开车时换挡的顿挫是怎么产生的?

「顿挫」对于汽车而言究竟是什么感受?

名词解释:

  • 顿挫·dùn cuò释义为声调停顿或转折。同义词或近义词有波动,波折,坎坷等等;对于汽车而言,顿挫指“晃荡”。

抑扬顿挫似乎是个大家都耳熟能详的词汇,一般用于形容音乐旋律的音强的升降,或者是音乐或其他文艺作品引起的情感共鸣的跌宕起伏。那么用顿挫形容汽车似乎就有些难以理解了,汽车既没有情绪也没有旋律,究竟是什么在顿挫呢?

顿挫的另一层含义包括「停顿+转折」,对于汽车而言的顿挫则是动力输出的“暂停”,以及随即“接入动力”的再加速过程中的停顿;汽车顿挫可以理解为对行驶状态的描述,而顿挫感只是个名词——同义词就是“晃荡”,所有车型的顿挫都是车辆短暂的晃了一晃。

【顿挫】会带来哪些问题呢?

其实顿挫对于车辆核心总成并没有损伤,影响的主要是「驾乘体验」。比如容易晕车的人乘坐顿挫感比较强的车辆时,视线内的场景也在不断的晃动,通过视觉系统的刺激脑垂体则会引起晕车的现象。其次则胃里的东西随着车身一起晃来晃去,胃不好的司机或乘客也会出现不适感。

所以避免车辆顿挫是各大车企的技术突破方向,然而除了新能源汽车以外,燃油动力汽车基本都没能做到让车辆足够平顺。

汽车为什么会晃荡?

答案其实很简单,因为燃油汽车行驶过程中需要“换挡”;而综合品质足够高的变速器,在换挡时都需要「切断发动机与变速箱的连接」。因为以1-10不等的数字标注的前进挡,每个前进挡都是由不同的齿轮组合而形成不同的传动比,功能是低速挡用于放大动力、高速挡用于降低巡航转速。

正常行驶中的汽车肯定是挂了挡的,挂挡时则为发动机、离合器(或变矩器)、变速箱、传动系统到车轮的刚性连接;此时变速箱的齿轮转速非常高,而换挡得先分离齿轮后再结合另外的齿轮,此时就得断开与发动机的连接为齿轮减速,随后才能在“不打齿”的状态下挂挡。

问题来了:驾驶手动挡汽车换挡时会踩油门吗?

答案显然是否定的,换挡时总会松开油门。而一旦松开油门则为ECU失去了节气门控制信号,节气门控制的是发动机的进气量和喷油量;失去信号后的节气门会快速往怠速转速标准回落,车辆之所以会“晃荡”的原因正在于转速回落的程度。

转速×扭矩÷9549×1.39=马力,在物体质量不变的前提下,马力越大车速越高。假设换挡之前的转速为2500rpm,由于换挡时间过长,从而造成换挡过程中的转速回落到1500rpm会怎样呢?

低转速输出的马力能实现的车速当然比较低,重点是会低于换挡之前以2500rpm加速时滑行车速;但是低转速输出的马力又要大于滑行的惯性作用力,结构则是挂挡完成并结合发动机的瞬间——车辆不得不按照低马力的车速标准行驶,车速低于滑行车速就是“发动机制动减速”。

这也是下坡时用变速箱制动的原理,因为前进挡也有怠速转速的概念,下坡是用低速挡以相对高的转速运行也无法实现高车速;但输出马力大于重力的影响,所以车辆才会被迫以低速下坡。至于换挡时只是短暂的出现发动机制动(顿挫),原因是换挡完成后就会踩油门加速,转速快速升高也就会平顺加速了。

换挡顿挫问题能解决吗?

在燃油汽车阵营中,只有极少数的车辆可以做到相对的平顺换挡,而且与变速箱类型无关

  • MT·手动变速器总会顿挫
  • AT·顿挫问题同样突出
  • DCT·综合水平与AT相当

这三种采用齿轮组结构换挡的变速箱实际都会顿挫,MT顿挫程度的大小取决于驾驶技术,但不论驾驶技术多娴熟都无法避免顿挫问题。

AT被视为“最平顺”的自动变速器,然而诸如爱信精机、采埃孚、岱摩斯、捷科特等品牌的AT机型都有比较突出的换挡顿挫问题,这些变速箱都实际用过!究其原因也很好理解,因为AT的本质也是手动变速器,只是用液力变矩器替代离合器,用电控系统加电磁阀控制换挡;说白了就是用“机器”替代人去换挡,换挡的效率不见得都会高,那么换挡时间长而造成顿挫也就很自然了。

DCT理论上真的是最平顺的自动变速器,因其双离合器同时控制两根动力输入轴,每根轴上分别布局奇数和偶数前进挡;换挡时会同步半联动,在分离的瞬间可以结合新的前进挡,换挡时间非常短所以会很平顺。

实际测试中也基本都有这种感受,不过在低速蠕行时还是有部分品牌的湿式双离合顿挫感比较明显(干式双离合没有讨论价值);原因主要在于换挡逻辑的不清晰,频繁的错误预测升档或降档的意图,纠错过程中造成换挡时间的延长也会出现顿挫感。但少数解决了这个问题的湿式双离合,实际感受已经超越了大部分AT(非德系)。

特殊的变速箱

CVT·无级变速器被包装成“丝般顺滑”的自动变速器,这也是夸大其词了。这种变速器不用齿轮换挡结合,而是以两个夹角可变的锥形轮夹住一条钢带,以锥轮角度的同步变化模仿大小齿轮的组合,通过钢带替代齿牙传递动力。

钢带和锥轮是不能分离的,那么在改变传动比时则是发动机持续输出、变速箱持续“变挡”;加速过程显然会足够平顺,因为动力的输入和传动比的变化都是线性的。不过理论归理论,这种变速器在加速过程中出现明显顿挫感的机型不是少数。

「降档顿挫」是无级变速器的通病,车辆以稍高的车速减速滑行时,钢带锥轮会产生轻微的“拖拽感”,而在车速降低到30km/h左右之后又会消失,从而出现一次“闯动感”。

所以CVT也不是绝对平顺,同时因依靠滚动摩擦传动又造成了使用寿命很低的缺点,为延缓使用寿命又加入了低温冷启动保护的程序,不原地加热变速箱油达到满足润滑的需求之前,变速箱是无法升档的。

【减速器】是电动与插电式混动汽车的电驱系统使用的“变速箱”,其功能主要是控制车速;因为电机的运行转速非常高,达到1.5-2.0万转也不算很夸张,而燃油汽车普遍在7000转以内。且电机转化动力的过程中损耗极小,比内燃机可以低十倍甚至更多;也就是说高转速运行的电机仍旧会节能,那么这种机器就不用传统的“多挡变速箱”来控制转速(能耗)了。

所以减速器基本都是单速比,也即是“1AT”的概念;连接发动机后不依靠减速器去调速,加减速过程都不需要分离与结合。由油门踏板控制电机的转速以调整马力,以马力调整车速则是绝对的无级变速。

电驱系统可以让晃荡的“顿挫感”成为又一个被淘汰的词汇,燃油汽车终将被电动汽车替代,想要感受平顺的加速可以多关注这种车型。

编辑:天和Auto-汽车科学岛

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开车时换挡的顿挫是怎么产生的?

顿挫感这个的问题是来自于变速箱而不是发动机或者是车架这些,这个要分清楚。有一些车主会误认为是某个品牌会有顿挫感,但不知道顿挫是来自那个位置。顿挫是变速箱在换挡时转换动力时带来的,它顿挫的感觉就是在运转中变速箱齿轮突出停止了一下,又开始运转了,这个停止的晃动我们叫它顿挫。

在同一款车上如果不是自动挡车型这个顿挫感也不会让驾驶员感受到。要确定到什么样的变速箱会有顿挫感,现在变速箱又分出来四种,现在常常出现在生活中的就只有三种,AT.DCT.CVT.这三种。里边有一种是感觉不到顿挫它是CVT无级变速。

AT里感觉顿挫感明显的就是6AT以下的变速箱也包括6AT,8AT的更新已经让一般的驾驶员感觉不到它工作换挡时带来的顿挫了。DCT这款变速箱目前还有一些顿挫感稍微明显的。不过新一代的都是有一些改变,一般是感觉不到的,也不影响驾驶感受。除非是驾驶员对车的加速要求苛刻的时候你会感觉到它的顿挫感。

开车时换挡的顿挫是怎么产生的?

顿挫说白了就是不流畅。我们开车感受到的顿挫就是变速箱换挡过程的顿挫。

无级变速的顿挫感是最小的,顾名思义,无级变速可以在变速范围内获得任意传动比的变速系统如下图,无级变速就是由传动轮和压力钢带构成,没有齿轮啮合,所以变速顺畅。

因此,我们讲变速箱的顿挫,其实就是AT、双离合因为齿轮啮合中带来的顿挫感,其中又以双离合的顿挫感最为明显。

双离合的顿挫,其实就体现在城市路况中低档位切换上。为何如此呢?从上图中我们能看出来,双离合就是由两个模拟手动变速箱构成的。它的好处就是换挡速度更快,说到这,有的朋友就会有疑问了,怎么换挡快还会有顿挫感呢?这就是因为双离合的换挡逻辑造成的。

双离合的两个变速器分别控制1.3.5/2.4.6挡,当你挂入1档的时候,另一个变速器就已经将二档准备好了;当你挂入二档的时候,三档又准备好了。因此,所以在正常加速过程中,双离合的反应是非常快的,最快可以到0.1秒。

但是,我们还有个但是,如果你在堵车的情况下,当你挂入1挡、二挡之后,你又走不动了,这时候变速箱控制单元实际上已经默认你在加速,所以它又把三档准备好--------但实际上你这时候需要的是降档位.....

所以么,在这种逻辑设定下,双离合给人一种非常不顺畅的感觉,也就是俗称的顿挫感了。

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开车时换挡的顿挫是怎么产生的?

顿挫是一种驾驶体感的表述,指的是驾驶途中出现了耸动、瞬间降速等现象。

顿挫的来源一般是车辆传动系统中采用了离合器这种刚性连接装置导致的,单一采用液力变矩器这种柔性连接装置是不会有顿挫感的。

这种顿挫发生的时间,都是换挡时。无论是高档切换到低档,还是低档升到高档。它们档与档之间都有一个转速差,我们周知的一点,高档切换低档需要提高转速,有的手动挡车不会自己轰油门升转速,有的自动挡车升转速不够精准。当转速差超过500rpm以后,就会出现顿挫。还有一点就是离合器片结合的太快,使发动机一瞬间传动到变速箱的扭矩太大,这就是顿挫的来源了。

减缓顿挫的方法,就是控制好油门与离合,自动挡变速箱在升挡时不要深踩油门加速。而且尽量保持好跟车距离,不要让变速箱在低档位之间来回切换过多。降档时,深踩一脚油门,然后缓松一点,再踩油门继续加速。给变速箱一个充足的换挡结合时间,缓松油门的目的是让发动机在换挡时输出扭矩不会过大,从而保护变速箱离合器。

开车时换挡的顿挫是怎么产生的?

换挡时的顿挫会出现在手动车型上,当然一些自动挡车在换挡时也存在顿挫问题,主要集中在低速挡位。而在自动变速箱中,双离合在低速挡位频繁更换更容易产生比较明显的顿挫,AT由于液力鼓的存在能吸收一部分换挡后的冲击所以理论上的平顺度要更好一些。

至于CVT变速器,由于其传动比是连续可变的而不存在挡位间的梯度落差,所以理论上是最不容易产生顿挫的,但并不代表CVT就一定不会顿挫。总的来说无论是MT、AT还是DCT、CVT,换挡时出现顿挫的原因几乎是一样的,那就是换挡后变速箱所输出的扭矩(等同于轮上扭矩,非发动机扭矩)与当前车速不符合。

而轮上扭矩*轮速/9550=轮上功率,也就是说换挡后如果轮上功率变化过大(完成换挡的一瞬间,轮速不变),那么就会与当前车速形成冲突。要么轮上功率过大造成前窜的感觉,要么轮上功率过小导致向后拖拽的顿挫感,这两种情况则对应升挡/降挡。而如果在完成换挡后的轮上功率恰好与维持当前车速所需的功率一致或相接近,那么就可以保证平顺。

轮上功率与车速的关系

汽车保持某个车速行驶时所需要的轮上功率是不变的,比如某车保持60km行驶时所需轮上功率25kw左右。这个功率是如何计算出来的?也就是说通过变速器放大后的发动机输出扭矩*车轮转速/9550。而在完成换挡后的一瞬间,挡位变换所导致的齿轮比变化会对发动机输出扭矩造成影响。影响有多大要看换挡前具体的转速与目标挡位。

比如在发动机转速较低时强行升挡(总会有朋友认为转速低=省油),升挡后由于高档位对发动机扭矩放大倍数降低,导致轮上扭矩及功率降低,不足以维持当前车速时就会出现向后的拖拽感。继续用上文的例子来说明问题,升挡前车速60km、轮上功率25kw左右,如果升挡后的一瞬间轮上功率降至15千瓦或更低,会怎样?

很显然换挡后的实际轮上功率不足以维持车速60km,那么在一瞬间就会产生向后的拖拽感。而如果是降挡,若降挡前发动机转速过高,那么在降挡后很可能造成轮上功率达到40kw或更高,那么突如其来的功率大幅度提高在一瞬间就会造成前蹿感。所以之所以换挡会产生顿挫,原因就在于换挡后变速器所输出的扭矩与换挡前的轮上扭矩不匹配,存在较大的差异。

对于换挡顿挫的解决方式

既然知道了原因就容易找到解决的方式。MT变速器,也就是咱们常说的手动挡,如果升挡后有向后的拖拽感,那么请稍微深踩油门踏板从而增大节气门开度,发动机转速升高了扭矩也更足,即可避免升挡后所造成的顿挫感。如选择2000转升挡后有顿挫,那么可以尝试在2500转时升挡。降挡也是如此,如果降挡后产生前蹿,那么请降低降挡前的发动机转速。

至于自动挡则是另一种情况,因为驾驶者不能向对待手动挡那般随心所欲,自动变速器的换挡逻辑是被预设好的。过去车子排量普遍更大、基础功率好,变速器也没有如今这么多的挡位,再加上好多年前排放、油耗规则也没有如今这么严格,所以在设计换挡逻辑时没有现如今这么复杂。做事情往往是考虑的环节越多、越细致,所得到的结果越不完美。

比如现如今的变速器升挡极为敏感,触发升挡的一个逻辑就是收油工况,当然促进升挡是考虑。所以开自动挡车时如果升挡后感觉顿挫,那么可以尽量把转速拉高一些再选择收油。相对而言AT、CVT变速器换挡后变速器输出功率与轮上功率不匹配时所产生的冲击会被液力鼓与多片离合吸收一些,所以相对而言即便有顿挫感也不明显。

至于降挡后的顿挫几乎没有什么好办法去解决,当然10-20万之间的车子能把降挡控制做的干净利落的很少。至于双离合变速器在面对换挡后所产生的扭矩冲击时就不像AT与CVT那般从容,原因在于双离合变速器没有液力鼓,做不到以柔克刚,只能利用离合器片的滑磨来消除扭矩冲击,离合器片的滑磨与液力鼓搅油哪个对驾驶者造成的感觉更明显?显然是前者。

所以使用双离合变速器的车子时最理想的方式就是避开那些拥堵的路况,低速行驶下最容易导致变速器在1、2挡之间反复跳动,而1、2挡之间的齿轮比落差恰恰又是最大,这就导致这两个挡位跳跃所产生的转速差是最大的,转速差越大越容易导致换挡后的扭矩冲击更大。这就是很多变速器为啥1、2挡或2、3挡之间最容易顿挫,而高速挡位之间的切换往往都很平顺的原因。

因为高速挡间的落差很小,换挡后变速器对发动机输出扭矩影响更小(放大程度),所以换挡前后轮上扭矩、功率的差异就小,所以高档位之间的更换总是那么平顺,而顿挫永远会出现在低挡位序列。上述是客观层面对换挡顿挫的解释,当然驾驶者主观的认知也是一个方面,毕竟不同的车友对于顿挫的忍耐程度是完全不同的,某些车子或许真的达不到车友们的预期。

开车时换挡的顿挫是怎么产生的?

顿挫就是冲击,开车时什么叫顿挫?我打个比方,就像你走路走的好好的,被人在屁股后面踹了一脚。

你开车压到一块石头带来的冲击感,其实也叫顿挫。但我们通常说的开车顿挫一般都指的是变速箱换挡顿挫。

为什么出现变速箱换挡顿挫?

变速箱换挡之前,输入轴与输出轴的转速比与当时啮合的那对齿轮传动比一样,换挡之后,传动比发生了改变,但是输入轴与输出轴的转速比很难与上一个档位时的传动比相同,所以产生了顿挫。

所以从理论上来讲,换挡顿挫是不可完全消除的,但变速箱工程师们可以通过换挡标定,将换挡过程中的冲击感降到极低(低到驾驶员感受不到)。

开手动挡的车发生严重换挡顿挫,说明你驾驶技术不过关。开自动挡的车发生严重换挡顿挫,那说明这家车企的变速箱标定工程师水平太差!

那怎么判断顿挫严不严重呢?

在汽车传动理论里,有个冲击度的概念,可以很好的衡量顿挫的大小。

冲击度:是车辆纵向加速度对时间的导数,车辆冲击度完全正比于变速箱输出扭矩的变化率。

冲击度越大说明顿挫越厉害,车辆的纵向加速度变化也就越大。

汽车研发工程师们通常会在车上装一个加速度传感器,通过这个加速度信号来评估换挡过程顿挫的大小。

比如换挡过程中测试的纵向加速度是0.3 m/s^2,说明冲击度很小,换挡驾驶感受比较好,基本就没有顿挫感;而纵向加速度达到1.3 m/s^2,那冲击度就很大,说明顿挫很严重,标定工程师们就要继续优化。

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