變速箱對(duì)汽車油耗和動(dòng)力的影響大嗎
所以讓讓我們看看變速箱在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞過程中的作用。
我們都知道,決定汽車速度的因素是發(fā)動(dòng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)的輸出功率。這是一個(gè)籠統(tǒng)的說法,但如果要說得更細(xì),就是單位時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)功率最終傳遞給車輪的車輪扭矩值。
在變速箱的整個(gè)動(dòng)力傳遞過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力會(huì)大大降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在變速箱的作用下傳遞到車輪主驅(qū)動(dòng)齒輪比和尾齒輪減速,所以最終傳遞給車輪的扭矩會(huì)大于發(fā)動(dòng)機(jī)做功時(shí)的輸出扭矩,這就是為什么變速箱被稱為"變矩器箱",而這也是變速箱存在的意義。
上面簡(jiǎn)單介紹了變速箱在整個(gè)動(dòng)力傳遞中的本質(zhì),那么它是如何改變扭矩的呢?
和手動(dòng)變速箱、雙離合變速箱、AT變速箱一樣,它們工作的核心是齒輪嚙合,也就是主動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪的比值的變矩原理。很多汽車作者也喜歡用山地車的變速原理來解釋這個(gè)原理,變速箱的原理也確實(shí)大致是這樣的。
低速時(shí),變速箱利用直徑較小的主動(dòng)齒輪帶動(dòng)直徑較大的從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。這"直徑較大的小皮帶"齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)會(huì)使直徑較小的主齒輪承受更大的嚙合阻力和轉(zhuǎn)動(dòng)阻力。此時(shí),直徑小的主齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)幾周后,直徑大的從動(dòng)齒輪會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一次。在這種情況下,變速箱最終傳遞給車輪的速度會(huì)很低。
這時(shí),我們可以從公式"功率=速度x扭矩"即當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不變時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)在低速檔狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速降低,那么扭矩自然增大,最終傳遞給車輪的車輪扭矩變大。在高擋位時(shí),變速箱的主從動(dòng)齒輪是大直徑的主齒輪來帶動(dòng)小直徑的從動(dòng)齒輪,也就是說一旦主齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),從動(dòng)齒輪就已經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)了幾周,這樣傳遞給車輪的轉(zhuǎn)速自然增加,然后車輪扭矩自然降低。
以上是變速箱的基本工作原理,所以在變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,變速箱可以分為兩種:"稀疏的牙齒"和"密集的牙齒"。
齒薄是指變速箱中每個(gè)檔位的傳動(dòng)比范圍比較大。簡(jiǎn)單來說,相鄰的擋位在換的時(shí)候,它們之間的速度變化會(huì)比較大。也就是說,每次換擋之后,你會(huì)發(fā)現(xiàn)下一個(gè)檔位的轉(zhuǎn)速會(huì)下降更大的數(shù)值,而密齒的意義正好與疏齒相反。
齒輪箱可分為疏齒和密齒。這是因?yàn)椴煌淖兯傧湫枰獫M足不同車型對(duì)速度和運(yùn)動(dòng)特性的要求。這里有個(gè)汽車熱評(píng)教你一個(gè)簡(jiǎn)單的判斷變速箱是疏齒還是密齒的方法。
很簡(jiǎn)單,看看你的發(fā)動(dòng)機(jī)的速度范圍最大扭矩輸出值。這個(gè)數(shù)值范圍越窄,越適合你的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出是為"密集齒輪"變速箱結(jié)構(gòu),反之亦然。
如果你還能t判斷,一般來說,排量越大,自吸車的扭矩輸出范圍越寬,這類車適合使用稀疏變速箱,而一些小排量渦輪車或偏動(dòng)車通常使用密集變速箱。
因?yàn)槿绻褂门ぞ剌敵龇秶^大的密排變速箱,雖然每個(gè)檔位的動(dòng)力輸出會(huì)得到保證,但是要面對(duì)不斷換擋的問題,大排量發(fā)動(dòng)機(jī)本身的動(dòng)力輸出會(huì)比較強(qiáng)勁。采用密排變速箱結(jié)構(gòu),其傳動(dòng)比的變化范圍會(huì)相對(duì)較窄,所以對(duì)于這些動(dòng)力強(qiáng)勁的車輛來說,每次換擋時(shí)的動(dòng)力浪費(fèi)會(huì)比較嚴(yán)重,所以這類車輛使用密排變速箱是沒有意義的。一輛跑車為了保證每個(gè)檔位最大的動(dòng)力輸出,采用密集的變速箱可以更好的滿足其扭矩輸出和運(yùn)動(dòng)特性。
上面的一車熱評(píng)用了很大的篇幅來講變速箱對(duì)動(dòng)力的影響。由于篇幅有限,下面簡(jiǎn)單描述一下對(duì)油耗的影響。對(duì)變速箱油耗的影響不僅取決于齒輪嚙合過程中的功率損失,還取決于變速箱與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配程度。
讓讓我們先來談?wù)剟?dòng)態(tài)參與。除了在變矩器中損失一部分功率外,AT變速箱和手動(dòng)變速箱、雙離合變速箱一樣,相鄰檔位之間的傳動(dòng)比越大,齒輪嚙合過程中的功率損失越大。即如果用最小的主動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)較大的從動(dòng)齒輪,主動(dòng)齒輪首先需要更大的動(dòng)力來克服齒輪間的阻力,而在這個(gè)過程中,這部分損失的動(dòng)力無法最終傳遞到車輪上。
這也是目前變速箱齒輪越多的原因,因?yàn)辇X輪越多,齒輪嚙合過程中的動(dòng)力損失越小,動(dòng)力傳遞的機(jī)械效率越高,變速箱對(duì)油耗的幫助也就越大。
其次,讓下面我們來談?wù)勛兯傧浜桶l(fā)動(dòng)機(jī)匹配的關(guān)系。變速箱與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配不僅包括動(dòng)力傳動(dòng)舒適性的匹配,還包括ECU與TCU的電子信息檢測(cè)與傳輸?shù)钠ヅ洹G罢呖梢苑Q為"動(dòng)力匹配"而后者可以稱為"電子信息匹配"。
無論變速箱和發(fā)動(dòng)機(jī)之間采用什么樣的匹配,發(fā)動(dòng)機(jī)在各個(gè)檔位采用什么樣的傳動(dòng)比,才能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)在這種行駛工況下的動(dòng)力輸出屬性,這些都是考驗(yàn)各個(gè)車企真實(shí)實(shí)力的硬技術(shù),同時(shí)也體現(xiàn)了車企對(duì)于這款車型的一種設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)定位。總之,變速箱和發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配度越高,這款車的燃油經(jīng)濟(jì)性就越好。
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