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1 # 新能源車資深分析
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2 # 壹車熱評
變速箱對汽車動力的影響,其實說直接點就是變速箱傳動比對動力的影響,變速箱它的實質就是一個變矩裝置,所以我們也可以把它成為“變矩箱”。這裡我們先搬一個公式:功率=轉速X扭矩,也就是當發動機輸出功率恆定的時候,扭矩越大時,發動機的轉速就越低。
那麼我們再來看變速箱在發動機動力傳遞過程中,所起到的作用是如何的?我們都知道決定汽車行駛速度快慢的因素,是在於發動機在單位時間內的輸出功率大小,這是個籠統的說法,但如果要再說細一些的話,則是單位時間內,發動機動力最終傳遞到車輪上的輪矩數值。
變速箱在整個動力的傳遞過程中,發動機的動力會在變速箱主從動齒輪比和尾牙的減速作用下,將傳遞到車輪上的發動機轉速大幅度降低,因此最後傳遞到車輪上的扭矩就將會比發動機做功時所輸出扭矩更大,這就是變速箱被叫做“變矩箱”的原因,而這也是變速箱存在的意義。
上面簡短介紹了變速箱在整個動力傳遞中的本質,那麼它是透過怎樣的方式來改變扭矩呢?像手動變速箱、雙離合變速箱、AT變速箱,它們的工作核心就是齒輪齧合,也就是主從動齒輪比的變扭原理。這個原理很多汽車作者也愛用山地腳踏車的變速原理來作解釋,而變速箱的原理也確實大致就是這樣的。
在低速的時候,變速箱是透過用更小直徑的主動齒輪,去帶動更大直徑的從動齒輪旋轉,這種“以小帶大”的齒輪旋轉結構就會讓直徑小的主齒輪,受到更大的齧合阻力和旋轉阻力。此時直徑小的主齒輪在旋轉幾周後,直徑大的從動齒輪才會旋轉一週,這種情況下變速箱最終傳遞到車輪上的轉速就會很低。
此時我們在“功率=轉速X扭矩”這個公式中可以看到,發動機輸出功率恆定時,低檔位狀態下的轉速降低了,那麼扭矩自然就增大了,而最終傳遞到車輪上的輪矩也就變大了。而在高檔位時,變速箱的主從動齒輪是直徑大的主齒輪去帶動直徑小的從動齒輪,這就意味著主齒輪旋轉一週時,從動齒輪就已經旋轉了幾周,這樣傳遞到車輪上的轉速自然就提高了,那麼輪矩自然就降低了。
以上說的是變速箱的基本工作原理,那麼在變速箱的結構設計方面,變速箱還可以分為“疏齒”和“密齒”兩種型別。疏齒指的是變速箱的每個檔位的齒輪比範圍間隔比較大,簡單地說就是在進行相鄰檔位變化時,它們之間的轉速變化值會比較大。也就是每進行一次換擋後,你會發現它下一個檔位的轉速回落數值會比較大,而密齒的含義正好就和疏齒相反。
很簡單,看你的發動機最大扭矩輸出值的轉速範圍,這個數值範圍越窄,那說明你的發動機動力輸出越適合“密齒型”的變速箱結構,反之亦反。
如果你還是不好判斷的話,那一般來說排量越大的自吸車型,它的扭矩輸出範圍往往就會比較寬泛,這類車型就適合採用疏齒型的變速箱,而一些小排量的渦輪車型,或偏運動的車型,它的變速箱一般就比較常用密齒型的。
因為在扭矩輸出範圍較大的情況下,你採用密齒型變速箱的話,雖然你每個檔位的動力輸出會得到保證,但你卻要面臨不停換擋的問題,而且大排量發動機本身的動力輸出就比較強勁,密齒型的變速箱結構,它的傳動比改變範圍會比較窄,那對於這些動力強勁的車型來說,每次換擋時的動力浪費就比較嚴重,所以這類車型採用密齒型變速箱就沒什麼意義。而運動型車為了保證能在每個檔位下都有最大的動力輸出,那麼採用密齒型變速箱就更能符合它的扭矩輸出和運動特性。
先來說下動力齧合。AT變速箱會除了會在液力變矩器的液力變矩部分損失一部分動力以外,它和手動變速箱、雙離合變速箱一樣,相鄰檔位間的齒輪比越大,那在齒輪齧合過程中的動力損失就會越大。也就是用最小的主動齒輪去帶動越大的從動齒輪,那主動齒輪首先就需要更大的動力去克服齒輪間的阻力,而在這個過程中,這部分損失的動力是無法最終傳遞到車輪上的。
這也是為什麼現在的變速箱檔位越早越多的原因,因為檔位越多,它的齒輪齧合過程中的動力損失也就越小,動力在傳遞過程中的機械效率就越高,變速箱對油耗的幫助也就越大。
其次說下變速箱和發動機匹配之間的關係。變速箱和發動機之間的匹配不僅包括動力傳遞平順性的匹配,還包括ECU和TCU之間電子資訊檢測與傳遞之間的匹配,前者我們可以叫它為“動力匹配”,後者我們可以稱為“電子資訊匹配”。
變速箱和發動機之間無論採用怎樣的匹配,發動機在每個檔位下采用怎樣的齒輪比,以滿足發動機在該行駛工況下的動力輸出屬性,這都是考驗每個車企真實實力的硬技術,同時也反映了車企對該車型的一種設計和運動定位。總而言之,變速箱與發動機之間的匹配度越高,這輛車的燃油經濟性也就越好。
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3 # 水墨車事
變速箱是否與發動機匹配,匹配程度會影響汽車油耗與動力。油耗的影響主要來自變速箱的傳動效率,換擋邏輯等,動力影響則來自變速箱匹配,傳動比等。
變速箱是專門伺候發動機壞脾氣的元件,揚長避短既保證動力足夠又要儘可能的降低油耗。變速箱的種類有很多,手動擋變速箱傳動效率是最高的,雙離合變速箱其次,隨後是AT變速箱、CVT變速箱。所以最省油的變速箱是手動擋,而動力體驗最好的變速箱是雙離合器變速箱。AT變速箱主打耐用、承受扭矩大,CVT變速箱則主打平順與節油。
變速箱的傳動效率一定程度上影響油耗,變速箱的原理就是一個減速箱,透過減速來放大發動機扭矩。減速放大扭矩通俗一點的解釋就是槓桿原理,省力就要浪費距離,省距離就要浪費力,這就是阿基米德敢說“給我一個支點我就能撬動地球的原因”。變速箱把發動機轉速降下來從而把輸出扭矩放大,在輸出功率恆定時,扭矩×轉速=功率。發動機功率不變的時候,變速箱把轉速降得越低則輸出的扭矩越大。汽車起步時所需要扭矩最大,因此變速箱的一檔傳動比是最高的,轉速降低的最多,輸出扭矩也是最高的。假如發動機轉速2000轉/分,變速箱掛一檔,減速後變速箱主軸轉速為:2000/3.455=578.8轉/分,扭矩則直接放大3.45倍。隨著汽車速度加快,阻力降低,為了提高發動機利用率降低油耗、噪音、震動,則需要不斷的升檔,轉速升高扭矩放大倍數也越來越低。1-4擋就是槓桿省力費距離的典型,降速增扭矩。而高速行駛時,巡航狀態汽車不需要過高功率,因此變速箱五檔(六檔)無需在對發動機降速增扭,反而是降低扭矩來增加轉速,這時候變速箱用來提高轉速,輸出轉速高於輸入轉速(發動機轉速),因此五檔也叫超速擋。如果發動機輸出轉速2000轉/分,五檔的傳動比為0.85,則變速箱五檔輸出轉速為:2000/0.85=2352轉/分。放大發動機轉速,讓車輛更節油,噪音震動更低,提升舒適性,而巡航時也不需要過高的功率。此時就是槓桿原理中的“省了距離費了力氣”。
因此在發動機同樣功率下,想要省油必然要降低變速箱傳動比,讓發動機不至於浪費更多的轉速、但是功率=扭矩×轉速,省油就會造成扭矩降低,最終影響動力。如果想要動力,在同等功率下,只要透過變速箱降低轉速就可以,把傳動比提高,可以直接把扭矩放大很多倍。為什麼1.3L排量的Jimny可以和PRADO一樣越野?為什麼單缸柴油機的改裝車輛可以牽引幾噸十幾噸二十幾噸的掛車?這些都是變速箱的功勞。把轉速降低來增加扭矩。既然單缸柴油機可以驅動幾十噸貨物的車輛,那多缸大馬力柴油機不是浪費嗎?其實單缸機是透過變速箱降速來放大扭矩的,牽引力足夠,但是轉速很低、跑不快。大功率柴油機既有足夠的牽引力又可以跑的飛快,單缸機就是典型的費距離來增加扭矩。既要動力又要省油,這就是目前匹配多檔位變速箱的原因。上圖是發動機萬有特性表,燃油消耗率可以一目瞭然的看出來。發動機在特定工況下利用率最高,油耗也是最低的。因此變速箱儘量要讓發動機工作在最佳油耗區域。不同的發動機特性也不一樣,配變速箱時也不是簡單的拿過來裝上就可以用,讓變速箱更好的伺候發動機,既可以發揮動力又保證低油耗,這就是動力匹配、調校。也是有很多車企同樣配愛信變速箱,但是表現不如某田的原因,即使是大眾低端車採用的愛信6AT匹配的也是一塌糊塗。
手動變速箱傳動效率高,最省油的變速箱。雙離合變速器動力體驗最佳,是因為內部結構與手動變速箱一樣,齒輪直接傳遞動力,而換擋速度也是非常快的,因此動力體驗更好。AT變速箱動力輸入端帶有液力變矩器,可以有效緩衝震動,因此平順性最好,但是變矩器遠遠不如離合器傳遞效率高,動力有損失。因此油耗比其他種類變速箱高。為什麼cvt變速箱傳動效率不高,但是油耗很低呢?那就是因為cvt變速箱有無數個傳動比,傳動比是無極變化的,可以讓發動機始終保持在高效區域內運轉,因此油耗低,但是動力體驗要差一些。
回覆列表
1.變速箱吃動力,就是說變速箱的傳動效率變低了,而變速箱油對變速箱的傳動效率就有非常大的影響。所以,是變速箱油透過改變變速箱的效率,來影響車輛的油耗的。
變速箱內的一堆齒輪和軸,這些旋轉件的潤滑都是變速箱油完成的。
2.變速箱油粘度大了,維持自身運轉消耗的功就大,傳動效率降低;
油粘度小了,摩擦表面的油膜薄,在傳遞大扭矩時可能會出現金屬表面直接接觸的臨界摩擦,不僅傳遞效率下降,還有可能拉傷摩擦面。
3.變速箱油也存在老化變質的問題,畢竟也是一種化工產品。
按廠家要求的更換週期更換就可以。有的車型變速箱,廠家說終生免維護,也不用換變速箱油。