變速箱、離合器的那些事

在駕校里,「油離配合」應該算是最讓「生瓜」們抓狂的技巧了,很多同學即使拿到駕照,也還是沒體會到「油離配合」的真諦所在。那麼到底離合器裡面隱藏著什麼秘密,討厭的換擋手柄裡面又究竟是什麼呢?讓我們一一揭開它們「神秘」的面紗吧。

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【為什麼開車要換擋?】

變速箱、離合器的那些事

引擎的物理特性決定了變速箱的存在。任何引擎都有其峰值轉速,但是並不是轉的越快,力量越大,引擎最大功率及最大扭矩是在一定的轉速區出現的。所以,汽車行駛的過程中需要不斷重複起步、加速、減速、停止這些動作,這並不利於引擎的連續穩定工作,所以就要靠變速器出馬解決了。例如:一台引擎最大功率出現在3500轉/分。變速箱可以在汽車行駛過程中在引擎和車輪之間產生不同的變速比,換檔可以使得引擎工作在其最佳的動力性能狀態下。通俗點講就是通過調節齒比,改變扭矩,以便車在不同的路況上,以不同速度行駛,這一切都是通過換擋實現的。

超跑快訊/第一汽車報導

【那麼,為什麼汽車要有那麼多檔位?】

根據騎山地自行車時得到的的實際經驗就可以體會到,當我們想快速起步時,可以把前輪換成小齒輪,後輪換成大齒輪,這時我們就可以輕易且快速地起步。隨著腳踏車速度的增加,我們就會發現腳再怎麼用力踩,速度還是增加有限。這時候,可以將後輪的齒輪由大換成小,再把前輪換成較大的齒輪,這時雖然踏板的感覺變重了,但是不必像之前需要踩很多圈,腳踏車的速度就可以更快了……

變速箱、離合器的那些事

同樣的道理,汽車在設計時,並不是直接把引擎的輸出接到傳動軸上,而是接到變速箱上面,再由變速箱的輸出軸接到傳動軸上輸出。汽車在起步時,需要先克服靜摩擦力,然後再推動車身前進,這時需要較大的扭力來幫忙,於是低檔位(一檔)時,是類似腳踏車起步的「前面小齒輪,後面大齒輪」的設計,當車速越來越快時,不必需要這麼大的扭力輸出,在高速檔時,變速箱將換成類似騎腳踏車時的「後面小齒輪,前面大齒輪」的設定。

變速箱、離合器的那些事

此外還要考慮換檔時的動力差異不至於過大。那到底要如何設定齒輪比呢?這就需要發展更多的檔位,各檔間可以調整成更縝密的齒比變化,使動力銜接順暢,拉轉速、換檔快速的優點,因此,高性能車型都是採用多檔位且緊密度良好的變速箱,如五檔位的自排變速箱,或六檔位甚至於七檔位的手排變速箱。

小貼士:手動變速箱的換擋時機:看轉速?不如聽聲音——當引擎嘯叫而車輛的「推背感」(加速度)不明顯時,那就是該升擋了。

【為什麼要踩討厭的離合器?】

我們現在了解了,汽車引擎需要通過變速箱把動力傳輸給輪軸,汽車在換擋的時候,為了切換不同直徑的齒輪盤來輸出動力,中間需要有一個斷開動力的過程,這就需要我們踩下離合器踏板,離合器位於引擎和變速箱之間的飛輪殼內,用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上,離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行駛過程中,駕駛員可根據需要踩下或鬆開離合器踏板,使引擎與變速箱暫時分離和逐漸接合,以切斷或傳遞引擎向變速器輸入的動力傳遞和齒輪嚙合,以便換擋。不過,在北京這樣交通擁堵的大城市,討厭的離合踏板很容易讓你在高峰時間的路上左腿累到「殘廢」。

有人說「懶人推動了世界的發展」,這話一點都沒錯。於是汽車工程師就發明了自動變速箱。我們的左腳終於從離合器上解放了!

自動變速箱的原理又是神馬呢?原來,是汽車工程師使用了一種叫做「濕式離合器」(液力變矩器)的裝置,通過一個主動渦輪帶動一個被動渦輪來輸出動力,當兩個渦輪轉速差大的時候扭力大,當兩個渦輪轉速差小的時候扭力小,從而達到了和手動變速箱一樣的目的。

變速箱、離合器的那些事

變速箱、離合器的那些事

雙離合變速器示意圖

不過「濕式離合器」不是一種硬鏈接的方式,因此會有一部分動力損失。要想在油耗、舒適性和引擎適應度之間取得比較滿意的平衡,工程師們還是請回了傳統的硬式離合器,而且,這次是兩個——雙離合變速器。顧名思義,雙離合變速箱採用兩套離合器,通過兩套離合器的相互交替工作,來到達無間隙換擋的效果。兩組離合器分別控制奇數擋與偶數擋,具體說來就是在換擋之前,雙離合變速器,不同於半自動變速箱系統,它是基於手動變速箱因此,它也是機械式自動變速器的一員。)已經預先將下一擋位齒輪嚙合,在得到換擋指令之後,雙離合變速器迅速向引擎發出指令,引擎轉速升高,此時先前嚙合的齒輪迅速結合,同時第一組離合器完全放開,完成一次升擋動作,後面的動作以此類推。

目前常見的雙離合變速器有新福克斯的Powershift、大眾速騰DSG。而三菱的SST和保時捷的PDK相對小眾。

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與其他雙離合追求極致的換檔的速度不同,福特的powershift追求的是極致的平順度。福特Powershift雙離合器變速箱最大的特點不是換擋速度快,而是擁有極佳換擋平順性和可以承受較大的扭矩,因此該變速箱可以使用在一些大馬力車上。

此外與傳統的自動變速器相比,新福克斯搭載的PowerShift雙離合變速器的基本技術結構具有很多優點。它不需要任何如變矩器、行星齒輪組、多片濕式離合器和制動帶之類複雜的子系統。這些子系統由於增加了慣性和阻力矩,會使變速箱效率顯著降低。令人印象深刻的是:福特PowerShift變速器既具備傳統自動變速器的輕鬆和穩定,又具有手動變速器的性能,也能在快速檔和運動檔時保持高度的流暢。

隨著汽車技術的不斷發展,汽車的駕駛也在傻瓜化,從最早的「兩腳離合」到現在的雙離合變速箱,這種「傻瓜進化」帶來的舒適便利的駕駛體驗是和汽車工業大量的技術積累和精密的製造工藝密不可分的。

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