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手動檔駕駛技術(shù)基礎(chǔ)

目錄

  • 1. 引言

  • 2. 內(nèi)燃機(jī)

    • 2.1. 奧托循環(huán)

    • 2.2. 自然吸氣與渦輪增壓

    • 2.3. 扭矩與功率

  • 3. 變速器

    • 3.1. 手動變速器與檔位

    • 3.2. 離合器與半聯(lián)動

    • 3.3. 自動變速器

  • 4. 油離配合

    • 4.1. 平路起步

    • 4.2. 坡道起步

    • 4.3. 彈射起步

  • 5. 轉(zhuǎn)速匹配

    • 5.1. 降檔補(bǔ)油

    • 5.2. 升檔

    • 5.3. 時速與轉(zhuǎn)速的數(shù)學(xué)關(guān)系

    • 5.4. 發(fā)動機(jī)制動

    • 5.5. 兩腳離合換檔

    • 5.6. 無離合換檔

  • 6. 跟趾

    • 6.1. 跟趾降檔

    • 6.2. 跟趾起步

  • 7. 后記

1 引言

文章信息:

除此以外,在其它平臺(如知乎,QQ群等)的發(fā)布將不一定進(jìn)行維護(hù).

手動檔開了一年,根據(jù)自己的知識和經(jīng)驗(yàn),對手動檔駕駛所需要用到的一些技術(shù)作一些總結(jié),這些技術(shù)有些是我會的,有些是我不會只知道是怎么回事的,例如無離合換檔和跟趾,都按照我的理解記錄下來,以后隨著自己經(jīng)驗(yàn)的積累,再進(jìn)行修改。

本文以我的車八代思域五速手動作為參考車型,對前置前驅(qū)的自然吸氣手動檔車型也一般性適用.

2 內(nèi)燃機(jī)

2.1 奧托循環(huán)

現(xiàn)在主流的家用汽車發(fā)動機(jī)都是汽油發(fā)動機(jī),所以本文所說的內(nèi)燃機(jī)主要是指汽油發(fā)動機(jī)。家用汽車一般是四缸汽油發(fā)動機(jī),豪華的有六缸、八缸乃至十缸發(fā)動機(jī),而且現(xiàn)在三缸機(jī)也開始流行了,先來看一下發(fā)動機(jī)氣缸的工作原理。


這是發(fā)動機(jī)氣缸的截面圖, 上半部分是燃燒室,油氣混合物便在此空間內(nèi)燃燒做功,燃燒室的底端是活塞,活塞可以在一定范圍內(nèi)上下滑動,活塞通過連桿與曲軸相連接,而曲軸與發(fā)動機(jī)飛輪的軸連接在一起,曲軸轉(zhuǎn)動就可以帶動飛輪轉(zhuǎn)動,連桿可以把活塞的上下運(yùn)動轉(zhuǎn)換為曲軸的圓周運(yùn)動。在燃燒室的上端,有兩個氣門,一個用來控制霧化后的汽油與空氣的混合物進(jìn)入燃燒室,叫進(jìn)氣門,一個用于排放燃燒后產(chǎn)生的廢氣,叫排氣門,燃燒室的頂端裝有火花塞,用來放電引燃油氣混合物。


這是發(fā)動機(jī)的曲軸,兩側(cè)端子的中心連線是旋轉(zhuǎn)軸,而四個氣缸的連桿,則套在四個凸起的位置,連桿就像一個搖柄,帶動曲軸轉(zhuǎn)動,發(fā)動機(jī)的飛輪就連接在曲軸的外端。

在氣缸內(nèi),活塞和連桿周期性的往復(fù)做功,每一個周期分為四個階段。

第一階段,曲軸在慣性作用下帶動連桿轉(zhuǎn)動,連桿帶動活塞從上止點(diǎn)(活塞的上限位置)向下止點(diǎn)(活塞的下限位置)運(yùn)動,同時進(jìn)氣門打開,排氣門關(guān)閉,燃燒室氣壓降低,霧化后的汽油與空氣的混合物通過進(jìn)氣門進(jìn)入燃燒室,這個過程稱為進(jìn)氣沖程。

第二階段,活塞在連桿和曲軸慣性作用下由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動,這時進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉,燃燒室內(nèi)的油氣混合物被壓縮,溫度升高,壓強(qiáng)增大,這個過程稱為壓縮沖程。

第三階段,活塞位于最頂點(diǎn)(上止點(diǎn))的時候,燃燒室內(nèi)的油氣混合物處于被壓縮狀態(tài),這時火花塞放電,引燃油氣混合物,燃燒的油氣混合物產(chǎn)生高溫高壓,推動活塞向下運(yùn)動,并通過連桿轉(zhuǎn)化為曲軸轉(zhuǎn)動的動力,這個階段稱為做功沖程。

第四階段,活塞在連桿和曲軸慣性作用下往上運(yùn)動,同時進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門打開,將燃燒后的廢氣排放出去,這個過程稱為排氣沖程。

每個沖程里,發(fā)動機(jī)曲軸與飛輪都會轉(zhuǎn)動半圈,所以四個沖程下來,正好轉(zhuǎn)過兩圈。

這四個階段中,只有做功沖程會輸出動力,其它三個沖程都是在慣性作用下完成,因此如果發(fā)動機(jī)只有一個氣缸,那么動力的輸出將是一段一段的,不能保證平順性,而且發(fā)動機(jī)的震動不可避免,所以主流發(fā)動機(jī)都采用了多缸技術(shù)。對于四缸發(fā)動機(jī)來說,四個氣缸在任何時刻,剛好四個氣缸分別處于四個沖程并進(jìn)行輪換(各缸點(diǎn)火順序:1-3-4-2),所以能夠達(dá)到一個動態(tài)平衡從而保證動力輸出的平順并較好的抑制了發(fā)動機(jī)的震動,因此成為目前主流家用車的選擇,當(dāng)然六缸與八缸的動力平順性與震動抑制情況會做得更好。而目前應(yīng)用不久的三缸發(fā)動機(jī),它的缺點(diǎn)是顯而易見的,動力輸出上,它行駛過程中有四分之一的時間里是沒有動力輸出的,而且它的震動會比較大,需要通過額外的技術(shù)來進(jìn)行抑制,但始終難以達(dá)到四缸機(jī)的平順性和震動抑制水平。

油氣混合物在壓縮沖程中,被壓縮前后的體積之比是發(fā)動機(jī)的一個重要參數(shù),稱為 壓縮比 ,家用汽車發(fā)動機(jī)的壓縮比通常在10-12左右,如果壓縮比較大,則油氣混合物在被壓縮后容易因?yàn)闇囟冗_(dá)到燃點(diǎn)而在未點(diǎn)火的情況下自發(fā)燃燒爆炸并干擾活塞的運(yùn)動,這就是發(fā)動機(jī)爆燃爆震現(xiàn)象,壓縮比高的發(fā)動機(jī)需要使用高標(biāo)號汽油來避免爆燃爆震(因?yàn)楦邩?biāo)號汽油搞爆震性更好)。

燃燒室的體積便是氣缸的排量,對于多缸發(fā)動機(jī)來說,它的排量是各氣缸排量之和。家用車自然吸發(fā)動機(jī)排量一般是 1.5L-2.5L 之間,渦輪增壓車型由于有渦輪增強(qiáng)動力,所以排量可以適當(dāng)降低, 1.0L 至 2.0L 之間較多。

2.2 自然吸氣與渦輪增壓

為了增強(qiáng)發(fā)動機(jī)的動力,可以讓發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)吸入更多的油氣混合物,這有兩種思路,一是做大發(fā)動機(jī)的排量,這可以通過增大每個氣缸的容積或者增加氣缸數(shù)目甚至兩者并用來實(shí)現(xiàn),這發(fā)展出了大排量自然吸氣發(fā)動機(jī),六缸八缸乃至十二缸發(fā)動機(jī),排量可以增大到 3.0L-6.0L 區(qū)間,另一個思路是讓發(fā)動機(jī)吸入經(jīng)過壓縮后的油氣混合物,這就是增壓技術(shù),主流的增壓技術(shù)是渦輪增壓和機(jī)械增壓。

渦輪增壓是飛機(jī)發(fā)動機(jī)下放到汽車發(fā)動機(jī)的一項(xiàng)技術(shù),因?yàn)轱w機(jī)在高空飛行,空氣稀薄,壓強(qiáng)較小,氣缸內(nèi)能夠吸入的空氣較少,燃燒產(chǎn)生的動力較弱,于是引入了渦輪,對空氣進(jìn)行壓縮后再吸入氣缸,使得在不擴(kuò)大氣缸燃燒室體積的情況下能夠吸入更多的空氣,從而燃燒更加充分,動力更強(qiáng)。

這是渦輪的實(shí)物圖:


渦輪有一個渦輪和一個葉輪,兩個輪子被安裝在同一個軸上,只能同步轉(zhuǎn)動,汽車行駛時,發(fā)動機(jī)排出的高溫高壓的廢氣推動渦輪旋轉(zhuǎn),從而帶動葉輪旋轉(zhuǎn),而旋轉(zhuǎn)的葉輪對要進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣進(jìn)行壓縮,從而讓氣缸內(nèi)一次吸入比直接吸氣多出許多甚至好幾倍的空氣,以使燃燒時釋放出更大的能量。


渦輪和葉輪的轉(zhuǎn)速很高,發(fā)動機(jī)飛輪一般是每分鐘幾千轉(zhuǎn),但是渦輪能達(dá)到每分鐘幾十萬轉(zhuǎn),高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械裝置需要更好的潤滑,所以渦輪發(fā)動機(jī)對機(jī)油的要求較高,另外就是停車熄火后,渦輪可能由于轉(zhuǎn)速太高,到完全停下尚需要一到兩分鐘時間,但是機(jī)油泵已經(jīng)停止工作不再提供機(jī)油潤滑,引起額外的損耗,所以通常渦輪車的說明手冊會建議駕駛者在停車后,先怠速兩分鐘再熄火,因?yàn)榈∷俚臅r候,渦輪是不需要再繼續(xù)工作的,它可以逐漸停下來。

相對渦輪增壓而言,如果進(jìn)入氣缸的空氣未經(jīng)壓縮,則稱為自然吸氣發(fā)動機(jī),相同排量的渦輪增壓發(fā)動機(jī)與自然吸氣發(fā)動機(jī)比較而言,渦輪增壓發(fā)動機(jī)能輸出更大的動力,達(dá)到更大排量的自然吸氣發(fā)動機(jī)的動力水平。而動力接近的渦輪增壓和自然吸氣發(fā)動機(jī),前者油耗相對更低,所以渦輪增壓目前在家用汽車市場逐漸普及。

但是渦輪增壓也會帶來一些問題,因?yàn)樗抢脧U氣來推動渦輪轉(zhuǎn)動的,所以當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低時,廢氣的力量不足以推動渦輪,此時發(fā)動機(jī)與自然吸氣發(fā)動機(jī)幾乎等同,但是轉(zhuǎn)速一上來之后,渦輪啟動,壓縮空氣進(jìn)入氣缸,發(fā)動機(jī)會突然爆發(fā)出強(qiáng)烈的動力,從而造成車輛向前竄的現(xiàn)象,而發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速上升有一個過程,所以實(shí)際的駕駛感受是,踩下油門,約等1-2秒,發(fā)動機(jī)才爆發(fā)出較強(qiáng)的動力,這便是渦輪遲滯現(xiàn)象。

為了讓發(fā)動機(jī)吸入更多的空氣,還有其它的增壓方式,比如機(jī)械增壓,它不是利用廢氣,而是直接用發(fā)動機(jī)附件皮帶來帶動運(yùn)轉(zhuǎn),從而避免了渦輪遲滯的現(xiàn)象,但是也因此而使得發(fā)動機(jī)多了一些額外的負(fù)擔(dān)。

2.3 扭矩與功率

扭矩與功率是刻畫發(fā)動機(jī)性能的兩個重要參數(shù),例如八代思域搭配的1.8自吸發(fā)動機(jī)在6500轉(zhuǎn)時輸出最大功率103千瓦,而在4300轉(zhuǎn)時輸出最大扭矩175牛米,這一節(jié)就來講清這個問題。

扭矩就是發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動的力矩,用 TT 表示,力矩是一個物理量,在杠桿原理中,力矩是施加在杠桿端點(diǎn)并且方向垂直于杠桿的力的大小與力臂的乘積。舉個簡單的與力矩相關(guān)的例子,通用的螺絲扳手便是杠桿原理,為了能夠扭動螺絲,直接用手?jǐn)Q是擰不動的,但是在扳手的幫助下,利用杠桿原理,通過伸長力臂來增大力矩,而螺絲端的力臂很短,因此受力更大,從而能夠擰開。所以發(fā)動機(jī)扭矩簡單的理解就是發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動的力矩大小。

功率也是一個物理量,表示做功的快慢,也就是在單位時間內(nèi)所做的功的大小,用 PP 來表示,它等于扭矩與曲軸角速度 ωω 的乘積,需要注意的是單位,因?yàn)榘l(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 nn 通常用每分鐘轉(zhuǎn)動的圈數(shù)來表示(r/min),而功率是用一秒內(nèi)所做的功來計算的,這里我們把它的單位轉(zhuǎn)換為千瓦(kw),而曲軸角速度 ωω 用弧度每秒作單位,那么可以得出

P=ωT×10?3=2πn60?T×10?3P=ωT×10?3=2πn60?T×10?3

所以功率與扭矩和轉(zhuǎn)速之積成正比,這一點(diǎn)非常關(guān)鍵,這是理解變速器的一把鑰匙,變速器就是在發(fā)動機(jī)功率不變的情況下,通過齒輪組合,把發(fā)動機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速,調(diào)整轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕喌呐ぞ睾娃D(zhuǎn)速(嚴(yán)格的說是在輸入軸與輸出軸間進(jìn)行調(diào)節(jié))。

經(jīng)常聽到說哪款發(fā)動機(jī)的最大功率是多少馬力,馬力是一個非標(biāo)準(zhǔn)的功率單位,有英制馬力和公制馬力之分,兩者與標(biāo)準(zhǔn)功率單位都可以換算,但一般的車型參數(shù)都會同時用千瓦來標(biāo)明功率,所以這里不再就馬力作討論了。

發(fā)動機(jī)的扭矩和功率并不是固定的,在不同的轉(zhuǎn)速下輸出的扭矩和功率是不一樣的,把扭矩和功率隨轉(zhuǎn)速的變化繪制成曲線圖,就是發(fā)動機(jī)特性曲線圖,如下是本田1.8自吸發(fā)動機(jī)的曲線圖:


綠線是扭矩曲線,紅線是功率曲線,可以看到,在轉(zhuǎn)速低于 2000r/min 時,扭矩還不到最大扭矩的一半,這就是俗稱的低扭較差,也就是低轉(zhuǎn)速扭矩較差,在到達(dá)4300r/min之前,扭矩隨著轉(zhuǎn)速的上升而增大,轉(zhuǎn)速超過4300r/min之后扭矩下降,但因?yàn)檗D(zhuǎn)速在上升,所以功率仍然在增加,并在6500r/min時達(dá)到最大,之后功率下降。說明這款發(fā)動機(jī)偏向高轉(zhuǎn)發(fā)力,在3000-6000轉(zhuǎn)之間具有較好的扭矩和功率輸出。

最大扭矩的對應(yīng)轉(zhuǎn)速會低于最大功率的轉(zhuǎn)速,因?yàn)樵诎l(fā)動機(jī)超過最大扭矩對應(yīng)轉(zhuǎn)速時,扭矩略微下降,但是轉(zhuǎn)速仍然在上升,所以作為乘積的功率仍然在上升,只是上升得慢了而已。

渦輪增壓發(fā)動機(jī)的特性曲線與自然吸氣有明顯的區(qū)別,下面是一個典型的渦輪增壓發(fā)動機(jī)的曲線圖:


同樣綠線是扭矩曲線,紅線是功率曲線,從這可以看出渦輪增壓發(fā)動機(jī)一個明顯特點(diǎn),那就是低扭強(qiáng)勁并且最大扭矩持續(xù)區(qū)間寬泛,在轉(zhuǎn)速區(qū)間 1500-4000r/min,扭矩都保持在最大扭矩附近,所以在低轉(zhuǎn)速區(qū)間,渦輪增壓發(fā)動機(jī)提速比自然吸氣更直接,自然吸氣發(fā)動機(jī)需要先把轉(zhuǎn)速拉得比較高才能有較大的扭矩輸出以便于加速。

需要注意的是,發(fā)動機(jī)的扭矩與車輪扭矩是兩個概念,車輛要起步,需要的是較大的車輪扭矩,而如果要加速,則還同時需要較大的車輪轉(zhuǎn)速,也就是要求較大的輪上功率,當(dāng)然這必須要發(fā)動機(jī)功率足夠才行。

發(fā)動機(jī)扭矩要通過變速器放大為輪上扭矩,輪上扭矩決定了車輛的加速度,也就是提速的快慢,而功率則決定了車輛的最大速度。如果發(fā)動機(jī)扭矩較差但是功率較大,那么可以通過設(shè)計變速器齒比來放大扭矩,較大的功率保證了在放大扭矩的同時也能保證不低的車輪轉(zhuǎn)速,所以判斷發(fā)動機(jī)的動力是否足夠強(qiáng),功率是最重要的參數(shù),扭矩不足是可以通過變速器進(jìn)行彌補(bǔ)的。

變速器的作用便是,在不改變發(fā)動機(jī)功率的情況下,通過調(diào)整輪上扭矩與車輪轉(zhuǎn)速來改變車輪驅(qū)動力,例如在起步時,通過大齒比的齒輪組合,使車輪在低轉(zhuǎn)速的情況下獲得較大的扭矩,從而順利的使車輛由靜止變?yōu)檫\(yùn)動狀態(tài),而在車子行駛過程中需要急加速時,通過大油門抬高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以獲得較大的功率輸出,同時通過降檔利用大齒比齒輪組合使車輪獲得較大的扭矩實(shí)現(xiàn)加速,這便是降檔提速的理論依據(jù)。

3 變速器

變速器這個重要部件在消費(fèi)者口中更多的是被稱之為變速箱,我是傾向于稱它為變速器的,因?yàn)檫@個“箱”字,體現(xiàn)的是人們不了解它的內(nèi)部構(gòu)造而籠統(tǒng)的將其理解為一個被金屬外殼包裹起來的一個部件,而變速器這個名稱,強(qiáng)調(diào)它是一個具備一定功能的機(jī)械部件,更符合它的定位,所以本文將以變速器呼之。

汽油內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)是,它只在特定的轉(zhuǎn)速區(qū)間才能發(fā)揮出最大的效率,通常是每分鐘1000-7000轉(zhuǎn),但是汽車的輪胎不可能時刻都保持與發(fā)動機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn),等紅綠燈的時候需要停車,泊車的時候還需要倒車,在需要臨時停車的時候讓發(fā)動機(jī)熄火不現(xiàn)實(shí),而且發(fā)動機(jī)也不可能反向旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)倒車,而在車輛前進(jìn)時,在不同的工況下,例如起步、爬坡、加速等工況所需要的驅(qū)動力是不一樣的,所以我們需要一個變速器來實(shí)現(xiàn)這些需求。

變速器內(nèi)部通常是一些齒輪的組合,通過不同大小的齒輪組咬合在一起來實(shí)現(xiàn)輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速改變。

在車輛起步時,并不需要車輪轉(zhuǎn)速有多快,需要的是車輪有較大的扭力,所以需要降低轉(zhuǎn)速提升扭矩,這需要較大的齒比(即小齒輪帶動大齒輪),這便是變速箱的低檔位,通過大齒比來降低轉(zhuǎn)速增大扭矩來失去車輛從靜止到運(yùn)動狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。在車輛高速行駛時,車輪轉(zhuǎn)速較高,而我們要保持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不能過高,所以需要較小的齒比,這便是變速箱的高檔位。需要加速時,需要較大的扭矩以驅(qū)動車輪盡快提升時速,同時車輪轉(zhuǎn)速也要提升,所以這就需要發(fā)動機(jī)抬升轉(zhuǎn)速來輸出更大的功率,同時用低檔位來擴(kuò)大扭矩,這便是降檔提速。

最早的變速器是手動檔變速器,它是通過一些咬合在一起的齒輪組合來實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速到輪胎轉(zhuǎn)速的下降,通過空檔來實(shí)現(xiàn)不熄火停車,在空檔下,變速器內(nèi)部齒輪不再咬合,從而發(fā)動機(jī)的動力不會傳遞到車輪,因此在停車的時候發(fā)動機(jī)可以保持運(yùn)行不熄火(為了節(jié)約燃油,轉(zhuǎn)速保持在怠速700r/min左右)。在倒車時,引入一個中間齒輪來改變輸出軸的轉(zhuǎn)動方向,使發(fā)動機(jī)不必反向旋轉(zhuǎn)。

3.1 手動變速器與檔位

變速箱是一套有幾組齒輪的裝置,有一個輸入軸,有一個輸出軸,有的變速箱還有一個中間軸,輸入軸通過離合器與發(fā)動機(jī)飛輪相連接,輸出軸通過差速器與車輪連接,變速箱的作用就是通過不同的齒輪組合來改變輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速比,從而改變發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與車速之比。


如圖所示,變速箱內(nèi)有幾組咬合在一起的齒輪組,分別位于輸入軸與輸出軸上,位于輸入軸上的稱為主動輪,位于輸出軸上的稱為從動輪,主動輪與從動輪的轉(zhuǎn)速之比稱為這一齒輪組的齒比(也等于主動輪與從動輪的半徑之反比),每一個齒輪組就是一個檔位,齒比大的齒輪組對應(yīng)低檔位,齒比小的齒輪組對應(yīng)高檔位。每一組齒輪在任何時候都是咬合在一起的,主動輪都是被固定在輸入軸上的(從而轉(zhuǎn)速都相同),但是從動輪并沒有直接固定在輸出軸上(廢話,各從動輪轉(zhuǎn)速各不相同,當(dāng)然不可能同時固定在輸出軸上),從動輪的中央空洞和輸出軸之間有一個空隙,因而從動輪和輸出軸是斷開的,只在掛檔操作的時候,換檔撥叉會撥動同步器來填補(bǔ)這個空隙,同步器通過摩擦來使從動輪和輸出軸轉(zhuǎn)速趨同,同步器填入哪一組齒輪的從動輪空隙,則該從動輪的動力將被傳遞給輸出軸,該檔位便成為當(dāng)前使用的檔位。在行駛過程中,所有檔位的主動輪都與輸入軸同步轉(zhuǎn)動(也就是所有檔位主動輪轉(zhuǎn)速相同),也就帶動所有檔位的從動輪轉(zhuǎn)動(轉(zhuǎn)速各不相同),但只有當(dāng)前使用檔位的從動輪通過同步器帶動輸出軸同步轉(zhuǎn)動,而其它檔位的從動輪都是在空轉(zhuǎn)。這樣輸入軸就可以通過當(dāng)前檔位的齒輪組帶動輸出軸轉(zhuǎn)動,實(shí)現(xiàn)動力的傳遞,而換檔操作,就是在切換變速箱內(nèi)的齒輪組。

這里提到了同步器,從動輪是沒有被固定在輸出軸上的(事實(shí)上也不可能幾個從動輪同時被固定在輸出軸上),要通過同步器插進(jìn)齒輪中央空洞與輸出軸的空隙來實(shí)現(xiàn)連接,那么同步器選擇哪一個從動輪進(jìn)行連接便是檔位的選擇問題,變速箱通常是相鄰兩個齒輪組共用一個同步器,同步器向左推,就能使用左側(cè)的齒輪組,同步器向右推,便能使用右側(cè)的齒輪組,而同步器便是由駕駛員手中的換檔撥桿所控制的,換檔撥桿向前和向后撥動,便是推動某一個同步器分別向兩邊啟用齒輪組,通常換檔桿上同一個豎槽內(nèi)的兩個檔位使用的是同一個同步器。

可以發(fā)現(xiàn),如果只通過主動輪和從動輪,那么輸入軸的轉(zhuǎn)動方向一旦確定,那么輸出軸便只能朝相反的方向轉(zhuǎn)動,那么倒檔又是如何實(shí)現(xiàn)的呢,很簡單,在主動輪和從動輪之間插入一個專用齒輪,這樣就可以實(shí)現(xiàn)改變輸出軸的轉(zhuǎn)動方向了。而空檔,便是同步器都處于中間的空閑位置,所有從動輪都與輸出軸脫離接觸。

有些變速箱還有一個中間軸,實(shí)際上它就是把輸入軸分成兩截了,輸入軸與中間軸之間通過一個固定齒比的齒輪組進(jìn)行咬合,而且不可斷開,這對齒輪組稱為初級減速齒輪組,其齒比稱為初級減速齒比,而各檔位的主動齒輪都安裝在中間軸上。

變速箱輸出軸還有一個俗稱尾牙的最終減速齒輪組與差速器相連,這也是一個固定不可斷開的齒輪組,其齒比稱為最終減速齒比。

發(fā)動機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速,經(jīng)過變速箱的多級齒輪組進(jìn)行多次降速以后,動力才傳遞到車輪,由于功率是扭矩與轉(zhuǎn)速的乘積,所以變速箱在降低了轉(zhuǎn)速的同時,放大了扭矩,尤其是在起步的時候保證有足夠大的扭矩以迫使輪胎起步,這對于車輛是極為重要的。

3.2 離合器與半聯(lián)動

離合器位于發(fā)動機(jī)與變速箱之間,是用來切斷和恢復(fù)發(fā)動機(jī)向變速箱傳入動力的部件,它由離合器片、壓盤、分離軸承組成,如圖所示:


離合器片被固定在壓盤的外側(cè)邊緣,分離軸承位于壓盤中央的圓心空白處,車輛正常行駛時,離合器被緊緊壓迫在發(fā)動機(jī)飛輪上,而離合壓盤則與變速箱的輸入軸連接,發(fā)動機(jī)飛輪與變速箱輸入軸保持相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,這樣發(fā)動機(jī)的動力就被傳遞到變速箱輸入軸了。當(dāng)離合踏板踩下時,踏板通過離合總泵和分泵這樣的液壓助力機(jī)構(gòu),帶動分離撥叉施加給分離軸承一個軸向的壓力,壓盤的盤片中央向發(fā)動機(jī)飛輪一側(cè)靠近,從而被固定在壓盤外側(cè)邊緣的離合器則遠(yuǎn)離發(fā)動機(jī)飛輪脫離接觸,這樣,發(fā)動機(jī)動力被斷開,變速箱輸入軸與發(fā)動機(jī)飛輪各自獨(dú)立旋轉(zhuǎn),而當(dāng)離合踏板被放開后,離合器重新與發(fā)動機(jī)飛輪緊密擠壓在一起同步轉(zhuǎn)動,發(fā)動機(jī)的動力又恢復(fù)傳遞到變速箱輸入軸了。

離合器踏板從完全放松狀態(tài)到踩到底,有一段距離,這就是踏板高度,這段距離中有一小段是離合器處于半結(jié)合狀態(tài),這稱為半聯(lián)動,在半聯(lián)動狀態(tài)下,離合片與發(fā)動機(jī)飛輪之間有轉(zhuǎn)速差,離合片的轉(zhuǎn)速低于發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速,離合片與發(fā)動機(jī)飛輪之間存在滑動摩擦,因此與離合器相連的變速箱輸入軸的轉(zhuǎn)速低于發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速,發(fā)動機(jī)的動力只有一部分被傳遞給了變速箱。這段離合行程位于踏板行程中間的某一位置,在踏板行程的首尾兩段是自由行程,即從踏板踩到底開始,慢慢松離合,有一段行程是離合器完全斷開的狀態(tài),然后從某個點(diǎn)開始,離合片開始與發(fā)動機(jī)飛輪接觸,發(fā)動機(jī)飛輪開始帶動離合片旋轉(zhuǎn),但存在離合片打滑的情況,踏板再繼續(xù)抬起,則離合片與飛輪的接觸更緊密,滑動摩擦減輕,離合片轉(zhuǎn)速上升,與發(fā)動機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速差減小,當(dāng)踏板抬到某一個位置時,離合片完全與飛輪結(jié)合在一起,滑動摩擦消失,飛輪與離合片轉(zhuǎn)速達(dá)到相同,此時半聯(lián)動狀態(tài)結(jié)束,再繼續(xù)松踏板到完全放開,也沒有什么變化了,所以這整個過程按照動力的傳動比例來說,可能是這樣一種情況: 0-0-0-0.4-0.5-0.6-1-1-1-1-1-1-1-1,動力傳遞系數(shù)位于0和1之間的就是半聯(lián)動狀態(tài),這段半聯(lián)動狀態(tài)區(qū)間在整個踏板行程中只占據(jù)很小一段,所以它被稱為離合器的結(jié)合點(diǎn),也叫半聯(lián)動點(diǎn)(實(shí)際上應(yīng)該被稱為結(jié)合區(qū)間或者半聯(lián)動區(qū)間,只是這段區(qū)間很短而已),松踏板的過程中,到達(dá)結(jié)合點(diǎn)之前,離合器處于完全斷開的狀態(tài),過了結(jié)合點(diǎn)之后,處于完全結(jié)合的狀態(tài)。這個結(jié)合區(qū)間的長度在不同的車型上有一定差異,大眾捷達(dá)的離合半聯(lián)動區(qū)間相對較長,好處是不容易熄火,對新手更友好(熄火的原因在后面講解起步的地方會說明),而本田思域的半聯(lián)動區(qū)間則非常短,近乎是一個點(diǎn),好處是換檔果斷干脆,不拖泥帶水。

為什么需要斷開發(fā)動機(jī)動力呢,是為了便于進(jìn)行換檔操作,所謂換檔,就是切換變速箱中的齒輪組,在換檔的過程中,變速箱輸出軸與車輪相連,因而轉(zhuǎn)速是近似恒定的,但是由于各齒輪組的齒比不同,所以要切換齒輪組,就必須要改變輸入軸的轉(zhuǎn)速,這就要靠同步器的摩擦來使得輸入軸匹配到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速,但是如果此時輸入軸還同發(fā)動機(jī)飛輪連在一起,那么同步器便不能改變輸入軸的轉(zhuǎn)速,自然檔位也就掛不進(jìn)去,但是有了離合器,這個問題便好辦了,踩下離合踏板,離合片與發(fā)動機(jī)飛輪脫離接觸,那么發(fā)動機(jī)飛輪的動力便不會傳遞到變速箱輸入軸,變速箱輸入軸可以獨(dú)立旋轉(zhuǎn),問題迎刃而解。因此正確的換檔操作是,先踩下離合踏板,進(jìn)行換檔,然后松開離合踏板。

3.3 自動變速器

手動變速器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都是顯而易見的,最大的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,所以成本較低,并且故障率極低易于維修,一般30-40萬公里以后才有可能出現(xiàn)較大的問題,它的缺點(diǎn)是需要駕駛員手動完成換檔操作,當(dāng)然這是相對自動變速器而言的。

目前使用更廣泛的是自動變速器,它不需要駕駛者手工干預(yù)檔位,而是根據(jù)汽車廠商預(yù)先設(shè)置的程序邏輯自動判斷升降檔時機(jī)并完成換檔操作,使得駕駛變得更加簡單,但由于一種守恒定律的存在,操作簡單化不可避免的會降低駕駛的靈活性,當(dāng)它的升降檔邏輯符合駕駛者的駕駛意圖時,人們會覺得這是一款聰明的變速器,反之則會認(rèn)為這款變速器顯得比較笨,對于汽車廠商而言,它的換檔邏輯設(shè)定只能按照大多數(shù)人在大部分路況下進(jìn)行調(diào)教,不一定時時刻刻都能符合某個駕駛者的意圖。舉例來說,現(xiàn)在的汽車廠商為了降低車輛那么一丁點(diǎn)的油耗,會盡可能的使變速器處于高檔位使得發(fā)動機(jī)維持在較低的轉(zhuǎn)速,這樣即便是油耗數(shù)據(jù)上下降不到5%的數(shù)據(jù),也會由于其巨大的銷量從而在國家相關(guān)部門那里取得一個不錯的油耗積分,為了確實(shí)能使得變速器維持在較高的檔位,它會積極的升檔而不太愿意降檔,以犧牲駕駛者的動力性能為代價來換取一丁點(diǎn)的油耗降低。

傳統(tǒng)的自動變速器(AT)雖然也是使用齒輪組,但它的結(jié)構(gòu)與手動變速器復(fù)雜得多,它是利用恒星行星齒輪組合來實(shí)現(xiàn)的,具體的原理比手動檔復(fù)雜一些,而且也不是本文所要討論的重點(diǎn),讀者感興趣的話可以找一些動畫演示的視頻來觀看。

手自一體變速器(AMT)具有類似于手動檔變速器的齒輪結(jié)構(gòu),但增加了電控單元來實(shí)現(xiàn)換檔,無需駕駛者手動操作。

日系品牌喜歡使用無級變速器(CVT),這種變速器比較特殊,它是通過兩個輪子中間連上一根皮帶或者鋼帶,但這兩個輪子的輪面上有一個V型的深槽,通過改變輪面兩個夾層的距離來迫使鋼帶在不同的半徑位置,從而改變傳動比,由于這個鋼帶的半徑位置可以連續(xù)改變,所以它的檔位不是離散的檔位,而是一個連續(xù)變化的區(qū)間,至于所提到的模擬七速是指將它的傳動比變化區(qū)間分成七個小的子區(qū)間,把傳動比處于傳動比最大的子區(qū)間視為一檔,而傳動比最小的子區(qū)間則視為七檔。CVT變速器最大的優(yōu)點(diǎn)是平順性,因?yàn)樗膫鲃颖仁沁B續(xù)變化的。

時下比較流行雙離合變速器(DCT或者DSG),它與手動檔變速器高度相似,但多了一組齒輪并且有兩個離合片,假如當(dāng)前正以三檔行駛,那么它會把二檔和四輪的齒輪也咬合上準(zhǔn)備好,一旦需要換檔的時候,只需要切換結(jié)合的離合器就可以了,所以雙離合變速器的換檔速度比較快,但也正因?yàn)槠鋼Q檔速度快,導(dǎo)致離合片結(jié)合時摩擦較大容易發(fā)熱,為了解決這個問題,有些雙離合讓離合片浸泡在變速箱油液中以散熱,這稱為濕式雙離合,反之則稱為干式雙離合。雙離合變速器作為目前各廠家正在推廣的一款變速器,其耐用性還有待時間檢驗(yàn)。

自動檔變速器由于沒有手動檔的離合器,為了能夠能夠切斷發(fā)動機(jī)輸出的動力,引入了液力變矩器,有了它,臨時停車時可以保持D檔位并踩住剎車,如果停車超過半分鐘就不建議這樣做了。

4 油離配合

油離配合就是油門踏板與離合踏板相互配合以完成車輛起步。在車輛起步前,發(fā)動機(jī)處于怠速狀態(tài),約 700-800r/min,保持低轉(zhuǎn)速以節(jié)約燃油,如果轉(zhuǎn)速低于500-600r/min,則發(fā)動機(jī)將熄火。

駕校的教練車通常在怠速狀態(tài)下靠慢松離合就能完成起步和爬坡,但是家用車一般是做不到這一點(diǎn)的,怠速起步和爬坡基本上都會熄火,除非你離合松得極其緩慢,但那不現(xiàn)實(shí)也沒必要。

為什么會熄火呢,因?yàn)樵陔x合器一結(jié)合的瞬間,發(fā)動機(jī)有了載荷,從而轉(zhuǎn)速下降,一旦低于 500-600r/min 就熄火了,所以為了避免熄火,需要在離合器結(jié)合時給一點(diǎn)油門抬升一下轉(zhuǎn)速,這就是油離配合。

油離配合主要用于起步,起步又分平路起步和坡道起步,兩者基本原理是一樣的,只是坡道起步要防后溜所以油門要比平路上給得大一些。

4.1 平路起步

在平路上起步時,在空檔并且發(fā)動機(jī)怠速狀態(tài)下,踩下離合掛一檔,然后慢抬離合,到快接近結(jié)合點(diǎn)時,右腳給油到至少 1500r/min 并穩(wěn)住油門,然后離合再繼續(xù)慢松,車輛動起步之后把離合器完全放掉,繼續(xù)給油門加速,起步完成。

這個過程,給油門就是提升發(fā)動機(jī)輸出功率和扭矩,用一檔是因?yàn)檫@個檔位能最大限度的降低車輪轉(zhuǎn)速和放大扭矩,因?yàn)檐囕v起步時,車輪轉(zhuǎn)速并不需要有多快,但是需要有較大的扭力,而一檔是能最大程度的降低轉(zhuǎn)速以及放大扭矩的,所以起步一般用一檔,當(dāng)然大多數(shù)情況下,二檔也是可以起步的,只是為了防止熄火,油門需要更大一點(diǎn)同時離合松得慢一點(diǎn)而已。但是如果是在北方地區(qū)冰雪路面起步,用一檔反而會因?yàn)檫^大的車輪扭矩而打滑,所以這時候可以用二檔起步解決這個問題。

4.2 坡道起步

坡道起步與平路起步是類似的,不同點(diǎn)在于車輛停在坡道上容易后溜,需要克服車輛的重力沿著下坡方向上的分力所帶來的阻力。

起步前處于空檔怠速和手剎拉起狀態(tài),首先踩住剎車并釋放手剎,踩下離合掛入一檔,慢抬離合,當(dāng)離合快要到結(jié)合點(diǎn)時,穩(wěn)住離合,右腳快速松開剎車切換到油門踏板上并踩下,給油到 2000-3000 r/min 之間并穩(wěn)住,隨之左腳再松一點(diǎn)離合到達(dá)結(jié)合點(diǎn),車子會略微向后坐一坐就向前動起來了,只要車子往前一動,就繼續(xù)松離合直至完全放開,這樣車輛就坡道起步成功了。

這個油門具體踩到多大轉(zhuǎn)速視坡度而定,坡越陡則轉(zhuǎn)速踩越高,一般路上能遇到的坡3000r/min足夠爬上去了。

要特別注意的是,釋放剎車踩下油門和再松一點(diǎn)離合這兩個動作的連貫性,因?yàn)樵谒傻魟x車踩油門的過程中,車子處于既沒有動力(因?yàn)檫€沒到結(jié)合點(diǎn))也沒有制動力的狀態(tài),如果這時再松一點(diǎn)離合使其到達(dá)結(jié)合點(diǎn)的動作沒有跟上的話,車子會在重力作用下向后溜車,但是只要這個動作跟上了,就能傳遞發(fā)動機(jī)的部分動力以克服車輛后坐的阻力并向前行駛。

與平路上起步相比,上坡起步因?yàn)樵陔x合點(diǎn)結(jié)合時,發(fā)動機(jī)要額外克服車輛后溜的力量,所以轉(zhuǎn)速要比平路上踩得高一點(diǎn),以防止半聯(lián)動的動力不足以克服車輛后坐阻力導(dǎo)致發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速因?yàn)檫^重的載荷而降低到怠速以下而熄火。

用這種方式,只要給油和松一點(diǎn)離合兩個動作節(jié)奏跟上,那么車輛可以完全不后坐,或者說車子還沒來得及后坐就開始接受動力向前行駛了,這需要在練習(xí)過程中逐漸熟練。

后面還會介紹一上坡起步方式,跟趾起步,用這種方式,不但可以防止車輛后溜,還能使車子直接彈射一樣上坡起步,暫且不表。

至于下坡起步,那就比平路起步還簡單了,完全可以采用平路起步一樣的方式來起步,只是這個給油的轉(zhuǎn)速可以更低,甚至可以不給油靠車子自行滑行起來再松離合。

4.3 彈射起步

這種起步方式對離合片和輪胎損傷比較大,方法是在踩下離合后,給油到高轉(zhuǎn)速(3000-4000r/min以上),然后突然完全放開離合,車輪就會突然原地打滑然后迅速彈射出去。

由于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較高,在離合器突然接觸時,能夠克服突然增加的載荷,靜止的離合片馬上開始打滑并瞬間增加轉(zhuǎn)速,同時帶動車輪原地打滑并迅速起步,如果經(jīng)常這樣損傷,會大大縮短離合片的輪胎的使用壽命。

5 轉(zhuǎn)速匹配

在正常行駛過程中,離合踏板牌完全放開狀態(tài),這時發(fā)動機(jī)的飛輪與車輪之間通過變速箱的齒輪咬合在一起,所以發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與車輪轉(zhuǎn)速之間是呈正比例關(guān)系的,對一臺車來說,車輪轉(zhuǎn)速跟車輛時速之間也是確定的比例關(guān)系,車輪單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù),乘以車輪的周長,就是車輛單位時間內(nèi)行駛過的距離,因此,車輛時速也是與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速呈正比例關(guān)系的,用公式表示就是

n=kvn=kv

這里 vv 是車速(km/h),nn是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min),而 kk 是比例系數(shù),它與變速箱檔位齒比、車輪直徑等因素有關(guān)。

對一臺車而言,車輪直徑都是常量,唯一有變化的是檔位,檔位不同,則比例系數(shù)不同,在相同的車速下,低檔位擁有較高的轉(zhuǎn)速,比例系數(shù)kk較大,而高檔位對應(yīng)低轉(zhuǎn)速,其比例系數(shù)kk較小,下面是八代思域五速手動車型在各檔位下,時速與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的對應(yīng)關(guān)系:


正是由于在同樣的車速下,發(fā)動機(jī)對應(yīng)各檔位的轉(zhuǎn)速不一樣,所以在換檔的時候,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速需要重新匹配。在同樣的車速下,低檔位對應(yīng)較高的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速,而高檔位對應(yīng)較低的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速,因此在升檔時,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)降低,而在降檔時,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)抬高。例如,從上圖可知,這車在時速60km/h時由三檔升入四檔,則發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速要降低 600 r/min 分鐘,反之,如果在同樣的速度下由四檔降到三檔,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速則應(yīng)抬升 600r/min。從圖上還可以看出,升降檔時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的改變量,與車速有密切關(guān)系,車速越大,這個改變量越大。

來看一下?lián)Q檔時是如何改變發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的,在換檔時,踩下離合器,使變速箱輸入軸斷開與發(fā)動機(jī)飛輪的連接,然后通過掛檔動作,通過檔位同步器摩擦使得變速箱輸入軸也匹配到需要的轉(zhuǎn)速,然后釋放離合器,這時離合器片和發(fā)動機(jī)的飛輪的轉(zhuǎn)速不一致,由于此時離合片通過變速器與車輪連接在一起,因此它會迫使發(fā)動機(jī)飛輪也達(dá)到匹配的轉(zhuǎn)速。也就是說,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的匹配是通過抬離合踏板時發(fā)動機(jī)與飛輪與離合片的摩擦來實(shí)現(xiàn)的。

但是我們可以通過駕駛員的操作來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速匹配,從而減少離合器的摩擦以延長它的使用壽命,最關(guān)鍵的是,如果通過離合片的摩擦來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速匹配,那么車子將無法實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)行駛,因?yàn)樵陔x合器與發(fā)動機(jī)飛輪摩擦?xí)r,如果是降檔,那么離合片轉(zhuǎn)速高于發(fā)動機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速,因此離合片迫使發(fā)動機(jī)飛輪提升轉(zhuǎn)速,也就是車輪拖著發(fā)動機(jī)拉高轉(zhuǎn)速,但是反過來發(fā)動機(jī)也會給車輪施加一個反作用力,從而車速會突然間下降一點(diǎn),給駕駛員的感受便是降檔后抬離合,車輛會突然頓一下(俗稱頓挫),使得駕駛員及乘客有不適的駕乘體驗(yàn)。

對于降檔時的頓挫感,可以通過慢松離合的方式來緩解,因?yàn)檫@樣延長了離合片與發(fā)動機(jī)飛輪的摩擦?xí)r間,使得車輪受到的來自發(fā)動機(jī)的阻力減小但延長了受力時間,從而減輕頓挫感。這種方式對于駕校新手是適合的,但我們有更優(yōu)的方法,那就是人工實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速匹配。所謂人工轉(zhuǎn)速匹配,就是踩下離合踏板后在換檔的同時,人工控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速到目標(biāo)檔位需要的轉(zhuǎn)速,再快速松開離合踏板,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制的越準(zhǔn)確,則松離合時離合器與發(fā)動機(jī)飛輪之間的摩擦越小,車輛行駛越平穩(wěn)。怎么在距離離合踏板時控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速到所需要的轉(zhuǎn)速呢,如果要提升發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速,則只要右腳給一腳空油門就可以了,如果要降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速,則只要等待一個小的時間間隔,使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速自然回落到目標(biāo)轉(zhuǎn)速就可以了,這便是人工轉(zhuǎn)速匹配。

這種技術(shù),可以讓我們把車子開得更加平順,如果完全靠慢抬離合的方式來換檔,一是車子行駛不夠平穩(wěn)(因?yàn)槟悴豢杀苊廛囁俚母淖?,二是離合片的摩擦?xí)s短其壽命。對于手動檔駕駛者來說,人工轉(zhuǎn)速匹配是一項(xiàng)必備的基礎(chǔ)技能,尤其是下面即將要講述的降檔補(bǔ)油技術(shù)。

5.1 降檔補(bǔ)油

在降檔時,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)抬高,以前面的圖為例,在時速 60km/h 時四檔對應(yīng) 2100r/min,三檔對應(yīng)2700r/min,轉(zhuǎn)速差是 600r/min, 如果要由四檔退入三檔,則轉(zhuǎn)速應(yīng)抬升 600r/min,人工實(shí)現(xiàn)這個轉(zhuǎn)速抬升的方法是,在左腳踩下離合后進(jìn)行掛檔操作的同時,右腳踩一下油門,把轉(zhuǎn)速踩到 2700r/min(這個動作稱為補(bǔ)油),然后再松離合,這時由于離合器與發(fā)動機(jī)飛輪之間的轉(zhuǎn)速大致吻合,滑動摩擦是很小的,所以車子的頓挫就會消失,車輛速度就不會有明顯改變,從而達(dá)到車輛平穩(wěn)行駛的目的。

由于離合踏板踩下后發(fā)動機(jī)處于無負(fù)荷的狀態(tài),因此你補(bǔ)油后如果不馬上松離合,則發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速會迅速降低直到達(dá)到怠速轉(zhuǎn)速,所以為了彌補(bǔ)這個補(bǔ)油后到抬離合的間隙期,可以在補(bǔ)油時適當(dāng)?shù)陌艳D(zhuǎn)速提升多一點(diǎn),這個需要根據(jù)你的換檔速度和駕駛體驗(yàn)來判斷,如何你換檔干脆果斷,那么可以只補(bǔ) 600r/min,如果你換檔動作較慢,那么你可以補(bǔ) 700r/min。

在初期練習(xí)這項(xiàng)技術(shù)時,可能會不好控制空油門的踩踏力度,解決方法是在離合器踏板保持踩下的期間,多次嘗試踩油門踏板觀察轉(zhuǎn)速的提升量,以快速掌握踏板力度與轉(zhuǎn)速提升量之間的大致對應(yīng)關(guān)系。如果一腳油門踩過了頭,那么可以等待轉(zhuǎn)速的自然回落,如果沒踩到位,轉(zhuǎn)速補(bǔ)的不夠,則可以再次踩踏油門,反復(fù)練習(xí)一段時間,就能掌握補(bǔ)油的火候。

降檔補(bǔ)油的關(guān)鍵在于到底應(yīng)該補(bǔ)多少,這就關(guān)系到你的車型在不同時速下對應(yīng)各檔位的轉(zhuǎn)速,這可以在日常駕駛中進(jìn)行總結(jié),你只要記得一點(diǎn),在相同檔位下,時速與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速是成正比例關(guān)系的,例如,在時速30km/h時對應(yīng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速2000r/min,那么在時速60km/h時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速就必然是 4000r/min,所以為了熟悉這個關(guān)系,你可以在每一個檔位下,把車輛開到幾個不同的速度并觀察對應(yīng)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速,以盡快得出這個對應(yīng)關(guān)系。

5.2 升檔

在升檔時,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速會降低,同樣以前面的圖為例,在時速 60km/h 時由三檔升入四檔,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)由 2700r/min 降低到 2100r/min,那么可以在踩下離合踏板后,撥動檔桿的同時等待發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的自然回落,回落到快接近 2100r/min 時快速松開離合,即可完成升檔動作。

正是因?yàn)檫@個自然回落,所以升檔動作不亦過快,如果轉(zhuǎn)速還未回落到接近目標(biāo)轉(zhuǎn)速時就放開離合,那么因?yàn)榘l(fā)動機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速高于離合片轉(zhuǎn)速,發(fā)動機(jī)會拖著車輛突然加速一下,也就是日常中所說的車子突然向前竄一下,這同樣會造成車輛行駛不平穩(wěn)。

5.3 時速與轉(zhuǎn)速的數(shù)學(xué)關(guān)系

這一小節(jié)來討論時速與轉(zhuǎn)速的具體關(guān)聯(lián)關(guān)系式,假如在某時刻,發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速是 nn,我們要計算車速 vv.

只要根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速計算出輪胎的轉(zhuǎn)速,再根據(jù)輪胎的直徑就能得出車速了。


首先發(fā)動機(jī)的動力會通過離合器傳遞到變速箱的輸入軸,而離合器在完全結(jié)合不打滑的情況下對轉(zhuǎn)速不會有影響,所以變速箱輸入軸的轉(zhuǎn)速也是 nn,現(xiàn)在輸入軸會經(jīng)過初級減速齒輪與變速箱中間軸咬合在一起,這對齒輪的齒比就是變速箱的初始減速,記為 r1r1,它是主動齒輪與從動齒輪的轉(zhuǎn)速比,即如果設(shè)中間軸的轉(zhuǎn)速是 n1n1,則有

r1=nn1r1=nn1

然后中間軸經(jīng)過當(dāng)前檔位的齒輪與變速箱的輸出軸咬合,設(shè)當(dāng)前檔位的齒比是 r2r2,輸出軸的轉(zhuǎn)速是 n2n2,則
r2=n1n2r2=n1n2

最后輸出軸再通過尾牙也就是終減速齒輪與車輪軸承咬合(上圖中沒有展示),設(shè)終減速齒比是 r3r3,車輪轉(zhuǎn)速是 ncnc,有
r3=n2ncr3=n2nc

這就得出了車輪的轉(zhuǎn)速,注意這上面所有轉(zhuǎn)速的單位都是 r/min,即每分鐘轉(zhuǎn)過的圈數(shù),所以為了得出車輛時速,需要的是車輪在一個小時內(nèi)的轉(zhuǎn)動圈數(shù),這個值是 60?nc60?nc.

為了得出車輪一小時內(nèi)的里程,需要知道車輪的直徑,如果不想實(shí)際測量的話,這個值可以根據(jù)輪胎規(guī)格進(jìn)行計算,根據(jù)輪胎寬度和扁平比可以算出輪胎充氣厚度,兩倍充氣厚度再加上輪轂直徑便是輪胎直徑,設(shè)此值為 dd, 單位:米,于是車輪在一小時走過的路程按米為單位是 60?nc?π?d60?nc?π?d,當(dāng)然還得換算為千米為單位,便是

601000nc?π?d601000nc?π?d

綜合以上各式,便得出最終的時速(km/h)
v=601000?π?d?nr1r2r3v=601000?π?d?nr1r2r3

這就是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)與車輛時速(km/h)之間的關(guān)系,式中各變量:vv 車輛時速, dd車輪直徑(米),nn發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min),r1r1 初始減速齒比, r2r2 當(dāng)前檔位齒比, r3r3終減速(尾牙)齒比.
反過來,如果要根據(jù)車速計算發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速,則公式為
n=100060?r1r2r3πd?vn=100060?r1r2r3πd?v

現(xiàn)在用這個公式來驗(yàn)證一下八代思域五速手動檔車型,這車變速箱傳動比如下(來自于車輛維修手冊):


輪胎直徑只能估算了,輪胎規(guī)格是 205/55 R16,也就是胎寬205mm,扁平比55%,即輪胎充氣厚度與胎寬的比例,所以輪胎充氣厚度是 205×55%=112.75205×55%=112.75mm,輪轂直徑16寸,一英寸為2.54cm,所以輪胎直徑是 16×2.54+11.27×2=63.1816×2.54+11.27×2=63.18cm,即 d=0.632d=0.632m,這里忽略了輪胎在行駛過程中受壓而形變的量.

假如當(dāng)前檔位是二檔,那么在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速是 n=3000n=3000r/min 的情況下,按上面公式計算,r1=1r1=1,r2=1.869r2=1.869,r3=4.294r3=4.294,d=0.632d=0.632,π=3.1416π=3.1416,車輛時速將是

v=601000×3.1416×0.632×30001×1.869×4.29444.53v=601000×3.1416×0.632×30001×1.869×4.294≈44.53

km/h,實(shí)際結(jié)果是這時轉(zhuǎn)速表在45km/h左右,吻合。

再來計算一下時速100km/h在五檔下的轉(zhuǎn)速,實(shí)際駕駛結(jié)果是 2700r/min 左右,這里根據(jù)公式計算一下, v=100v=100,r1=1r1=1,r2=0.727r2=0.727,r3=4.294r3=4.294,d=0.632d=0.632,π=3.1416π=3.1416:

n=100060×1×0.727×4.2943.1416×0.632×1002620n=100060×1×0.727×4.2943.1416×0.632×100≈2620

考慮到參數(shù)誤差,這個值也基本吻合.

在實(shí)際操作中,如果沒有車輛變速箱的傳動比參數(shù),也可以通過實(shí)踐來得出轉(zhuǎn)速或者車速的具體對應(yīng)關(guān)系,因?yàn)樽屑?xì)觀察前面的公式可以知道,在檔位不變的情況下,時速與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速之間是成正比例關(guān)系的

v=knv=kn

其中kk 是比例系數(shù),從前面的公式中可以知道,對一臺具體的車來說,它只與檔位有關(guān)(因?yàn)槌跏紲p速齒比、終減速齒比和輪胎直徑都是常量),所以只要找到一組對應(yīng)值,就可以得出比例系數(shù)kk,舉例來說,如果在二檔下,時速30km/h的時候發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速是2000r/min,那么比例系數(shù)
k=302000=0.015k=302000=0.015

在時速60km/h的時候發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速必然是
n=600.015=4000n=600.015=4000

r/min,同樣的,在時速40km/h的時候發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速一定是接近2700轉(zhuǎn)。所以即便不知道變速箱的各個齒比參數(shù),我們也能通過實(shí)際上路駕駛的方式來得到車速與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速之間的具體關(guān)系式,在這個例子中,在二檔下這個關(guān)系式就是 v=0.015nv=0.015n.

現(xiàn)在列一個八代思域五速手動在各個時速下對應(yīng)各檔位的轉(zhuǎn)速表(轉(zhuǎn)速只保留百位,低于1000轉(zhuǎn)和高于7000轉(zhuǎn)留空,在計算過程中取 π=3.1416π=3.1416,輪胎直徑d=0.632d=0.632m):

時速一檔二檔三檔四檔五檔
2023001300   
4045002700180014001000
6068004000270020001600
80 5400360027002100
100 6700450034002600
120  530041003100
140  620048003700
160   55004200
180   62004700
200   68005200
220    5800
240    6300
260    6800

考慮到國內(nèi)高速限速120km/h,我們作一個日常使用車速區(qū)間的詳細(xì)對應(yīng)表:

時速一檔二檔三檔四檔五檔
101100    
2023001300   
303400200013001000 
4045002700180014001000
5057003400220017001300
6068004000270020001600
70 4700310024001800
80 5400360027002100
90 6000400031002400
100 6700450034002600
110  490038002900
120  530041003100

同樣,有按照轉(zhuǎn)速的時速對照表:

轉(zhuǎn)速一檔二檔三檔四檔五檔
1000915222938
20001830455976
300026456788114
4000355990117153
50004474112146191
60005389135176229
700062104157205267

這些數(shù)據(jù),就日常行駛中經(jīng)常用到的那部分?jǐn)?shù)據(jù)而言,是大致吻合的,另外從表中可見,這車二檔可破百,并且理論上的最大時速是 260km/h,當(dāng)前前提是發(fā)動機(jī)有足夠的功率,并且車子沒有電子限速。上表數(shù)據(jù)作成圖表是這樣的:


從表格和折線圖中均可以看出,檔位越低,轉(zhuǎn)速改變量與車速改變量的比值越大,通俗點(diǎn)說就是,檔位越低,轉(zhuǎn)速指針越敏感,對表格中來說,一檔的情況下,車速每相差1km/h就對應(yīng)轉(zhuǎn)速相差100r/min,所以補(bǔ)油的時候,轉(zhuǎn)速的誤差就更容易引起頓挫或竄動,這就是一檔和二檔的轉(zhuǎn)速匹配更難消除頓挫或者竄動的原因。

5.4 發(fā)動機(jī)制動

當(dāng)車輛處于低檔位高轉(zhuǎn)速時,較高的轉(zhuǎn)速會帶來發(fā)動機(jī)內(nèi)部活塞、連接、曲軸的摩擦阻力增大,如果放開油門,那么發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速在摩擦阻力之下向低轉(zhuǎn)速區(qū)間回落,同時給車輪施加一個明顯的阻力,使車輛減速,這就是發(fā)動機(jī)制動。

手動檔車型通常在下坡時利用這一點(diǎn)(比如山路和下地庫),根據(jù)坡道陡峭程度選擇預(yù)期行駛時速,比在平路上同樣的車速所使用檔位低一到兩個檔位,這樣車速的增加會拖著發(fā)動機(jī)拉高轉(zhuǎn)速,而反過來發(fā)動機(jī)會施加給車輛一個明顯的阻力,從而使得車速不能一直加快,從而減少剎車的使用。因?yàn)樵谙麻L坡時頻繁踩踏剎車會使剎車片溫度升高,剎車片溫度高到一定程度時其制動性能會迅速下降,這就是剎車衰減現(xiàn)象。而利用發(fā)動機(jī)助力我們可以很大程度上避免這個問題。賽車使用的剎車片性能更強(qiáng),能夠承受的溫度更高,在F1等賽車節(jié)目上,經(jīng)??梢钥吹綗猛t的剎車盤的賽車在行駛,但是這在家用車是完全不可能的。

5.5 兩腳離合換檔

前面已經(jīng)講過,在換檔時,踩下離合后,通過掛檔動作,使得輸出軸與某個檔位的從動輪進(jìn)行固定起來,但是在固定時,這兩者具有不一樣的轉(zhuǎn)速(因?yàn)槟繕?biāo)檔位與當(dāng)前檔位齒比不同),所以要通過同步器進(jìn)行摩擦,使得兩者轉(zhuǎn)速一致并固定起來保持相同轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。

最早的手動變速器是沒有同步器的,所以用這種方式進(jìn)行掛檔的話,會因?yàn)闊o法同步輸出軸與目標(biāo)檔位從動輪的轉(zhuǎn)速而導(dǎo)致無法入檔,所以早期的手動變速器,要通過兩腳離合的方式來換檔,就是要先踩下離合換退到空檔狀態(tài)并放開離合,然后通過油門或者等待的方式控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速到目標(biāo)檔位所需的轉(zhuǎn)速,然后再踩離合掛入目標(biāo)檔位。與現(xiàn)在的正常換檔方式相比,多了一個空檔的中間過渡。

這種方式是如何解決前述問題的呢,因?yàn)樵谕巳肟諜n時并釋放離合后,發(fā)動機(jī)飛輪通過離合與變速器輸入軸連接,而輸入軸的齒輪與各檔位齒輪是咬合在一起的,所以控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速到目標(biāo)檔位所需的轉(zhuǎn)速后,目標(biāo)檔位從動輪的轉(zhuǎn)速就與輸出軸轉(zhuǎn)速就基本一致了,這時即使沒有同步器的幫助也能順利入檔了。

現(xiàn)在的手動變速器都配備了同步器,所以這種方式換檔的唯一意義就是減少同步器的摩擦損耗了,所以這個技能不是手動檔駕駛者的必備技能,可學(xué)可不學(xué)。

5.6 無離合換檔

這種換檔方式比較難于掌握,也需要駕駛者在轉(zhuǎn)速匹配上花費(fèi)更多的精力,它會轉(zhuǎn)速匹配的精確度要求比較高,這種技能的唯一用處是在路途中離合器突然出問題了,又不方便立刻維修,那么它可以派上用場。

具體操作就是在換檔時,如果是升檔,那么先不踩離合直接撥桿檔桿退入空檔,等待發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速自然回落目標(biāo)檔位所需轉(zhuǎn)速時,不踩離合,撥動檔桿直接入檔,但是轉(zhuǎn)速要控制得比較精確,否則無法入檔。同樣如果是降檔,先不踩離合直接退入空檔,然后給油門控制轉(zhuǎn)速到目標(biāo)檔位所需轉(zhuǎn)速,再直接入檔無需踩離合。

這種方式如果轉(zhuǎn)速匹配得不好,輕則增加同步器的磨損,重則直接掛不上檔,而且因?yàn)樾枰演^多的精力花在轉(zhuǎn)速的匹配上,會使得駕駛者對于路面情況的觀察力降低,所以這種方式不適合于擁堵或者紅綠燈較多的路況。

6 跟趾

跟趾其實(shí)就是在剎車減速的同時完成降檔補(bǔ)油的操作,它的使用場景主要是用于快速過彎,臨近彎道,需要減速,但為了在出彎時有足夠的驅(qū)動力加速,需要在剎車減速的同時降檔。

跟趾主要難點(diǎn)在于,要兩只腳同時操作三個踏板,因?yàn)橐獪p速,所以剎車踏板必須保持一定的壓力,同時要降檔補(bǔ)油,那么離合踏板和油門踏板也必須要踩下,那么兩只腳如何同時踩住三個踏板呢,方法是左腳踩離合不變,但是右腳需要同時踩住剎車和油門,腳掌踩剎車,腳跟踩油門,這就是跟趾稱呼的由來。

6.1 跟趾降檔

在過彎時,一邊剎車減速一邊補(bǔ)油降檔,先踩剎車減速,剎車踏板保持一定的壓力,然后左腳踩下離合,右腳掌保持剎車踏板的壓力,同時右腳跟點(diǎn)一下油門抬升發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速到目標(biāo)檔位所需轉(zhuǎn)速,同時手上完成換檔操作,然后釋放離合和剎車,大油門加速出彎。

6.2 跟趾起步

跟趾起步可以用于平路也可以用于上坡起步,而且可以有效防止后溜的問題,方法跟過彎的時候一樣,以上坡起步為例,在空檔怠速手剎拉起的狀態(tài)下,踩住剎車釋放手剎,踩下離合,然后右腳掌保持住剎車,右腳跟給油到2000-3000r/min并保持住,左腳慢松離合到結(jié)合點(diǎn)(由于轉(zhuǎn)速不低不會熄火),然后右腳掌從剎車直接挪到油門上并松離合,完成坡道起步。

如果在松剎車的時候,右腳掌是慢松,同時左腳離合慢放,這樣就可以完全不后溜,因?yàn)橹苿恿λ梢稽c(diǎn),動力就增加一點(diǎn),此消彼漲,就可以完全做到不后溜,但熟練程度是需要反復(fù)練習(xí)的,初學(xué)的時候兩只腳很難控制三個剎車的力度,很容易熄火。

手動檔駕駛經(jīng)驗(yàn)不足一年慎學(xué)此項(xiàng)技術(shù),經(jīng)常練習(xí)者除外。

另外就是現(xiàn)在的家用手動檔車的油門踏板會比剎車踏板低一截,不在一個水平面,導(dǎo)致右腳踩住剎車時需要把腳向外翻才能用腳跟踩到油門,所以如果想要練習(xí)跟趾,得先把油門踏板改一下。

7 后記

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