排量不够挡位来凑,为什么汽车排量越来越小挡位却越来越多?
如果把只把思维局限于汽车市场,那么的确最近这十几年间汽车的排量越来越小,变速箱的挡位却越来越多?但排量变小与挡位增多之间其实并无太多的因果关系,而真正的因在于节能减排。也就是说排量越来越小是为了提高汽车的燃油经济性,挡位越来越多同样也是为了提高燃油经济性。
与排量降低、挡位增加相并列的还有重量降低,十几年间同级别车型每经过一次换代重量至少下降100-150公斤。上世纪90年代初的B级车的车重普遍在2吨以上,而现如今B级车的车重普遍在1.5吨左右。所以随着汽车的不断更新换代,所产生的变化存在于各个方面,车重、排量、挡位、材质等等。而所有的变化只有一个目的,节能减排。
汽车变速箱挡位为何越来越多?汽车变速箱挡位越来越多,当然是为了提高燃油经济性了。因为最低挡位与最高挡位间的落差越大,理论上的燃油经济性越好,这就是所谓的“传动比范围”。传动比范围即是最低挡位齿轮比/最低挡位齿轮比的比值,想要这个比值更大,那么最低、最高挡位之间的落差就必须得大。如果最低、最高挡位间的落差过大,那么各个挡位之间的落差同样会变大。
举个比较通俗易懂的例子,过去的4AT或一些老的5MT,最高挡位的齿轮比一般在0.8-1左右。配备这样变速箱的车子在时速120km时发动机转速一般在3700-5000转之间,那是否真的需要这么高的转速?当然是不需要的,也就是说这么高的转速是没必要的。当一辆1.5吨左右的车子保持120km行驶,考虑到风阻、空阻、滚阻,所需要的功率也不过40-50千瓦之间。
实际上现如今很多发动机(1.5-2.5L,包括增压、自吸),当发动机2000多转时就能输出40千瓦以上的动力、就可以让汽车保持着120千米的时速行驶,但因传动比太大,对发动机提供的减速效果太好,导致轮速太低不足以维持120km的车速。所以只能拉高发动机转速来保持轮速。同发动机同样输出40kw左右的功率,2000转与4000转谁更理想呢?
当然还是2000转更好,因为可以降低很多不必要的摩擦功损耗以及泵气损失。所以就需要把最高速挡位的齿轮比做低,如将上文例子中最高挡位齿轮比0.8-1.0降至0.5-0.7,是否可行?当然是可行的,所以现如今大部分AT变速器高档位区间都在0.5-0.7范围(CVT等效),一些更低端的变速箱甚至将9挡或10挡齿轮比降低至0.5以下,当然并不是越低越好,应用场景少了。
高低档位间落差变大,中间的空隙就需要填充。如上图所示某5速变速箱,最高挡位齿轮比约为0.8,而4挡齿轮比为1。如果直接把最高挡位齿轮比(5挡)降到0.5是否可行?答案是可行,但驾驶体验很难受!比如4挡齿轮比为1时保持120千米行驶转速保守估计要达到5000转左右,如果5挡直接降至0.5的齿轮比,那么同样的车速下在完成4挡升5挡后发动机转速会瞬间降至2500转,也就是说丢了约2500的转速。
发动机瞬间跌掉一半的转速,会导致扭矩大幅度下降,发动机会在一瞬间失去维持车速120千米行驶的牵引力。此时发动机会产生明显的向后拖拽感,也可以理解成向后的顿挫感。这就好比楼梯的高度与台阶数,如上图1.6米高的落差,8个台阶。如果将落差增加到3.2米,还用8个台阶行么?行,但每个台阶之间的落差将从0.2米上升至0.4米,能用,但爬起来费劲,老人、儿童很可能根本就用不了。汽车的变速器挡位个数与落差大小其实也是这种关系。
齿轮比从4.3-0.78,在这个落差之间可以合理布局5个挡位,而当齿轮比4.5-0.5时难道还用5个挡位么?如果坚持沿用5个挡位则必然导致各个挡位间的落差太大,必然导致升挡后坠、降挡前窜的现象。各个齿轮间越密集、落差越小车子才越平顺,所以考虑到行驶品质,就必须在新的落差间隙中填充更多的挡位,保持之前或降低落差。而添加了新的挡位来防止各挡位间落差过大,本质上不就是增加了挡位么?
如上图的9AT变速器,5挡齿轮比是1而9挡齿轮比是0.48,在1与0.48之间则填充了3个新挡位,分别为0.81、0.70、0.58,它们之间的落差均在1.2附近。如果直接从1过度到0.5时,落差将直接达到2!各挡位之间的落差越大,车子的驾驶体验越难受。之所以现如今的车子挡位越来越多,并不是因为排量小拿挡位凑,挡位个数如何凑排量?
本质上就是拉大了齿轮比的整体落差、范围,为了避免各个挡间落差过大而填充了新挡位而已。就如同楼梯落差高度变大,需要增加更多的台阶一样,如果增加的台阶个数无限大,那么楼梯就会变成爬坡。同样的坡度爬坡总是比爬楼梯更省力,因为身体更容易匹配出最合适的力,所以汽车领域产生了CVT变速器。如果说AT、MT、DCT变速器换挡为上下楼梯,那么cvt变速箱换挡则等同于上下坡。
当然也并不是所有变速箱都能把挡位做得更多(乘用车范围内),适合弄出一堆挡位的更多是AT、CVT。CVT是模拟挡位,上文提到了爬坡的原理,坡=没台阶,坡也=无数个台阶,所以在理论上CVT可模拟出无数的挡位。而AT变速器的行星机构重复利用率非常高,3个行星齿轮组配上几个控制器即可实现8个挡位。而MT、DCT(双离合)这类平行轴结构的则很难。
如上图所示5挡手动变速器,5个挡位就需要5组齿轮,每增加一个挡位就必须增加一组齿轮(平行轴齿轮结构的宿命),如果想实现10个挡位需要10组齿轮,对于乘用车而言是不是太占空间了?操作难度与制造成本也会提高,所以乘用车手动变速器往往止步于6速(保时捷有7速需要定制),而双离合很可能要止步于8速(大部分是7速)。而AT变速器可以突破10个挡位。
总而言之“排量不够、挡位来凑”这本就是句俏皮话,用来形容最近这二十年间汽车的变化过程。实际上排量不够与挡位来凑并无太多的因果关系,都是为了提高汽车的燃油经济性而服务。排量降低是因为涡轮增压技术的普及,从而实现了更小的排量输出更大的动力。挡位增多是为了提高传动比的范围从而提高燃油经济性,这些变化其实都是最近这些年来排放、油耗标准越来越严格所导致的。
排量不够挡位来凑,为什么汽车排量越来越小挡位却越来越多?
现在的汽车发动机越来越趋向于小型化,很多车型都装备了1.4L、1.2L以及1.0L的发动机,甚至一些传统的豪车,也在使用小排量的发动机。比如宝马X1使用1.5T三缸发动机、宝马7系竟然使用了2.0T的发动机。
发动机排量越做越小,但是变速箱的档位却越来越多了。六速手动变速箱使用的越来越广泛,自动变速箱六速是最低要求,七速、八速、九速甚至是十速自动变速箱也正在推广中。CVT无级变速箱,可以看做有无数多个档位。
那么为什么现在的汽车会这么设计呢?难道是“排量不够,档位来凑”?下面我们就来分析一下这个问题。
一、发动机的排量为什么越来越小?
发动机排量就是活塞从上止点移动到下止点所通过的工作容积称为气缸排量;它取决于缸径和活塞行程。如果发动机有若干个气缸,所有气缸工作容积之和称为发动机排量。一般用升(L)来表示。对于同种类型的发动机来说,一般都是排量越大,发动机的功率和扭矩也越大,当然,汽车的油耗也更高。
现在的汽车,排量越来越小有两个原因,一是政策因素,二是技术因素。
首先来说说政策因素。
现在的汽车都是以液化化石燃料作为动力来源的。这种化石燃料在地球上储量越来越少,同时它燃烧后生成的废气还会污染大气,造成温室效应和雾霾。因此,节能减排就成了各国政府的一个重要工作。汽车就是政府控制的重点。
一般人都会这样认为,汽车的排量越大,消耗的燃料也越多,产生的污染就越多。因此,限制汽车的排量,是各国政府喜闻乐见的调控手段。政府对小排量汽车在购置税、车船税上都给予了较大的优惠。在生产环节,中国和欧盟还设置了一个高额的排量税,所以,在这些区域销售的汽车,排量越小越有优势。这也是发动机排量越来越小的政策因素。
再来说说技术上的因素。
上世纪七八十年代的发动机,即使排量高达3升,发动机的功率也不过是100千瓦左右。而现在的随着技术的进步,越来越多的先进技术在汽车上应用,比如高压缩比、涡轮增压、缸内直喷、可变气门正时等,使小排量的发动机也可以获得过去大排量发动机才能拥有的功率和扭矩。比如现在的1.5T发动机,功率高达142千瓦,这是过去3.0排量的发动机也不可想象的动力。而油耗却远低于3.0排量的发动机。所以,小排量,大功率在技术上已经成熟,也就是说小排量的发动机已经能够满足汽车的动力需求了。另外,小排量的发动机体积和重量更小,也符合汽车轻量化的趋势。
但是,小排量发动机也有致命的缺点,那就是低速扭矩不足。发动机的扭矩基本是以排量为基础的,一般排量越大扭矩越大。现在的小排量发动机虽然从数据上看扭矩不小,但是最大扭矩的持续区间却比大排量发动机更窄。这就造成了一种情况:汽车在起步和加速时动力不足。为了弥补这种不足,人们就在变速箱上做起了文章。
二、为什么变速箱的档位越来越多?
首先来问大家一个问题:汽车的变速箱是干什么的?我想大家一定会说:那谁不知道啊,变速用的呗!二档比一档快,三挡比二档快,总之就是档位越高车速越快,变速箱档位越多越好。
这样说没毛病,变速箱确实是变速用的。但汽车为什么要用变速箱来变速呢?依靠发动机自身转速的变化不是也可以改变车速吗,为什么还要有变速箱呢?汽车如果没有变速箱行不行?变速箱的作用仅仅是变速吗?带着这些疑问,我们来看看汽车变速箱的真实作用到底是什么。
在现在的汽车上,变速箱通常与发动机组合在一起统称为汽车的“动力总成”,发动机的动力能否顺滑的传递到车轮上,变速箱起到了至关重要的作用。它可以在汽车行驶过程中,通过变换档位,在发动机和车轮之间产生不同的变速比,协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度,使发动机始终工作在最佳的动力状态和最经济的转速区间,发挥发动机的最佳性能。用一句话来总结就是:变速箱在作用就是用来分配发动机的动力。
就像一个家庭,男人在外赚钱,赚到的钱交给妻子过日子。男人能赚多少钱很重要,妻子如何分配这些钱也很重要。男人钱赚的越少,妻子越要精打细算过日子;而对于土豪丈夫来说,妻子只要会花钱就行。对于汽车来说,发动机发出的动力交给变速箱分配,必须满足日常行驶的各种路况需求。如果发动机的动力足够强大,变速箱其实是可有可无的;但是如果发动机的动力有限,对于变速箱的要求就更高了,需要它精心分配发动机的动力,以满足各种路况条件下的行驶需求。
现在的小排量发动机低速扭矩不足,经济工作区间更窄。这些发动机要想发挥出良好的动力性能,就必须有多档位变速箱来配合它们,让它们始终在最佳的区间内工作。
比如一些大排量发动机在1500转/分~5000转/分都可以发出比较大的扭矩,这样搭配一个四速的变速箱就能够满足使用需求了;现在换成了一个小排量涡轮增压发动机,最大扭矩在2200转/分~3800转/分之间,这时如果还使用四速变速箱,发动机就会经常在非最大扭矩区间工作,导致汽车起步时扭矩不足,动力性差;而高速时发动机转速又很高,经济性又会很差。相反如果搭配的是一个六速或七速的变速箱,将一档的速比增大,七档的速比缩小,这样就可以很好的调整发动机的转速,让发动机在最佳的转速范围内工作。这样汽车就既有很好的动力性,高速时又有很好的经济性。很多豪车,以前都使用大排量的发动机,搭载四速或五速的变速箱;而现在发动机排量降下来了,搭载的变速箱也变成了七速、八速甚至更高,就是这个道理。
变速箱档位越来越多的另一个因素就是油耗及环保政策。多档位变速箱可以降低发动机的转速,降低油耗几乎是立竿见影。而现在的发动机技术几乎达到了极限,靠提升发动机的热效率来降低油耗是非常困难也非常消耗时间和金钱的。而开发一台多档位变速箱,比提高发动机的热效率容易多了。这也是变速箱档位越来越多的根本原因。
当然,变速箱档位多,还有一些其它的优点。比如说换挡更加平顺,加速响应更快,驾乘舒适性更好,能够减少发动机的机械磨损等等。
表面上来看,发动机的排量与变速箱的档位似乎是两回事,但事实上它们是密不可分的。我更倾向于把发动机和变速箱看做是一个总成件,用来驱动汽车行驶的动力总成。档位与排量基本就是一个此消彼长的关系。二者互相协调配合,让汽车的运行既平顺,又经济。
排量不够挡位来凑,为什么汽车排量越来越小挡位却越来越多?
排量越来越小是基于排放和环保的考虑!
档位越来越多是为了降低油耗、提升平顺性!
近年来,世界各国对于排放的控制越来越严格,无论是欧盟、美国、日本还是中国,都制订了严格的减排进度时间表,从世界的造车趋势来看,涡轮增压特别是中小排量涡轮增压发动机会越来越多,这主要是世界各国对于大排量和小牌量的税收政策是不一样的,车企造小排量的车,其所需要缴纳的税更少,这就逼迫车企对降低排放的技术进行不断的研究,而目前普及使用的小排量涡轮增压发动机技术就是这个产物。我们可以发现,发动机排量从最初的2.0T、1.8T、1.6T、1.5T、1.3T、1.2T、1.0T,排量逐渐降低,甚至产生了很多三缸的发动机。不断降低排量同时不断提升动力,这是目前世界车企普遍在做的工作。
我们都知道,虽然CVT的传动效率低,只有80%左右,但是CVT变速箱却非常省油,这是因为CVT变速箱始终允许发动机工作在最佳功率转数区间的缘故。传统的4AT、6AT在工作中由于档位限制,发动机只能通过改变转数来适应变速箱。例如,一台6AT发动机在时速50KM时,使用5档行驶,当行驶到70KM时自动升档到6档,那么我们想以60KM行驶时,变速箱找不到合适的档位匹配发动机,5档传动比太低,6档扭矩不足,因此,只能通过提升发动机转数来提升速度,这时,就造成了油耗的浪费。而如果是8AT、9AT.....时,就可以找到一个合适的减速比行驶,使发动机工作在最佳功率输出转数,档位数越多,档位曲线就越来越平滑,这样就达到了省油的目的。当然,档位数目越多,换挡顿挫就越小,相对就更省油。
一方面,小排量涡轮增压发动机实现省油的目的,另一方面档位数越来越多也可以实现降低油耗的目的。
排量不够挡位来凑,为什么汽车排量越来越小挡位却越来越多?
谢邀
在汽车行业发展的路上,这些年消费者也见证了汽车行业一些变化,例如汽车的排量在逐年变小,而另一方面,变速箱的档位却越来越得多,那究竟是不是“排量不够,档位来凑”呢?我们今天就来聊聊这个问题。
档位数量和排量的发展为何呈现当下的样子这些年买车的消费者会发现一个问题,那就是汽车上的档位数呈现明显的“逐年上升”趋势,在十年前,很多合资车企还会使用4AT或者5AT的变速箱,但是这些年,8AT的变速箱已经非常常见,甚至就是9AT或者10AT我们很多人也已经屡见不鲜了。
那么为什么变速箱的档位数会越来越多呢?只是为了在参数表上看起来更好看吗?事实上并不是这样的,我们知道,发动机和车轮之间并不能直接连接,而是需要一个变速箱改变齿比和转速比,这样才能将发动机的转速保持在其最佳运转区间。
而变速箱不同的档位之间齿比不一样,传动比也就不同,如果变速箱档位过少的话,那么不同的档位之间齿比相差就会过大,在换挡的时候车辆就会有顿挫感,而如果档位本来就少的变速箱将不同档位之间的齿比排布得差别比较小从而来减少换挡顿挫感的话,那么其最高档齿比就会比较大,那么在高速巡航的时候发动机的转速就会比较高,燃油经济性大幅降低。
所以我们可以看到,如果既想要变速箱在换挡的时候顿挫感不明显,同时也想要车辆在高速巡航的时候发动机转速尽量低的话,那最好的办法就是增加变速箱的档位数,然而变速箱的档位数增加之后,变速箱的体积就会变得非常大。
随着技术的增长,现在的变速箱可以做得越来越小了,因此主机厂就可以把档位越来越多的变速箱放进车内,对于消费者来说,通常变速箱档位数越多自然是越好的。
而排量的发展趋势多少就和变速箱不太一样了,如果说变速箱的变化纯粹就是技术的进步,那排量的发展则多少有些“被现实逼迫”的味道了。其实在汽车发展的早些年,大排量车型还是很有市场的,然而随着油价的不断提升,同时世界各地关于排放和环保政策的不断收紧,汽车厂商只能选择压缩车辆的排量。
当然,另一方面涡轮增压技术在近些年取得了快速发展,实用性和可靠性也大大提升,已经能够从赛车领域进入到民用领域了,而虽然现实限制了排量的发展,但是消费者和市场对于动力的渴望却一年强过一年,那这个时候小排量涡轮增压发动机自然也就应运而生了,厂商不断压缩排量的同时压榨发动机的每一分潜能才是当下的“主旋律”。
排量真的会不够吗那么真的如同部分消费者所说的那样,现在汽车行业发展的现状就变成了“排量不够,档位来凑”吗?很明显并不是这样的,因为尽管当下发动机的排量不断减小,但实际上,和多年前的大排量自然吸气发动机比起来,当下的小排量涡轮增压发动机的动力表现其实是有过之而无不及的。当前的2.0T发动机很多表现都已经超越了当年的3.6L V6发动机,而1.5T车型也比很多2.5L自然吸气发动机动力更强。
而另一方面,变速箱的档位数的发展和这些是并不矛盾的,理论上来说,变速箱的档位数越多平顺性表现就更好,因此相信即便是在未来,各大厂商变速箱档位的“数量之争”依旧不会停止,我们也完全没有必要把变速箱的档位数发展和汽车排量的发展进行关联。
以上
排量不够挡位来凑,为什么汽车排量越来越小挡位却越来越多?
现在的车排量越来越小,档位越来越多,要分情况而定。
小排量汽车,主要是因为跟进国家政策,同时,排量和动力成正比(特殊车辆除外),现在城市越来越拥堵,你再大的排量,也跑不快,同时国家提倡减排,排量越小(市区行驶),排放的尾气和油耗越少,所以购买成本和用车成本也会下降。但是如果跑高速的话,小排量还是会比大排量车要耗油一点。
变速器档位,为什么越来越多?主要是为了小排量的车子起步没有这么肉,也是为了大排量车的驾驶舒适感。一切已驾驶人感受为主。
排量不够挡位来凑,为什么汽车排量越来越小挡位却越来越多?
档位多会减少汽车各档位之间传动比,换挡更平顺
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