汽車上常見的手動變速箱,優缺點詳解

2020-12-18 談車詳情

MT變速箱簡介

MT變速箱變速機制

手動變速器,也稱為手動變速箱,或者在某些國家(例如美國)俗稱是變速杆,是一種用於機動車輛的變速裝置。通常由腳踏板與檔杆一起控制離合器的接合和分離,用於調節從發動機到變速器的扭矩傳遞。

手動變速箱換擋原理

傳統的4速或5速手動變速箱通常是現代車輛的標準配置,而4速變速箱在諸如皮卡車和輕型商用車等非乘員車中更為常見。諸如跑車和豪華車之類的高端車輛通常配備6速變速器。

優點

——燃油經濟性

自動變速箱

手動變速器通過剛性離合器將發動機與變速器相連,而不是自動變速器上的變矩器或無級變速器的v形帶,並且後者還容易自然打滑。手動變速器還沒有自動變速器液壓泵的寄生功率消耗。此外,手動變速器不需要主動冷卻,而且由於手動變速器在機械上比自動變速器簡單得多,因此它們的重量通常比同類自動變速器輕,後者可以在走走停停的交通中提高經濟性。

正因為如此,手動變速器通常比自動或無級變速器提供更好的燃油經濟性。然而,這種差異在自動變速器上引入了鎖止變矩器後得到了一定程度的彌補。適當的手動變速箱車輛與同等的自動變速箱車輛相比,根據行駛條件和駕駛方式的不同,燃油經濟性的提高幅度可以在5%到15%之間。

自動變速器在負載情況下對降檔的控制不足,再加上典型的汽車發動機在更高負載下的更高效率,可以使操作員保持發動機在更有效的負載/ RPM下運轉,從而增加手動變速器的燃油效益。

——使用壽命長

4擋變速箱換擋機制

因為與自動變速器相比,手動變速器在機械上更簡單,更容易製造並且運動部件更少,所以它們需要更少的維護,並且更容易維修。 由於其機械結構簡單,當由熟練的駕駛員操控時,它們的使用壽命通常比自動變速箱更長。 通常,手動變速器中沒有電氣組件,泵和冷卻機構,只有內部開關可激活倒車照明。 這些屬性對於卡在泥濘,積雪等中的車輛至關重要。司機用來把陷在裡的車輛移出的前後搖擺的動作會破壞自動變速器。 離合器是一種容易磨損的部件,可能需要在車輛使用壽命中的某個時刻進行更換,但是離合器的使用壽命取決於車輛所處的工作環境。

——成本低

帶有手動變速箱的新車的價格往往會低於帶有自動變速箱的新車的價格。

大多數新車都配備手動或自動變速器。 兩者之間通常存在成本差異。 手動變速器的成本通常低於自動變速器。 例如,配備手動變速箱的Chevrolet Cruze 2LT的底價為22120美元,而自動擋的底價為23405美元,二者相差1285美元(美國地區價格)。

——潤滑

大多數手動變速箱都依靠飛濺式潤滑。飛濺潤滑的問題是它依賴於速度。有離心作用,流體動力作用和齒輪作為泵的作用。如果變速箱裝有有機玻璃窗並在試驗臺上運行,則可以觀察到這些影響。當變速箱在其轉速範圍內運轉時,噴油嘴將切換並四處移動。對Austin Maxi 1500變速箱的研究表明,其中一個以每小時80英裡(130公裡/小時)的速度空轉。解決方案是將鑄件更改為包括一個小的凸起,該凸起將攔截以80 mph的速度行駛的主噴油並將其分散。這項較小的改動使後來的Maxi 1750變速箱相對沒有問題。四速變速箱很少出現這些問題,因為在最高速度(和最大功率)下,它們基本上是實心軸,並且齒輪不傳遞動力。

——性能與操控

手動變速器通常提供了更多的齒輪比選擇。許多車輛提供5速或6速手動,而自動變速箱通常為4速。這是由於與自動變速器相比,手動變速器內部的可用空間更大,因為後者需要用於自動換擋的額外組件,例如變矩器和泵。但是,隨著技術的成熟,自動變速箱現在正在提高速度。採埃孚目前生產7速和8速自動變速器。採埃孚還計劃將9速自動變速箱用於前輪驅動車輛。增加的檔位允許更好地利用發動機的動力範圍,從而通過保持在動力範圍的最省油部分或更高的性能來提高燃油經濟性,從而保持更接近發動機的峰值額定功率。即使有更高的前進速度,也有可能設計出更多的前進檔以提供更高的速度和更大扭矩,正如保時捷911和雪佛蘭Corvette,都提供7速手動變速器。

保時捷911變速箱內部結構

——發動機制動

與大多數手動變速箱相比,大多數自動變速箱的發動機制動效果要差得多。 這意味著,當自動變速器駕駛員釋放發動機轉速控制時,發動機不會有效地使車輛減速。 這導致在具有自動變速器的車輛中更多地使用制動器,從而縮短了制動器壽命。在丘陵或山區,剎車也更容易過熱,導致制動能力下降,制動衰減以及自動變速器車輛完全故障的可能性。

山區行駛的保時捷911

——啟動

當啟動引擎不工作時,通常由於電池電量低造成的,這是手動變速箱的優點就體現出來了,你可以推動車輛進行打火啟動。

推動啟動時,車輪在路面上產生的能量被傳遞到驅動軸,然後傳遞到變速器,最後傳遞到曲軸。 當曲軸由於車輛滾動產生的能量而旋轉時,引擎就會啟動。

缺點

——複雜性與學習曲線

對於大多數人來說,手動變速器會出現輕微的學習曲線,這對於新手駕駛員而言可能是令人生畏的且不那麼吸引人。由於駕駛員必須感覺良好才能正確接合離合器,因此經驗不足的駕駛員通常會突然鬆開離合器踏板,從而導致發動機熄火。大多數駕駛員可以在短短一個小時內學會如何使用手動變速箱駕駛汽車,但要成為「第二天性」可能要花幾周的時間。此外,如果經驗不足的駕駛員錯誤地選擇了不合適的檔位,如果不迅速糾正,可能會損壞機械部件,甚至失去控制。僅在水平面上使用離合器踏板,可以使學習離合器/油門踏板的協調變得容易。這將使操作員能夠確定離合器接合的「最佳位置」在哪裡。離合器踏板的正確「釋放速度」(慢速表示平穩,急速表示突變)將指示應在何時何地使用油門踏板。

——變速

自動變速器的換擋速度通常比手動變速器的換擋速度要快,這是由於一般駕駛員將離合器踏板踩到地板上,並將變速杆從一個位置移到另一個位置所需要的時間。這一點在雙離合變速器上體現得尤為明顯。雙離合變速器是一種專門由電腦控制的自動變速器,與傳統的自動變速器相比,它的機械操作更像是手動變速器。

——易用性

因為手動變速器需要額外的踏板操作,並且始終使車輛保持正確的檔位,所以它們需要更多的注意力,尤其是在交通繁忙的情況下。另一方面,自動變速器僅要求駕駛員根據需要加速或減速,而車輛則負責選擇合適的檔位。在交通繁忙的情況下,當駕駛員必須非常頻繁地操作離合器踏板時,手動變速器還會給駕駛員帶來更大的工作量。因為離合器踏板可能需要大量的力量,尤其是在大型卡車上,並且與制動器或加速器相比,較長的踏板行程需要移動整條腿,而不僅僅是腳踝附近的腳,因此手動變速器會導致疲勞,並且受傷的人開車更困難。此外,由於自動變速箱只能用一隻腳來驅動,因此一隻腳缺失或受損的人仍然可以駕駛,這與手動變速箱需要一次使用兩隻腳不同。同樣,手動變速箱要求駕駛員在車輛行駛時定期從方向盤上移開一隻手,這對於手臂缺失或受傷的人來說,很難或不可能安全地進行操作,並且即使對於那些有手臂的人,也需要加強協調性充分利用雙手。

——山路行駛

離合器在一檔時會經歷大部分磨損,因為將車輛從靜止狀態啟動會在離合器上產生很大的摩擦。當從斜坡上的靜止狀態加速時,此問題變得更糟,因為克服重力加速度所需的工作量會使離合器明顯變熱。因此,走走停停和爬坡會對離合器產生一定程度的影響。自動變速器更適合於這些應用,因為它們具有一個液力變矩器,該液力變矩器從外部冷卻,與離合器不同。液力變矩器也沒有像離合器一樣隨時間摩擦的損耗材料。一些自動裝置甚至鎖定輸出軸,以使車輛在開始加速上升時不會向後滾動。為了減少這些應用中的磨損,某些手動變速器將具有非常低的「奶奶」齒輪,這提供了以非常低的速度輕鬆移動車輛的槓桿作用。因為變速器需要較小的輸入扭矩,所以這減少了離合器的磨損。

許多駕駛員在開始加速上陡坡時使用駐車制動器來防止車輛向後移動。這樣可以節省寶貴的離合器壽命。 1936年的Studebaker上引入了一種稱為Hill-holder的設備。諸如道奇挑戰者(Dodge Challenger)和大多數斯巴魯(Subaru)等一些現代手動車具有「坡道起步輔助」功能。車輛的計算機僅施加足夠的制動壓力,以防止車輛向後移動。這樣即使在陡峭的山坡上,駕駛員也可以毫不費力地正常啟動。

下面看一下手動變速箱變速原理圖:

1、倒擋

倒擋(綠色結合)

2、空擋

空擋(藍色與紫色在中間,綠色脫離)

3、一擋

一擋(藍色後退)

4、二擋

二擋(藍色前進)

5、三擋

三擋(紫色後退)

6、四擋

四擋(紫色向前)

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