汽車降檔制動(發動機制動)與減速斷油的原理和使用方式-概述

2020-12-20 汽車科學島

汽車降檔制動是一道非常簡單的數學題,在解答這一問題之前需要了解汽車的動力與傳動系統,首先從發動機開始。

1:燃油動力汽車裝備的是內燃式發動機,指利用燃料與空氣混合在發動機內部的氣缸裡進行爆燃,將產生的熱能轉化為推動力,推動發動機的活塞帶動連杆往下運轉,此時會帶動發動機曲軸轉動。簡而言之為曲軸的轉動是動力輸出的基礎,曲軸端的飛輪是傳遞動力的終端。

右側的大圓盤是飛輪

2:發動機與變速箱不能直接結合,而是利用離合器或液力變矩器作為媒介,在與飛輪結合時會隨著飛輪同時轉動,並通過一根輸入軸(傳動軸)驅動變速箱齒輪組運轉,向車輪輸出動力。在分離時發動機空轉,但是變速箱的齒輪組還是會轉動,因為車輛滑行時會通過傳動結構反向帶動齒輪組運轉。

飛輪、離合器、傳動軸的關係

汽車行駛的狀態理論上只有這兩種,或結合傳動或分離斷開;但是在實際用車過程中還有降檔制動的用法,也就是俗稱的發動機制動,下面來即使發動機如何實現制動。

在發動機離合器(或變矩器)與變速箱結合為一體的狀態下,踩住油門正常駕駛時發動機是在不停運轉的,其運轉的基礎是氣缸內燃燒不斷產生的熱能,通過活塞連杆曲軸飛輪輸出的扭矩。這些扭矩大於車輛行駛的阻力則能夠驅動車輛持續的巡航駕駛,此時動力傳動系統就像是一根硬軸,變速箱的運轉阻力直接決定了發動機運行負荷。

動力傳動系統

而在滑行時車輛的行駛阻力從正數變成了負數,也就是說沒有阻力了;且因重力的影響車輛還會自動加速度,這就像地心引力無形地拉住車輛往下滑,引力成為了車輛的動力。這些動力會通過車輪和傳動系統驅動變速箱齒輪運轉,變速箱通過離合器的輸入軸又能反向帶動發動機運轉,於是問題來了。此時發動機離合器與變速箱結合之後,發動機失去了需要克服的阻力則沒有理由輸出扭矩,發動機要熄火停轉了嗎?

空轉運行狀態

答案真的是這樣:車輛滑行過程中發動機可以實現【減速斷油】,這就是所謂的帶檔滑行節油,不過有前提條件。

想要持續地實現減速斷油,變速箱的前進擋要與車速匹配,白話一些的描述則是車速越低檔位越低。因為不同檔位的齒輪比會有很大差異,高速擋由發動機驅動的齒輪直徑大,從動齒輪直徑小;這種組合為滑行速度很快但是反向帶動的大齒輪轉速低,其轉速可理解為發動機轉速。雖則檔位越來越低,由發動機驅動的齒輪直徑越來越小,從動齒輪越來越大;車速降低後從動齒輪轉速低,但齒輪比仍然決定了發動機齒輪可以高速運轉,轉速範圍一般會在1500~2000轉之間,這是理想的帶檔滑行轉速。

減速斷油節油模式

【重點解釋-發動機制動】

綜上所述,想要實現減速斷油需要合理車速匹配合理檔位,自動擋汽車會自動降檔匹配,手動擋汽車可手動實現帶檔滑行,最終實現的結果是相同的。想要實現發動機制動則可以嘗試逆向思維,在高車速時使用低速擋;此時由引力帶動車輛滑行的動力會驅動變速箱從動齒輪高速旋轉,其這一齒輪會帶動發動機小齒輪以更誇張的速度轉速,這會快速的拉升發動機的轉速。

注意觀察轉速的差異
齒輪比的概念

而變速箱的前進擋有對應的怠速轉速,假設為3500轉;如果車輛在滑行中被拉動至3500轉的標準,此時則不再是減速斷油的節油滑行狀態,而是由發動機按照怠速極限設定值(3500轉)的標準進行噴油做功主動輸出動力。此時發動機的輸出的扭矩會大於引力反向輸出的扭矩,兩者相減的小扭矩則等於車輛獲得的總馬力很小,於是車輛也就實現了將踩剎車一樣的減速效果,這樣解釋應該可以理解了吧。

發動機制動的「別勁」狀態

總結:發動機制動的原理與減速斷油的概念如上所述,滑行過程中不論是正常走車還是降檔制動,此時發動機輸出的扭矩都不會很大,且反向作用的扭矩也沒有很大;兩種力的對抗對於離合器的磨損可以忽略不計,因為不是半聯動狀態。至於使用液力變矩器的AT或其他變速箱則更不用擔心,這一總成的耐用性要比離合器還要理想一些。所以面對動輒數公裡的長下坡可以使用降檔制動,這是防止剎車片高溫導致剎車失靈的保護方式。

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編輯:天和Auto-汽車科學島

責編:天和MCN

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