎的扭矩外特性曲线明显优于自然吸气引擎，这点我们不再赘述了。至于图中的蓝线部分，是燃油消耗率曲线，其单位g/kWh，可以反映发动机对燃油的利用效率，数字越低代表了发动机对燃油的利用效率则越高。
让一台引擎一直处在最佳燃烧区，理论上便是其最大热效率。我们可以看出，这台引擎的最优燃效大概是206g/kWh=206g/3600000J，此刻发动机产生3600000J能量需要消耗汽油206g，汽油的热值约为46000J/g，此刻的燃烧效率η=发动机机械功/发动机消耗燃料能量3600000/（46000*206）=0.38，由此可以看出这台引擎的最大热效率约为38%，是一台相对比较优秀的引擎了。
但是，要达到38%的热效率，却出现了一个问题：其最优燃油消耗率为206g/kWh的区间实在是太狭窄了，从图上看大约只有前后30rpm（约2200rpm-2230rpm）的范围，这绝不是日常使用中能轻易触及的工况区间。而210g/kWh的燃油消耗率曲线范围则相对更贴合实际一些，其区间约为1900rpm-2300rpm。
◎马自达热效率50%的HCCI发动机
其实工程师们绞尽脑汁优化发动机，无非就是想让1500-3500rpm这日常最普遍的工况区间内的燃油消耗率尽可能小，用图上的含义表述便是低数值的燃效范围需要尽可能在1500-3000rpm区间内。
对于发动机而言，汽车的每一个工况（由车辆速度和驱动力决定）都要消耗一定的驱动功率，即要求发动机输出一个确定的功率以满足某个工况的要求，在万有特性图上，因为P=Jω（功率=扭矩乘以转速），横轴位转速，纵轴可以近似看做扭矩，那么等功率线在图中就是一条条双曲线形状。
在图中的黄色虚线部分就可以近似代表这台引擎在不同的工况下面的等功率曲线，功率值分别为a到l（从a到l，发动机功率值逐渐提升），可以看到的是，任何一条等功率曲线，几乎都会经过低数值的燃油消耗率范围，而变速箱挡位的匹配调校，很多时候便会参考等功率曲线和燃油消耗率曲线在万有特性图上所呈现的那些奇异交点。
BUG般的CVT，挡位取点纠结？不存在的
众所周知，变速箱存在的主要意义便是改变传动比，以扩大驱动轮转矩和转速的变化范围来适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利（功率较高而油耗较低）的工况下工作。那如何改变传动比？扭矩从发动机主减速器传递而来之后，便经由变速箱进行相应挡位的调配。
◎DCT变速箱结构图
变速箱根据控制形式的不同，分为手动变速箱和自动变速箱。而自动变速箱又根据结构不同，分为AT（液力自动变速箱）、AMT（电控机械自动变速箱）、DCT（双离合变速箱）、CVT（无极变速箱），其中AT和DCT又是当前市场中最为普遍的自动变速箱类型，但这两类变速箱，即便如今可以做到9挡甚至10挡，但挡位对效率的限制依旧存在。
为什么挡位会限制效率？我们还是从万有特性图谈起。因为汽车的动力实际上只是由发动机输出而来，经由变速箱传递到车轮，汽车发动机的转速与整车的车速存在着一定比例的关联，扭矩可以与整车的阻力耦合，发动机功率则与整车需求功率相耦合。
所以我们可以近似的将车辆的挡位阻力线（红色）布局在万有特性图中，这些阻力线和等功率曲线形成一个个的交点，而这些交点就是工程师们做变速箱挡位匹配与调校的关键信息参考。如何看待这些交点？
以上图中的B为例，此刻B点在5挡阻力线之上，即可以看做发动机在5挡转速在约1800rpm的时候，发动机输出的扭矩不能够小于B点所对应的扭矩值。从A点和B点的关系来看，A点和B点发动机输出的功率是相同的，都是d，变速箱挡位从4挡升至5挡的时候，可以简单理解为发动机的工况点从A迁移到了B，由图可知，A工况点的燃油消耗率约为250g/kWh，而当工况点迁移到了B点（从3挡升到4挡），彼时的燃油消耗率则介于230g/kWh-240g/kWh之间，而到了C点（从4挡升至5挡），届时燃油消耗率甚至低于225g/kWh。在输出功率不变的情况下，因为变速箱的升挡，燃油消耗率不断降低，这就是我们经常能感受到了挡位越高越省油的原因。
当然，挡位越高越省油这一点也不是绝对的。就从D点和F点来看，当发动机工况在6挡D点时，其燃油消耗率为206g/kWh，处在发动机效率最高的位置上，但是当发动机工况在7挡F点的时候，其燃油消耗率却增加到了210g/kWh，为什么要结合发动机的万有特性来匹配变速箱的挡位，原因就在于此。
对于AT和DCT包括AMT变速箱而言，挡位数量是固定的，比如说某台变速箱的前进挡是7个，那么它在前进挡的布置上，就只能有7个齿比，齿比的大小，决定了各挡位最终工况点最终如何落在万有特性图上。以B、C点为例，在等功率曲线的BC段，变速箱取点只需要在5挡的时候，其对应的扭矩大于等于B点所对应的扭矩即可。
但是变速箱挡位的取点，会因为工况的不同，而产生变化，在某一工况下最高燃效的取点在另一工况下或许并不是最优取点，比如图中在f功率的工况下，G和H分别是6挡和7挡的最佳取点，如果是AT、DCT或者是AMT变速箱，如果将此刻的6挡和7挡固定，到了h功率的工况，G和H点对应的为G’和H’，虽然6挡G’点的燃油消耗率达到最优，但7挡H’点的燃油消耗率并不是最优，受制于固定挡位的限制，AT、DCT、AMT变速箱总是没法达到任何工况下的最优燃效。
换言之，要是没有挡位限制，那么无时无刻都能达到最优燃效，这样的变速箱岂不是就是BUG般的存在？而CVT，便是这样的存在。
CVT “C”位出道，完美匹配高效小排量
任何工况下达到最优燃效，CVT如此BUG，为何之前总是默默无闻？原因就在于CVT的结构特性导致其无法承受较大的扭矩。传统CVT利用钢带传输扭矩，扭矩的极限就取决于钢带的强度，用钢链取代钢带也不失为另一个不错的方案，通用就在全新一代的动力总成中推出了钢链式CVT变速箱，不仅寿命更长，其最大承受扭矩可以达到250牛·米。
这样的最大扭矩承受实力匹配如今的高效小排量引擎简直是恰到好处，通用第八代的Ecotec 1.3T引擎有着240牛·米的最大扭矩，这款钢链式CVT自是能完美承受这样的扭矩输出，并且随着技术的推进，CVT对于扭矩的承受能力也是日以渐进的。而在现阶段，随着高效小排量引擎的趋势和推进，CVT对于这类引擎的完美适配，让其走到了聚光灯之下。
同时CVT不仅在理论上可以保证发动机随时保持在高燃效区间内，同时还能避开发动机在某些转速上的共振点。众所周知，任何一台整车都会因为发动机的工况转速等因素而产生共振，在万有特性图上，这些点就被称为共振点。如图所示，L点其实是在g功率5挡最优的取点，但如果L点恰巧是这台车的共振点，而又因为某些因素，变速箱挡位取点不得不取在L点的位置，不少车主经历过的车辆共振的体感，一大部分因素便是来自于此。
但是CVT的特性却可以将随时跳过L点，用同样接近L点的高热效率点L’取代，既保证了高效，又避免了共振，这般水准，不可谓不精彩。
2019年，在高效小排量领域的传动系统中，CVT “C”位出道，毋庸置疑。
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