汽車「最佳·發動機變速箱」組合模式分析:共計三個標準

2020-12-09 汽車科學島

#老司機聊汽車知識#

T&ATT&DCTPHEV&DCT名詞解釋:Turbocharger釋義為廢氣渦輪增壓技術,增壓器的本質為ari compressor-空氣壓縮機;對於燃油動力汽車而言,最佳內燃機選項就是採用這種增壓技術的「T機型」。因為這種機器可以做到平穩的加速,充沛的性能與更低的耗油量。

01基礎組合

所謂的內燃機只燃燒室在機體氣缸內部,通過燃燒燃油產生熱能,再通過熱能推動活塞連杆曲軸運轉而輸出機械能(動力)的發動機。燃燒的本質是可燃物的氧化還原反應,在固定的做功衝程的時間周期中,反應程度越充分則轉化的扭矩越大,那麼如何才能增強反應程度呢?

標準答案是通過提升進入氣缸空氣的氧濃度實現,氧氣是燃油的催化氣體,等量的燃油與越多的氧氣反應,相同時間內反應出的能量就會越大。廢氣增壓技術是利用內燃機運行時產生的高壓氣流驅動渦輪,在通過渦輪帶動的葉輪於進氣管路內壓縮空氣;空氣體積被壓小則氧分子數量會增加,結果當然是氧濃度與扭矩的同步提升。

升級標準:參考以下四臺常規發動機的動力儲備標準。

1.5L-80kw/150N·m(最大扭矩在4000轉左右出現)1.5T-130kw/300N·m(1500~4000rpm維持峰值)2.0L-100kw/200N·m(4000rpm左右)2.0T-200kw/400N·m(1500~4000rpm)這就是同一種發動機,以不同方式進氣的巨大差異;扭矩與轉速相乘再除以常數得出的是功率,相同轉速輸出的功率越高則加速性能越強,車輛的巡航駕駛速度也會越快。所以只要能實現大扭矩就能實現高功率,反之在只需要低功率駕駛的時候,T機型能夠以大扭矩做到低轉速也有合格的驅動力。這就是想要駕駛樂趣就能有樂趣,想要節油就能夠節油的高標準。

變速箱應當為「auto transmission-AT」為首選項,不過車輛的定位應當在中端範圍內;原因為發動機普遍裝備≥2.0T的高性能機,充足的動力儲備不用擔心變速箱的傳動效率會略低,說白了就是儲量足夠多則不在意少量的損耗。

比如銳際、君越、昂科威、凱迪拉克CT系列、寶馬3/5或奔馳E級等車型,在能夠以6-8秒完成百公裡加速的前提下,需要的當然是變速箱能夠以很平順的狀態換擋,以提升綜合駕駛體驗。不過AT是如何實現平順換擋的呢?參考下圖。

AT變速箱的核心結構是液力變矩器,發動機連接的是變矩器泵輪,帶動泵輪轉動的同時會攪動變速箱油(ATF)在變矩器內流動,ATF通過導輪傳動到渦輪,把油液當做傳動油使用以達到動力傳遞的目的。

以這種方式傳動不會造成明顯的換擋衝擊感,起步加速都會感覺相當平順;而且在急加速或正常巡航駕駛中,變矩器的泵輪與渦輪還會在單向離合器的作用下剛性結合,此時的傳動損耗也會很低。這就是AT的優勢,不過也不是所以的AT都能夠實現平順換擋,比如愛信橫置6/8AT、採埃孚縱置8AT,以及老款通用6AT都有換擋頓挫的問題哦。

02特殊選項

≤15萬≥50萬在這兩個價格區間內,普通代步車型與高性能轎跑車,適合的組合會是【T&DCT】(溼式雙離合)。關於發動機的特點不再贅述,重點說明變速箱的特點。

雙離合指利用兩組多片式離合分別控制兩根動力輸入軸(動力輸入到變速箱的軸),每根軸上各自布局奇數和偶數前進擋;在換擋時可以做到分離某個前進擋之前,提前半聯動做好準備結合另一檔位的準備,在分離的瞬間即可進行結合。這種設計大幅縮短了換擋時間,標準可以達到幾十毫秒;換擋速度快則換擋時的發動機轉速回落程度小,換擋可以做到足夠平順,動力銜接理想也可以降低換擋過程中的動力損耗。(節油)

重點:離合器作為發動機和變速箱的動力銜接結構,傳動的基礎是依靠壓盤把離合器片壓緊到發動機飛輪上,這是一種剛性傳動的模式;而且溼式結構可以通過多片離合器提高壓力,即使有變速箱油的潤滑而造成輕微的滑動摩擦傳動,但過程中的損耗比例也普遍比AT的平均值更低。

所以溼式雙離合是可以做到很節油的,對於普通家用代步汽車而言,這種比AT更簡單的變速箱是不錯的選項,對於≤1.5T的車輛而言也能一定程度提升性能表現。至於低轉速換擋時可能出現頓挫的問題也不用過於擔心,只要TCU控制單元的換擋邏輯合理,出現頓挫的概率會比很多AT都要低;目前國產溼式雙離合的綜合表現都挺不錯,合資品牌略遜一籌。

「高性能汽車-DCT」也是理想的選項,原因是這種機器的換擋速度快,可以保證加速過程中的動力銜接流暢,超車或者作出一些競技動作的時候不用擔心發動機跟不上節奏。傳動損耗低也能夠提升性能表現,所以有很多知名跑車都用這種變速箱,比如保時捷以及更高端的法拉利。

拉力賽車與F1方程式賽車使用的序列式變速箱,換擋的速度比雙離合快一些但也不是特別誇張;所以量產代步汽車的高性能選項,應當以雙離合為首選項。

03混動標準

溼式雙離合仍舊是最佳選項,AT反而比較差。

比如比亞迪DMP平臺採用的三擎四驅系統,內燃機集成了BSG發電啟動一體機,在換擋時可以通過這臺電機控制發動機曲軸飛輪的轉速,保證換擋前後的轉速沒有回落,甚至可以對前進擋升降後的需要進行調整。液力變矩器就很難做到相同的水平了,泵、導、渦輪的結構有先天不足。

同時P3架構的前置電動機還可以控制變速箱齒輪的轉速,與BSG配合可以做到「無縫銜接」的標準;達到的水平是沒有頓挫感的換擋,體驗要比絕大多數AT和CVT還要理想一些。那麼這種結構就沒有必要通過液力變矩器來實現平順,反而能夠以離合器剛性結合的方式提高傳動效率,所以這種高水平的混動系統不需要使用AT。

終極類型:電動機&減速器是最佳組合。

對於汽車而言最優秀的發動機不是內燃機,而是電機!因為這種機器可以在起步第一轉爆發最大扭矩,內燃機是做不到的;電機轉速可以達到1.5-2.0萬轉每分鐘,這是普通代步汽車的標準,而內燃機只能以平均≤7000rpm的轉速運行。

原因為燃燒會產生振動與噪音,但電流轉化電磁場再轉化為驅動力是沒有振動的,所以電機可以安靜的達到非常高的轉速;而電機在轉化動力的過程中損耗可以低至個位數,內燃機則高達平均60%以上,也就是說電機高轉速運轉的能耗也不是很高。

那麼這種機器理論上就不需要變速箱了,用電機直接驅動車輪,以油門控制轉速來控制車速即可,這是最理想的「無級變速」狀態。不過電機的高轉速容易造成車輛超速,所以需要一組減速器進行控制;絕大多數電動汽車的減速器都是單速比,說白了就是只有一組齒輪,仍舊通過電機轉速來控制車輪轉速,只是經過一次轉速調整而已。

這一組合的發動機耐用性極高,變速箱甚至不用考慮使用壽命的問題,加減速過程又會非常的平順;所以只有電驅才是未來,插電混動汽車也用這種組合,只是在純電模式中才能感受到這種高水平。關於汽車發動機與變速箱理想組合話題就聊到這裡了,內容僅供參考。

編輯:天和Auto-汽車科學島

天和MCN授權發布

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