變速箱是怎么影響油耗和動力的?

時間:2017-10-07 15:14:28 來源:傳星自動變速箱維修
變速箱是怎么影響油耗和動力的?原標題:變速箱是怎么影響油耗和動力的?一些車友抱怨的加速肉和耗油量高的問題可能正是因為被大家選車時忽視的變速箱引起的,我們真的有必要了解一些變速箱的相關常識。1、變速箱的基本原理變速箱是連接在發動機輸出端和車輪驅動軸之間的動力-轉速調配裝置,基本作用是:根據汽車行駛需要改變相應的“動力-轉速”組合

原標題:變速箱是怎么影響油耗和動力的?

一些車友抱怨的加速肉和耗油量高的問題可能正是因為被大家選車時忽視的變速箱引起的,我們真的有必要了解一些變速箱的相關常識。

1、變速箱的基本原理

變速箱是連接在發動機輸出端和車輪驅動軸之間的動力-轉速調配裝置,基本作用是:根據汽車行駛需要改變相應的“動力-轉速”組合、改變轉速方向(倒擋)和分離發動機和驅動軸的連接(怠速)。我們只分析第一個作用:根據行駛需要改變相應的“動力-轉速”組合。

(1)動力和轉速的關系:

大家都清楚加速用較低擋位、勻速用較高擋位,原因就是擋位越低輸出的力量越強,擋位越高發動機的轉速利用率越高。

發動機從曲軸輸出的動力被稱為扭矩,是推動汽車行駛的唯一動力來源。我們在中學時學習過“杠桿原理”,通過加長杠桿可以撬動很重的物體,這個原理在日常生活中也會經常用到。通過計算杠桿長度和使用的力量大小在數學上被叫做“力矩”,所以力矩是有方向的;如果是齒輪(車輪)轉動,被叫做“扭矩”。具體到發動機和曲軸的設計就表現為用幾個直徑(齒數不同)不同的齒輪和曲軸的齒輪(實際設計時也是以組直徑不同的齒輪)相配合,當驅動軸一側的齒輪數量比曲軸一側多時,驅動軸一側的扭矩增大、同時旋轉速度減慢。

這是從網上找來的變速箱原理示意圖,圖中有一點問題:上下軸兩側的幾組齒輪不可能同時對齊,否則就沒有“變速”了。發動機曲軸輸出的扭矩通過結合驅動軸上的齒輪把扭矩增大后輸到驅動軸上,驅動軸再通過扭矩驅動車輪轉動。如果需要改變輸出“動力-轉速”組合、就踩下離合器把齒輪分開,通過擋桿改變位置使新的一組齒輪相對應,放開離合器后這組新對應的齒輪就結合到一起。這就是變速箱的基本作用。

假設發動機曲軸上的齒輪有10個齒輪,車輪驅動軸上的齒輪有20個齒輪,曲軸每轉2圈驅動軸轉1圈。當曲軸旋轉了100圈時驅動軸只轉了50圈,這時曲軸輸出的扭矩增加了1倍、而轉速也下降了1倍。這就是變速器的基本原理:通過降低轉速的方式來提高輸出扭矩。每一個變速箱都有幾組對應的齒輪比值,專業工程師把這些齒輪比值稱為“減速比”;曲軸齒輪(10)/驅動軸齒輪(20)=2(減速比)。我們接著討論。

(2)減速比設計

減速比分為主減速比、各擋位減速比和倒擋減速比。實際上曲軸進行了二級減速:第一級是主減齒輪減速,幅度較大,通常在4倍左右(標記為主減速比=4);第二級是各擋位減速齒輪減速(包含倒擋齒輪),減速的比例從大到小,擋位越高減速程度越低。總減速比=主減速比×擋位減速比(包括倒擋)。我們來看個實際例子:

來看和1.6L發動機配合的“5速手動”下面的數字。差動比(主減速比)=4.529、倒擋減速比=3.250,擋位分布范圍是(1)3.545、(2)1.904、(3)1.310、(4)0.969、(5)0.815。我們用主減速比乘以擋位減速比就可以得出驅動軸在這個擋位時扭矩增加的幅度。“最高擋傳動比”增加的幅度最小(4.529×0.815=3.691),但是,轉速傳動效率最高:發動機曲軸轉2000轉時,車輪可以轉2000/3.691≈542圈,乘以車輪周長就是汽車行駛的距離。

再看第二個與1.8L發動機配合的“6速手動”。與5速手動的區別不大:主減速比相等、1擋減速比=3.166(5速手動=3.545)、2、3、4、5擋和前面一樣、6擋減速比=0.725、最高擋減速比=3.284。

這款車配置的兩款發動機為什么要和不同的變速箱組合?它的動力特性和耗油量會有什么差別嗎?我們來對比一下:1擋是起步或者爬陡坡用的,減速比最高(輸出的動力最大),同一車型使用了1.8L發動機后,動力比1.6L提高了將近20牛米,調低1擋減速比既可以滿足起步和爬坡要求,又可以降低燃油消耗;2-5擋行駛中情況大致相同、保持減速比不變,1.8L的動力會比1.6L的動力略強,主要體現在油門反應的時間和程度;如果沒有6擋設計,1.8L的耗油量會比1.6L的高出一些,同等條件下排氣量大一些的發動機燃油消耗率高一些很正常;6擋減速比僅有0.725,比5擋低了約20%,這意味著跑高速時用6擋可以比5擋手動變速箱的1.6L發動機更加省油,對于經常跑高速的用戶來說購買1.8L/6擋手動的卡羅拉比1.6L/5擋手動的更省油,動力也更好。

這就是學習一點發動機和變速箱知識對你根據自己的需要來理性選車的好處。

2、靈活選擇和使用擋位(變速箱)

選車前,上網站來查找目標車型的變速箱資料,再到網上去搜一下速比數據有利于對所購車輛的變速箱情況有個比較理性的認識。

(1)選擇合適的變速箱

目前很多車型至少有兩個變速箱配置:手動擋和自動擋。選擇前最好不要使用“哪個好開”的標準,而是通過對比變速箱的速比特點看看是否適合自己。我們先從手動變速箱的選擇入手,還是用上面的例子來分析。

如果車輛絕大多數時間在市內行駛,一年跑不了幾次長途,駕駛者喜歡穩妥行駛,1.6L+5速手動就挺合適。1.6L+5速的動力雖然比1.8L+6速手動弱一點,在這種行車環境下動力差距很難體現出來,油耗會低一些。還有個小細節同樣重要:踩油門時,1.6L+5速會比1.8L+6速稍深一點,油門腳會舒適一些。

如果所購車輛跑長途多、或者在非城鎮區域、或者追求速度,情況就不同了。1.8L+6速更適合這類用車需求,當長途行車里程比例較高時,因為6擋的速比更低、使用率也最高,所以,耗油量可能比1.6L+5速還要低;由此可見,對數據的全面分析更有利于選對自身需要的車型。

(2)靈活使用擋位

當我們學習駕駛時教練員就給我們灌輸了一個擋位使用的基本公式,經過勤學苦練,汽車在各種行駛狀態下用什么擋位已經在腦袋里固化了下來。有個問題大家可能都遇到過:如果剛買來的新車配置和駕校練車的情況很可能不一樣。

實際上,每個人的駕駛習慣不完全相同,對加速度的感受也不同,換擋的手法、所用的時間可能也不同,遇到相同的駕駛情況時是否換擋和選擇的擋位自然就不一樣了。比如:車流以40km/h左右的速度前行,有人跟車時選擇了3擋、便于提速,有個空就插上去;有人選擇4擋、跟著走挺好;還有人選擇5擋、慢悠悠的跟著走,圖的是省油。三種情況的駕駛人不同、性別、年齡、性格都存在差異,加上他們駕駛時的心態也不同,駕駛時選擇擋位就可能有差異;另外,他們駕駛的車型、排量、動力情況也可能不同,擋位的選擇就可能不一樣。

我們還是拿前面的速比表舉例:1.6L(最大輸出扭矩154牛米)和1.8L(173牛米)輸出的扭矩相差19牛米,2-5擋的速比相同,如果以相同速度行駛、使用相同擋位時1.8L款的儲備動力更大、加速也更快;如果是一個平時開慢車的人駕駛1.8L款、性子急的人駕駛1.6L款的,還在前面說的40km/h的車流里,那么擋位選擇就可能是:1.8L的主用5擋、1.6L款的主可能用3擋。我們了解了變速箱的基本原理后,對這些駕駛現象就完全可以解釋清楚了。

駕駛時盡量使用高擋位有利于節約燃油,這就需要我們學會通過油門幅度來控制行駛速度,最大限度地發揮燃油利用率。上面速比表中“最高擋傳動比”數值是發動機轉速最高利用率的極限值,最高擋傳動比在行駛中所占的比例越高,燃油消耗率就越低。這就是我多次提到的為什么最大限度使用最高擋行駛、通過油門大小控制行駛速度可以降低耗油量的原因。

3、變速箱的主要類型

變速箱大體可分為手動變速器和自動變速箱兩大類。手動變速箱因為擋位數量不同也可以細分;自動變速箱也可細分為分級自動變速箱(AT)、手自一體變速箱(DCT和DSG)、無極自動變速箱(CVT)。

前面所述的內容主要是以手動變速箱為基礎展開的,自動變速箱的內容太過龐大,我想在以后再和大家分享,敬請關心。

這是手自一體自動變速箱結構圖(DSG):

這是分級自動變速箱(AT):

這是無級自動變速箱圖(CVT):

官網:http://www.cxbsx.com

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