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带你全面认识变速器变速器的作用
作者:沙龙体育    发布日期:2020-11-21 05:42


  编者按:只要随便问问准备购车的人,几乎都能从他们口中听到关于变速器的议论:性能代表DSG、节油高手CVT、微车小车最爱AMT、手自一体Tiptronic,豪华宝马8挡变速器等。当然,互相拆台的也不在少数,DSG的粉丝鄙视CVT的驾驶感觉软绵绵;支持传统手自一体的用户也嘲笑DSG小毛病多;当然别忘了,还有一直固守手动挡的“保皇派”,任何自动变速器在他们眼里都是异端,不值一提。

  汽车工业的百年历史中,肯定没有任何一个时代的变速器技术能比得上今天那么深入民心和丰富多彩,我们也几乎能断言,在下一个百年,变速器技术对人们购车的影响肯定也比不上我们这个时代:在不久的将来,现在意义的变速器会可能会完全销声匿迹。

  技术的发展是因为人们的需求,而人们最大的需求就是:越来越方便、越来越高性能的汽车。例如无论有多少“手动挡保皇派”,自动挡汽车都在迅速蚕食手动挡汽车市场。变速器只不过是追求过程中一种衍生的乐趣而已,它自身的存在和发展其实都来自动力源,也就是我们常说的发动机。

  在电驱时代来临之前,为了榨干传统发动机的性能极限,加上厂商对汽车文化不同的理解,我们或许将会在一二十年内看到汽车工业史上最为精彩的变速器大战。我们将会以一个系列文章,通过变速器技术的发展史,给网友深入地讲解变速箱技术,提供购车的参考之余,进一步提高变速器的使用技巧,加深对汽车的理解。

  世界上第一台汽车是由德国工程师卡尔.苯茨(KartBenz)在1886年发明的,当时并没有变速器。目前被广泛承认的第一台汽车变速器则出现在1894年。法国工程师路易师·雷纳·本哈特和埃米尔·拉瓦索尔在其制造的本哈特—拉瓦索尔汽车上准备了他们发明的变速器。直到1904年,本哈特—拉瓦索手操作滑动齿轮变速器被汽车界普遍采用,从此改变了汽车的传动系统,变速器也正式踏进历史舞台。而当时变速器的原理,和现在手动变速器的原理几经基本相同了。

  变速器不是一起一开始就有的,同时如前文所述,变速器也不可能永远存在。听起来很可悲,因为它的存在只不过是因为发动机的不完善而已。

  在汽车工业的百年历程中,发动机都是由燃烧燃料来驱动,无论汽油还是柴油,无论活塞式还是转子式。它们共同的特点都是等待燃料在其内部燃烧后膨胀而输出动力,因此称为内燃机。由于燃烧和膨胀都需要时间,由此导致了内燃机的特性并不能满足汽车的使用。

  汽车的动力需要可以理解为瞬时的。在起步的时候,汽车需要大的扭矩推动,小的转速即可;而在高速公路巡航的时候,汽车需要一个比较小的扭矩,和一个比较高的转速,利用惯性就能一直在高速上飞奔;而在超车的时候,汽车既需要大的扭矩作为加速之用,又需要很快的速度攀升。扭矩和转速综合起来就是发动机的功率,因此,只有当汽车在很高的速度运动时,才有可能迫使发动机输出最大功率。

  发动机的工作范围是被规定在怠速和最高转速之间的。而在整个运行范围内,发动机输出的扭矩和功率并不能保持一致,其相应的最大值只能在规定的转速出现。如果用一句话来概括变速器的作用,那就是:改变发动机的扭矩和转速,使其适应车辆瞬时的需求。

  就是由于发动机和汽车需求之间的矛盾,才有了变速器生存的原因。例如汽车刚起步,发动机转速在很低的区域,相应的扭矩也很低,这时候就不满足汽车所需要的高扭矩低转速的要求。此刻的发动机转速大约在1000转以下,不过实际上,车轮也不需要这么高的转速,每分钟几十到几百转就够了。这个时候,变速器就将发动机输入的转速降低,由于速度降下来了,也就是说扭矩上去了。刚好能满足车辆起步时低转速、高扭矩的需求。假设变速器在1挡的时候,发动机转3圈,经过变速器的变速后,只输出1圈,同时扭矩也增加3倍(不考虑摩擦损失),这样就完成了降低转速、增加扭矩的目的。这个挡位的传动比就是3。

  汽车在高速中运行,发动机的转速在2000转以上了,相应的扭矩也上升到了一个不错的水平。这时候的汽车需要的往往是一个比较小的扭矩和一个比较高的速度。变速器就可以把发动机输入的转速提高,由于速度升上去了,同时扭矩会下降。正好满足汽车的需要。如果发动机每转0.9圈,变速器就能输出1圈,这个档位的传动比就是0.9。

  为了满足汽车和发动机在不同的速度下都能协调工作,变速器往往被设计成具有多个挡位可以选择。变速器的挡位设计也是随着发动机不断地进步而进步的,早期的发动机功率不足,因此变速器能起到的都是减速增扭,传动比都是大于1的。但随着发动机功率越来越强劲,现代轿车一般都具备传动比小于1的挡位。

  在这里举一个基本的例子:1档3.704;2档2.202;3档1.414;4档1;5档:0.802。这是一个当今典型的变速器各档位的传动比,从中我们看以看到,这个变速器有4个档位的传动比是大于1的,一个小于1的挡位我们通常称为超速挡。由此可见,整个变速器的变速范围在3.704-0.802之间。

  当然,变速器还有一个很重要的功能就是提供倒车。因为发动机在发动之后只会朝着一个方向转,因此还需要变速器提供反向旋转的挡位,这个档位我们称为倒挡。不过一般在讨论变速范围的时候,指的都是前进挡,正如没有人说自己的5挡变速器是6挡的一样。

  由于变速器的作用就是将发动机的转速变成车型行驶需要的转速(我们姑且忽略传动系统上另一个相对简单很多的减速部件),因此变速范围和档位数量就显得格外重要。争论和分歧也是从此而来。不过电动机具有和内燃机完全不一样的特点,现在甚至已经出现了直接套上轮子就可以驱动的电动机。而就在这个电驱时代全面来临之前,变速器正在进行一场史无前例的大战。由于篇幅所限,开篇就到此为止了,希望网友能记住:目前的变速器都因发动机而生的。其后我们将会围绕变速器这个最根本的作用,进行深入讲解。

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