内容概述:前进挡概念解析,挡位数量与动力储备的关系。汽车变速箱挡位数量是否越多越好?这是个争论太长时间,但是完全没有讨论价值的问题;因为在动力储备冗余越来越高的技术进步过程中,前进挡的数量始终在不断的增加。
技术升级的目的总不会是让油耗越来越高和体验越来越差吧?那么80年来的变化就已经说明了前进挡是否越多越好,如果对细节不感兴趣的话,至此就可以得出结论而不用继续阅读了;想要打破砂锅问到底,咱们就来了解一下什么是“挡”吧。
01前进挡概念
汽车理论上可以不用变速箱,以发动机飞轮直接连接传动系统和车轮,以调整输出功率为基础「直驱车辆」并进行调速。电动汽车就是这样的,其减速器只是因为电机转速太高,为了降低车速而增加的一个齿轮比。
然而燃油汽车可以直驱但并不适合这么设定,因其发动机类型为「活塞往复循环式·内燃式热机」;这种机器的特点是能量转化效率(热效率)极低,综合冷启动的热机阶段的低效率,峰值超过40%的机器,实际能达到平均35%就算挺不错了。说白了就是内燃机非常费油,因为大部分热能是被浪费的,想要节油就得将运行转速(喷油频率)维持在足够低的范围内,如何实现呢?
正是为了稳定转速而存在,功能可以这样理解。
高转速输出·低车速行驶-费油但加速快低转速运行·高车速行驶-省油但动力弱汽车以中高车速巡航驾驶时的阻力并不大,对输出功率的需求是不高的;所以「低转·高速」是非常理想的运行状态,因为曲轴每旋转两圈喷油做功一次,转速低则耗油次数的基数小,油耗自然会一些。不过发动机的转速匹配的输出功率是固定的,直驱能实现的车速也是固定的,变速箱是如何实现“功率不变·速度提升”的呢?
图解:下图为变速箱的齿轮比(速比)概念,发动机驱动的齿轮是不是很小呢?这个小齿轮转很多圈则等于发动机高转速输出大马力,但是将动力输出到车轮的从动齿轮却很大,前者转很多圈后者才能转一圈。
这种状态就是「高转·低车速」的匹配,目的是以大马力快速有效地加速,或者让中重型客货车能够在满载时,以充足的动力正常起步加速。
下图为变速箱的齿轮比,先比一旦几乎反过来了;此时就是发动机以低转速运行,以大齿轮转一圈带动小齿轮和齿轮转很多圈的方式,实现「低转·高速行驶」。转速虽然低但满足了通勤的时间效率需求,同时能够节油是不是非常理想了呢?
知识点:前进挡数字越大则驱动齿轮越大,从动齿轮逐级减小;也就是挡位越高变速箱放大车速的能力就会越强,至此应当理解前进挡的数量为什么越多越好了吧。
02挡位动力匹配
年第一台装备的AT变速箱仅为,然而这也能够满足在当时车辆的需求。因为早期的大排量的自然吸气发动机动力其实很差,最大马力多PS、峰值扭矩不过两百多牛米;这种动力充其量相当于今天的1.5T,那么这些机器适合多少挡的变速箱呢?
6/8AT或DCT双离合就足够了,再多范围会出现「高挡低速」运行的问题。因为前进挡数量越大则速比越宽,高速挡放大车速的能力就会越强,或者说巡航转速就会降低到非常低的标准。
但是这些发动机的最大扭矩偏低,假设为N·m以rpm巡航,此时输出的马力低至不足65PS,驱动车辆行驶时虽然也能够克服运行阻力,但是动力几乎没有冗余。也就是说发动机飞轮、离合器、变速箱齿轮与传动系统,在传动过程中会与行驶阻力高强度的对抗,而不是以充足动力加高惯量的状态运行,这会加速材料金属疲劳的速率,对于车辆而言并不是非常理想的匹配。
适合8-10挡的变速箱,因为动力储备非常充足了。这些机器往往有-N·m的最大扭矩,同样以rpm的转速运行,输出马力会有多大呢?按照(扭矩×转速÷×1.36=马力)的公式计算,标准如下。
N·m×rpm=90PSN·m×rpm=PS公制马力的标准为:1PS=75kg·1m/1s,也就是每马力可驱动75公斤物体实现每秒每秒的运动效率。相同转速运行中的输出马力多出25-35PS,驱动整备质量相当的汽车就会轻松的多(发动机变速箱多出的百十公斤在动力提升幅度面前·可以忽略)。
所以中大排量汽车的动力传动系统不用担心运行负荷,巡航驾驶中的再加速也会感觉非常直接,因为充足的动力储备克服行驶阻力很轻松。那么这些车辆至少也应该是≥8AT的标准,横置前驱车最高是9AT,纵置变速箱目前有相当优秀的10AT——6AT可以在这一阵营中淘汰了。
重点:前进挡数量的提升不仅能更理想的控制耗油量(巡航转速),能让换挡变得更加平顺才也是非常重要的因素。因为挡位数量过少,则每个前进挡的齿轮比落差就会很大,原因在于匹配的车速要划出范围,比如4AT大致为以下标准。
1挡加速至20km/h2挡加速至40km/h3挡加速至60km/h4挡在60/速度区间调整每个齿轮比“管的范围”太大,加速后换挡的瞬间就会出现顿挫;因为前一个挡位放大车速的能力偏弱,后一个却会很强;而加速过程中的行驶阻力偏大,通过高速挡小齿轮施加给发动机驱动大齿轮的阻力会瞬间增加,结果则是加速过程中的发动机忽然被“别了一下”,在加大油门之后才能顺畅加速,出现顿挫也就不足为奇了。
的数量越多则每个齿轮比的落差就会越小,每个挡位匹配的车速范围也就会缩小;那么升降档时的衔接自然会更加顺畅,或者理解为冲击感的减小以保证加速的平顺。
这就变速箱前进挡数量的意义,只要动力储备充足:前驱汽车两个标准排量应匹配6/9AT·DCT,后驱或四驱汽车应当以8/10AT为首选项,就聊这些了。
编辑:天和Auto-汽车科学岛
责编:天和MCN
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