自動擋汽車能像手動擋一樣「彈射起步」嗎?

2020-12-23 汽車科學島

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內容概述:

彈射起步概念手動擋的操作模式自動擋的操作極限在汽車江湖中流傳著這樣一種說法:手動擋汽車可以拉伸轉速(轟油門)起步,所以不論排量大小都能秒殺自動擋汽車。這也是讓更換自動換擋便利性的司機感覺無奈或遺憾的問題,然而自動變速箱也允許進行這種操作,轉速極限控制會更加合理,只是操作方式比較特殊。

一般認為N(空擋)轟油門只有迅速掛D擋能實現彈射起步,實測這種方式確實能提高起步效率,但如果轉速過高則「ECU&TCU」(發動機與變速箱控制單元)不會執行操作;而即使允許操作也會對變速箱與傳動系統產生衝擊,這種操作不建議嘗試。

01正確方式

D擋-油門踏板與剎車踏板同時踩,轉速提升不傷車。

這裡所謂的「傷車」指的是會造成動力傳動系統故障的操作,或者理解為短時間出現的超大程度異常磨損;以拉升轉速的方式起步加速的磨損程度肯定比正常起步更大,不過還是在可控範圍內的,偶爾操作一次並沒有關係。

重點:TCU控制單元是變速箱的「電腦」,對機器的控制又會聯動控制發動機與正常運行的ECU行車電腦;所以操作可以稍微「任性」一些也沒有關係,因為一旦超過閾值則兩套控制系統都不會執行,只會按照設定允許的峰值控制發動機的轉速,大致標準如下。

≤1.5T-2300/2600rpm≥2.0T-2500/2800rpm測試過的部分車輛基本只有這個標準了,似乎相比手動擋汽車動輒四五千轉的起步轉速而言還是偏低;但是這種設定總是非常合理的,因為過大轉速很容易讓車輪打滑,這是沒有意義的操作。

02基礎知識

1:發動機動力傳動系統的「轉矩概念」。

汽車的發動機是通過旋轉的曲軸帶動飛輪運轉,通過離合器或變矩器將動力輸如到變速箱;而變速箱不論用齒輪還是帶輪換擋,最終還是以轉動的方式將動力通過傳動軸輸入到車輪。

車輛行駛依靠的是車輪的轉動,每次轉動輸出的動力可理解為轉矩或扭矩;而如果車輪的轉矩大於輪胎與地面的摩擦係數,起步瞬間的車輪就不會正常的滾動摩擦(與地面產生相互作用力),而是異常的滑動摩擦-原地打轉但車身不動。所以手動擋汽車雖然能以更高的轉速起步,但因使用的輪胎往往胎冠很窄,起步打滑也就成為了正常現象,起步效率反而更差。

2:假設自動擋汽車起步不限制轉速會怎樣?

手動擋汽車不限制起步轉速真的會傷車。變速箱的前進擋是用於放大功率或放大車速,低速擋(1/2/3)以小齒輪帶動大齒輪運轉,小齒輪轉速等於發動機曲軸飛輪轉速,所以此時為發動機高轉速但無法實現高車速,因為從動大齒輪的轉速等於車輪,而小齒輪轉很多圈才能讓大齒輪轉一圈。

那麼問題也就來了,起步轉速如果不限制的話;從動齒輪轉一圈輸出的轉矩,實際為是小齒輪很多圈的轉矩的放大。比如小齒輪每次運轉輸出的轉矩為150N·m,按照(N·m×rpm÷9549×1.36)的倍率計算,大齒輪瞬間輸出的轉矩(馬力)就會超標,於是變速箱齒輪和傳動系統就都會受到相當大程度的衝擊。所以也才會出現很多手動變速箱的齒輪斷齒,這就是過於放飛自我的操作的結果。

03扭矩容量的極限

自動變速箱按照TCU設定的極限轉速起步,理論上不會出現手動變速箱的問題;因為允許的起步轉速對扭力放大的極限,重合的是變速箱能夠承受的最大輸入扭矩,而且會留有冗餘以保證不會損傷是齒輪與傳動系統。

這就是扭矩容量的概念,輸入與輸出的扭矩不超過材料的強度極限則不會斷裂,輸出到車輪的極限不超過摩擦係數則不會打滑;反觀手動變速箱的隨意控制,起步瞬間不僅是在損傷變速箱並且因打滑損耗動力,離合器瞬間的滑動摩擦也會有較大程度的磨損,這種操作實際沒有什麼意義。

普通家用代步汽車也可以感受加速和操控的樂趣,但也別真的當做賽車去開;更換一臺變速箱的費用再低也要幾千元,自動變速箱更是要數萬甚至十數萬,所以有嚴格的轉速限制是正確的設計,只是過於原始的機械式手動變速箱沒法進行控制而已。

這就是自動擋與手動擋「彈射起步」的差異,不過即使自動變速箱理論上不會損壞,但也不要頻繁的進行操作,不僅磨損程度還是會更大一些的。而且還有一種變速箱要特別注意,這種機器匹配了一些看似有性能的汽車,其實定位非常尷尬。

「無級變速器」(CVT)同樣可以執行上述操作,然而AT/DCT(溼式)甚至AMT都可以頻繁的進行彈射起步,但是CVT連續嘗試幾次之後就會出現「高溫保護」的問題。這種機器不僅僅有低溫冷啟動的保護設定,其概念為啟動時變速箱油流動性差,無法實現正常潤滑而不得不原地加熱ATF油液後才允許升檔加速——為什麼對潤滑的要求如此嚴格呢?

原因無需贅述,參考下圖:這是CVT的換擋核心結構,發動機驅動主動錐輪運轉,以推動鋼帶或鋼鏈的方式帶動從動錐輪運轉;傳動的過程依靠的是滾動摩擦,任何物體的摩擦都會有磨損哦。

重點:摩擦生熱是最自然的物理現象,鋼帶和錐輪的摩擦當然也會產生熱能(高溫);高轉速大馬力起步時的錐輪鋼帶磨損嚴重,而溫度的快速上升又會降低摩擦係數,結果則會因高溫導致從滾動摩擦加入滑動摩擦。滑動摩擦就像是起步時車輪打滑,看一看地面上磨出的黑色橡膠印痕就知道磨損有多嚴重。

那麼如果不限制發動機的輸出功率的話,鋼帶錐輪都會快速的磨損到報廢;所以無級變速器會設定出溫度極限,超過標準後就要限制發動機的動力輸出了,此時甚至連正常駕駛都會很難。所以這種機器只適合作為代步車使用,追求性能還是得用AT或者溼式雙離合。

AT變速箱的液力變矩器有鎖止離合器,低速正常起步是液力傳動;部分帶有單向離合器以及高端機型,這些變矩器在大油門起步瞬間就能實現泵輪渦輪的剛性結合,狀態與離合器相同-不影響性能發揮,所以很多超跑車都在使用AT。

至於賽車使用的也不是所謂的手動擋,而是序列式變速箱,這種機器只有起步時需要用到烈火器,過程中的換擋直接操作檔杆或按鍵即可。此類變速箱的製造成本基本為單純總成等於一串普通手動擋汽車的價值,所以沒有可變性。

編輯:天和Auto-汽車科學島

天和MCN授權發布

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