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1 # 希望d田野
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2 # 眾口說車
這是正常的!
當汽車在正常行駛時,發動機是有負載的,此時發動機轉數與負載是平衡的,比如當發動機1000轉時,汽車時速50km勻速執行,當你在這個速度掛到N檔時,發動機負載突然失去,那麼,行車電腦來不及調整發動機發動機轉數,所以會有一些轉數突然升高的現象,當然這與各個車企發動機調教有關。
另外,而由於汽車低速行駛時變速箱齒比較大,加油時發動機主減速齒輪慣性大,此時會產生頓挫感!
我們先來探討一下頓挫是怎麼來的,然後就可以更好地理解,它又是怎麼被消除的。變速箱的作用顧名思義,就是透過改變發動機和車輪之間的轉速比,令發動機相對不那麼寬廣的動力帶,可以適應我們駕駛時對動力非常複雜的、多變的需求。所以在更換變速箱擋位的時候,意味著同樣的車輪轉速,發動機的轉速要發生變化,從一個擋位的某個轉速,過渡到下一個擋位的另一個轉速。例如1擋傳動比3.2,2擋傳動比2.0,那麼1檔@3200rpm升2擋,發動機轉速就會變成2000rpm,降低了1200rpm。
那麼這個發動機轉速或被拉高或被拖低的過程,如果處理不好,讓發動機轉速在換擋時發生突然變化,發動機內部運動部件的慣性,就會反作用於車體,一小部分將震動直接從發動機懸置傳遞到車身,其餘則從飛輪傳遞到變速箱,再到傳動軸,最後車輪,車速突變,從而產生衝擊感。擋位越低,發動機扭矩放大比例越高,頓挫越明顯,所以頓挫感一般發生在1-2或2-3的過程裡,例如賓士(包括英菲尼迪)的1.8T和2.0T配7G-Tronic,1-2擋就會有明顯頓挫;擋位之間齒比越疏,換擋轉速差就越大,頓挫越明顯,所以越多擋位的變速箱,擋位之間傳動比越密,理論上越平順。怎麼消除頓挫感呢?我們先從結構最簡單的手動變速箱說起。不是說手動變速箱有同步器的嗎?其實同步器的作用只是幫助進行變速箱內部的轉速同步,讓駕駛者可以順利換擋,但最終變速箱和發動機同步,還是要交給離合器。所以換擋之後離合器接合的瞬間,離合器輸入(發動機轉速)與輸出(由車速決定的變速箱轉速)轉速不同步,就是頓挫產生的“根源”。首先,換擋時發動機和變速箱有轉速差;第二,再加上“離合器”接合控制不夠精細。湊齊這兩點,想平順都難。
最理想的消除頓挫的方法,就是讓每一次換擋時離合器輸入輸出端轉速完全相同。這並非不可能,有經驗的駕駛者透過一段時間的摸索,知道這款車各擋位轉速大致轉速差、發動機掉轉速的速度(和發動機設計有關係,一般規律是高效能高轉速發動機相對快一些,排氣阻力高的發動機相對低一些),由發動機轉速掉落的速度決定換擋的節奏,就有辦法找到順暢換擋的“節奏”,——鬆開油門踩下離合,切換擋位的同時發動機轉速開始下跌,下跌到下一個擋位對應轉速,接合離合器。
當然並非每一次換擋的轉速掌握都這麼精準,那老司機的做法是離合先松70%,讓離合器半聯動,相對輕柔地讓發動機和變速箱的轉速進行同步,也能減少頓挫,甚至達到車內的人感受不到的程度。
以上兩種方法,要麼“等”要麼“磨”,換擋平順性是可以保證了,但可想而知換擋速度都不可能很快。當我們在跑比賽的時候就需要快的換擋,這時候我們松踩離合的動作很粗暴,接近於踹,擋杆也幾乎是砸進下一個擋位的,儘可能減少動力中斷時長才是首要的,平順性什麼的也就排在後面了。當然就算是賽車,換擋平順點終歸是好事,平順意味著離合器輸入輸出轉速差小,這樣離合器打滑引起的損耗就少一些,可以延長離合器的使用壽命。
好的,用機械結構最簡單的手動變速箱解釋完了頓挫是怎麼形成怎麼避免之後,我們來聊聊更常見的自動變速器吧。這裡的自動變速器是廣義的,包括了所有“非手動操作的變速器”,傳統AT、雙離合、AMT統統算在內。對於自動變速箱而言,頓挫產生的機理是一樣的:產生轉速落差並且擋位切換之後同步過程不精細。那麼我們先討論和手動變速箱結構最近似的雙離合變速箱來說明。(AMT變速箱本質上就是手動變速箱,在此先略過)先舉一個正面例子,為什麼有的變速箱就能做得平順而且換擋速度比較快。這時候要請大眾DSG變速箱出場了。事實上雙離合變速箱也並非神速且平順換擋的代名詞,正如我之前提到的,換擋必須要消化轉速差才能夠平順,這是一個物理定律,與變速箱採用何種換擋構造沒有關係。那麼為什麼大眾系列的雙離合變速箱換擋能又快又順呢?這源自大眾的一個可以控制鬆開油門後發動機停留在某一個轉速的專利技術。試想想,變速箱TCU(變速箱控制單元)準備升擋時,向ECU發出關閉節氣門的訊號,這時候大眾可以將發動機轉速快速定格在下一個擋位對應的轉速,那麼在雙離合的兩組離合器完成切換的過程裡,用來同步轉速的半聯動過程就可以節省掉或者說大幅度縮減,因而可以更快速地把離合器完全結合。
事實上雙離合變速箱換擋速度不能更快,瓶頸並不在離合器切換的速度(很多廠家會把離合器切換速度當成換擋速度),而在於半聯動所要耗費的時間(切換離合器並完成半聯動,才能恢復動力,所以一個完整的換擋過程必須包含半聯動時間)。因為不是每一家廠商都可以精準地控制好發動機轉速和變速箱的同步問題,也就是我們常說的,發動機和變速箱匹配做得不精細。既然還需要離合器去慢慢把轉速同步好(有的雙離合變速箱轉速同步也沒有做好,導致1-2擋頓挫),那麼換擋速度就沒辦法縮短了。本田就找到了另一套解決方案,它在傳統雙離合變速箱的基礎上增加了一副液力變矩器。其實更準確的描述是,本田保留了AT的液力變矩器,而將後面的齒輪組換成三軸8速設計,然後在兩根輸出軸的末端(也就是在遠離發動機的那一側),各增加了一對溼式雙離合機構。形象點說,如果說傳統雙離合變速箱的雙離合在頭部的話,那麼本田DCT的離合器就是在屁股。溼式雙離合有了變速箱油的過渡,再加上液力變矩器本身就可以消化衝擊,這讓本田DCT可以在用業界一流的速度換擋的同時,達到頂級AT變速箱的平順性。
說到平順性,傳統AT變速箱普遍做得比較好,就是有賴於液力變矩器這個柔性傳動元件。所謂柔性,是相對於剛性的,離合器傳動就是剛性傳動。舉個例子,我要讓漂在水上的球動起來,我可以直接推球,這是剛性傳動;要不我也可以攪水,讓船順著水流漂,這就是柔性傳動。柔性傳動效率低於剛性(因為柔性要先讓水動起來),但可以更好地吸收我手部的不規則運動(震動、力的突變)。所以AT變速箱通常很容易做得平順,靠的就是液力變矩器。至於投訴變速箱換擋不聰明,那是控制策略的問題了。但液力變矩器也不是無所不能的,現在AT變速箱的一個很顯著趨勢是提升傳動效率,當柔性傳動要提高傳動效率時,它吸收衝擊的能力就會相應削弱,就會更容易產生頓挫。這時候,就要考驗廠商在發動機和變速箱匹配、以及換擋動作做得足夠柔順的功力了。而使用時間較長的自動變速箱,或者工作條件惡劣(例如頻繁地板油起步、頻繁強制降N擋等)其變速機構內部的制動片、離合片磨損,以及變速箱油老化,都會讓換擋過程更粗暴,平順性變差。
原理的介紹大致就到這裡吧,變速箱要抑制頓挫,可以有幾種具體的辦法,而這些辦法我們都很熟悉。一是減小擋位之間的轉速差,增加擋位數讓相鄰擋位更綿密;然後是延長換擋時間,在大眾乾式DSG發生一連串問題後,不少配用雙離合變速箱的廠家都採用更保守的換擋策略;然後是保持AT變速箱消除衝擊的先天特性,同時增加鎖止離合器組,並逐步提升鎖止率(普遍做法是剛性鎖止,少部分廠家如豐田會使用吸收衝擊能力更強的撓性鎖止),以兼顧更高的傳動效率;最後,也是終極武器了,從根本上消除換擋轉速差,如各種CVT、豐田的ECVT(其結構並非常規CVT)、乃至不需要變速箱的電動車。