• --热烈祝贺我会联办的科普活动被中国科协评为--优秀科普活动

          12月21日,中国科学技术协会办公厅印发《关于对2020年全国科普日有关组织单位和活动予以表扬的通知》(科协办函普字【2020】158号), 、南京工程学会和江苏省学会服务中心联办的“2020年全国科普日暨第一届‘天印筑梦·科普智行’”活动,被评为优秀科普活动。

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    全面认识变速器 如何通过油门控制自动变速器加减档?

    时间:2020/6/22 14:40:43    浏览次数:4323    字体:   

    整个汽车车身内部有很多种类的零部件,每个都会发挥着自己的功能以及和其他零部件相互协调运作,都有着不可替代的作用。今天为大家分享的是变速器作用和原理。

      变速器,是一套用于来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置,用于发挥发动机的最佳性能。变速器可以在汽车行驶过程中,在发动机和车轮之间产生不同的变速比,通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。

      变速器的出现

      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。

      变速器出现的原因:汽车发动机存在固有缺陷

      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。

      变速器的作用是什么?

      1、改变传动比,满足不同行驶条件对牵引力的需要,使发动机尽量工作在有利的工况下,满足可能的行驶速度要求。在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。由于汽车行驶条件不同,要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化。例如,在高速路上车速应能达到100km/h,而在市区内,车速常在50km/h左右。空车在平直的公路上行驶时,行驶阻力很小,则变速器控制杆当满载上坡时,行驶阻力便很大。而汽车发动机的特性是转速变化范围较小,而转矩变化范围更不能满足实际路况需要。

      2、实现倒车行驶,用来满足汽车倒退行驶的需要。实现倒车行驶汽车,发动机曲轴一般都是只能向一个方向转动的,而汽车有时需要能倒退行驶,因此,往往利用变速箱中设置的倒档来实现汽车倒车行驶。

      3、中断动力传递,在发动机起动,怠速运转,汽车换档或需要停车进行动力输出时,中断向驱动轮的动力传递。

      4、实现空档,当离合器接合时,变速箱可以不输出动力。例如,可以保证驾驶员在发动机不熄火时松开离合器踏板离开驾驶员座位。

      CVT 是Continuously Variable Transmission 的英文缩写,即连续可变传输器,一般称为无级变速器。它是自动变速器的一种,但不同于一般的AT 自动变速器,自动挡车还是有级变速,有挡位的,而CVT 可以连续变速,是没有挡位的。

      为消除发动机与变速器之间的摩擦损耗,发动机与CVT 之间以飞轮减振装置代替一般液力自动变速器的液力变矩器。其动力输出采用行星齿轮系统及两组湿式可变压力油冷式离合器,压力可随发动机输出转矩大小而改变。可变压力油冷式离合器具有软连接的功能,能满足车辆起步、停车和换挡的需要。

      变速器作用和原理——DCT 变速器

      DCT 变速器(Double—clutch Gearbox)即双离合变速器,在大众车系中也称直接换挡自动变速器(DSG)。DSG可以形象地设想为将两台变速器的功能合二为一,并建立在单一的系统内。DSG内含两台自动控制的离合器,由电子控制及液压推动,能同时控制两台离合器的运作。

      当变速器运作时,一组齿轮啮合,而接近换挡时,下一挡段的齿轮已被预选,但离合器仍处于分离状态;当换挡时一台离合器将使用中的齿轮分离,同时另一台离合器啮合已被预选的齿轮,在整个换挡期间能确保最少有一组齿轮在输出动力,使动力没有出现间断的状况。

      无论6挡DSG 变速器还是7挡DSG 变速器,它们的基本原理是一致的,简单地说,就是将两套变速系统合二为一。DSG变速器包含智能电子液压换挡控制系统、双离合器、双输入轴和三个驱动轴等核心环节,它们共同完成复杂的换挡过程。

      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。

      传动比:比档位数更重要的数据

      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。

      如何通过油门控制自动变速器加减档

      对于手动挡车辆,我们知道,变速器升降档是由车主手动进行控制,通过油离配合控制变速器升降档平顺性;对于自动挡,车主只知道踩油门加速,车辆便会自己升档,踩刹车减速,车辆便会自己降档。但是不知道有多少车主知道,自动挡变速器加减档通过油门也可以实现较为精准的控制。“汽车概况FLY”借助本文给大家详细介绍,如何通过油门踏板控制自动变速器加减档。

      油门控制变速器加减档的原理

      车辆各个档位变化关系主要由两个变量决定,一个是车辆速度,另一个是加速踏板,其中实线为升档曲线图,虚线为降档曲线图。如果我们固定加速踏板保持不变,随着车辆速度的增加,变速器档位是逐渐上升的,但是,如果我们保持车辆速度不变,随着加速踏板的增加,变速器档位是降低的,反过来说,随着加速踏板的降低,变速器档位是提升的。

      所以,控制油门升降档无非是保持车速不变,通过改变油门深浅,来控制变速器档位。油门控制变速器挡位变化是有一定限度的


      不过,车辆油门踏板对变速器档位的控制是有一定限制的,比如车辆速度处于20km/h,车主只能控制变速器档位在1、2、3之间变化,不可以使变速器档位提升至4、5、6、7挡;再比如车辆速度提升至70km/h,我们可以控制变速器档位在3、4、5、6、7挡之间变化,但是不可以使变速器档位处于1或2挡。并且,油门对变速器档位的控制并不能长久保持,毕竟该变速器是自动变速器,当变速器满足升降档条件(油门&车速)时,车辆便会自己升降档。

      降档加速

      通过上述换挡关系图,我们可以明确的理解,我们常说的降档加速意思就是,车主如果想要提升车辆速度,首先要深踩油门,而根据换挡关系图,车主深踩油门必然要使得车辆变速器降档,这样才能使发动机转速迅速提升,发动机才可输出更大的扭矩值。

      变速器档位可以控制升降,但是难以维持

      不过通过油门深浅控制变速器档位加减,这对车主驾驶技术水平要求比较高,毕竟车主踩油门,车辆档位是降低了,但是车辆加速能力也会显著提升,车辆速度无法维持 恒定;车主松油门,车辆变速器档位会升高,但是车辆的加速能力会下降,速度变化幅度较慢。车主油门只要发生变化,变速器档位也会相应改变。

      如果车主想要更容易地控制车辆档位,完全可以采用手动模式,毕竟现在大部分变速器都采用手自一体式模式,手动模式控制变速器挡位,变速器档位便会直接固定,该档位值不会随着车速或油门踏板的变化而发生任何改变。



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