首页 体育世界正文


大油门加速时「思考人生」是普通车主对自动变速箱最常见的抱怨之一。每一个变速箱标定工程师也对此头痛不已。你们的抱怨我都懂,我平时工作也经常被人challenge,现在认真梳理一篇讲讲这个工况。这篇也献给普通车主,你们是我的衣食父母,工作没让你们满意实在是抱歉,可是,请花上几分钟听我解释下好吗?

1. 普通车主版解释

1.1 踩下油门发生了什么?

自动挡车辆在稳态下行驶时,只要突然踩下的油门足够大,车辆一般会降挡,变速箱速比增大,发动机咆哮世间媳妇一声,进入更高转速,好处是:

  • 变速箱齿轮组速比增大后,其输出扭矩增大(对于齿轮组,输出扭矩等于输入扭矩乘以速比);
  • 发动机在更高转速下,能输出更大功率。

降挡后,车辆获得了更好的加速性能。踩油门降挡工况称为「Power-on Downshift」,其中急踩大油门加速又被称为「Kickdown」。所谓「思考人生」,往往是指Kickdown耗时过长以及Kickdown过程中车辆动力不足,后文我们还将看出,车docsify辆甚至可能产生制动感。

1.2 汽车到底在思考什么?

踩下油门后,发动机产生了更多扭矩。发动机扭矩被一分为二:一部分用于克服发动机飞轮本身的惯性,提升发动机转速,另一部分传递给离无遮挡合器用于驱动车辆前进。标定工程师通过调节一系列参数,可以控制这两部分扭矩的分配比例。

如果更多扭矩用于提升发动机转速,则降挡可以很快完成,但是传递到离合器的扭矩过少,动力传递会出现一定程度的「丢失」。驾驶员踩下油门后会有短暂的减速感,之后车速迅速拉升。

如果更拜托了学妹多扭矩传递给离合器,则动力传递更加连贯,但是发动机没有足够的扭矩用于提升转速,导致降挡时间过长,驾驶阿喜妹员会觉得踩油门无力,车辆加速过于缓慢。

1.3 哪些车更容易「思考人生」?

从前文可以看出,产生「思考人生」的一个重要原因是发动机增扭能力有限。最容易出现这种现象的是涡轮增压发动机。

下图是废气涡轮增压器工作原理图。从气缸排气门排出的废气(深蓝色)推动废气涡轮(图中14,Exhaust-gas turbine)旋转,带动与之相连的压气机(图中12,Compressor),将新鲜空气压缩,经过中冷器(图中5,Intercooler)冷却后推入节气门(图中2),增加了进气量。


图1,废气涡轮增压器工作原理图,来自博世公司出版的《Gasoline Engine Management

当车辆不踩油门滑行时,节气门开度很小。此时废气涡轮转速很低,或者根本没有旋转。再次踩油门后,建立废气流,并推动废气涡轮加速旋转需要一定的时间。因此扭矩响应存在迟滞,我们称为「涡轮迟滞」(Turbo lag)。如果能减少废气涡轮的惯性,则其旋转加速能更快,能在一定程度上减少涡轮迟滞。

下图是一篇论文给英国地图,香缇卡,via出的同一辆车装配2.0升自然吸气,以及1.4升涡轮增压发动机的扭矩响应对比(仿真值)。我们可以看出,该1.4升增压发动机直到4秒之后,其扭矩才超过2.0L发动机。


图2,涡轮增压发动机与自然吸气发动机扭矩相应对比图,来自SAE论文《Advanced Gasoline Engine Turbocharging Technology for Fue易丽美l Economy Improvements

「思考人生」并非涡轮增压发动机所特有,不同的自然吸气发动机之间,扭矩响应能力也有所差别。直喷、VVT等技术能轻微提升扭矩响应速度。只要是发动机排量过小,而整车又较重,出现了「小马拉大车」的情况,降挡加速就会难以达到驾驶员预期。

中国消费者普遍喜好同等价位下更大的车。大多数消费者在第一次购车的时候,因为不知道自己的需求,纷纷表示「不是很在意动力性」,「只是上下班开开,够用就可以了」。各企业同一款车的不同配置,排量更小的,总是销量更高。中国的城市路况由于更多拥堵,车辆会更加频繁地换挡,因此多数消费者对换挡顿挫更刘雯刚加敏感——至于大油门的加速性能则并不是太在意。在欧美,多数路况下,交通没有那么拥堵,车辆平均时速更高。高速公路最右车道依然保持着很高的车速,因此车辆在上高速时,往往需要在匝道上Kickdown,迅速提升车速。各种综合因素的结果,中国市场的畅销车型,发动机动力往往偏重生未来之药膳师弱,更容易出现「思考人生」。

1.4 为什么运动模式下不「思考人生」了?

在运动模式下,整个动力总成有很多不同的标定设置。变速箱会让车辆更晚升挡,更早降挡,其结果就是车辆普遍在更高的发动机转速下运行。此时发动机有更好的扭矩响应能力,在降挡过程中既能提供足娇思韵够的扭矩传递到离合器,保证动力连续性和换挡过程中的加速感,又有足够多的扭矩可以用于提升发动机转速,迅速完成换挡。

1.5 连续降挡的影响

Kic黑道悲情3全文阅读kdown时,为了追求更大的加速度,目标挡位往往会跳跃好几个挡位。对于跳挡降挡,一方面,速比改变较大,发动机需要爬升更多转速,所耗时间更长,另一方面,不论是AT还是DCT,都有可能遇到无法简单通过一个离合器分离,另一个离合器结合来完成换挡。

以DCT为例,一个离合器控制奇数挡位,另一个离合器控制偶数挡位。对于当前挡位和目标挡位同奇同偶的换挡,例如4降2,如果仅仅由偶数挡位离合器直接控制,则离合器分离后,需要4挡拨叉脱开,2挡拨叉结合,然后该离合器再次结合,这个过程会出现动力中断。为了避免动力中断,更常用的换挡方式是中间短暂经过3挡,于是4-2变成4-3,3-2两次连续降挡,因此换挡时间更长,很可能比5-2需要更长时间,因为5-2是从基数轴换到偶数轴,不必经过中间挡位。

AT同样可能出现类似的连续降挡。例如ZF 8AT的各挡位离合器结合状态如下表所示。(表中所列「Brake」,其本质也是离合器。)


图3,ZF 8AT各挡位离合器列表,图片来自SAE论文《2009-01-0510 ZF New 8-speed Automatic Transmission 8HP70 - Basic Design and Hybridization-

我们可以看到,从5挡到2挡,需要两个离合器(C、D)分离,然后两个离合器结合(A、E),同时控制四个离合器加大了控制难度,可能存出现动力中断或换挡冲击,于是可以采取一个折衷措施就是让挡位经过4挡或者3挡,变成两个连续的降挡。如果采用这种方式来降挡,难免花费更长时间。

(注:本人没有接触过这款变速箱,此处仅为理论推断,且未经过ZF工程师求证,不代表装配这款变速箱的车做5-2降挡更慢。以自己不太熟悉的产品为例,也是避免泄密之嫌。对于AT,通过同时控制4个离合器,更快完成换挡,在理论上也是完全可行的。相对而言,DCT难以通过更复杂的控制来避免此类连续降挡。)

2 工程师版解释

「传思客」作为一个由工程师来撰写的干货公众号,如果止步于简单科普,显然不能满足大量专业读者。所以下面从工程的角度来解读一下。为了更好地理解下面的内容,建议在公众号「历史消息」中,读一读《深入理解离合器扭矩》和《Shift Dynamics》。

2.1 换挡过程扭矩分析

以DCT为例,换挡过程中的扭矩及转速变化如下图所示,AT换挡与之类似:


图4,Power-on Downshift扭大庆新玛特砍人矩及转速图,以DCT为例

先列出离合器处于打滑状态下的扭矩计算公式:



其中,

为发动机扭矩,

为离合器扭矩,

为惯性扭矩,

为从发动机飞轮到离合器主动盘的转动惯量,

为发动机转速加速度。

踩油门降挡主要分为两个阶段,第一个是惯性阶段(Inertial Phase),在这一阶段,通过降低Offgoing离合器扭矩,可以增加惯性扭矩(Inertial Torque),用于拉升发动机转速。从公式我们可以看出,在发动机扭矩一定的情况下,离合器扭矩越小,则惯性扭矩越大,发动机转孙祥老婆速加速度越大,换挡可以越快完成。

发动机扭矩依照踩下油门大小的不同,爬升的速度也不同,但是只要踩下的油门足够大,基本都会按照其最大能力来爬升。如果发动机扭矩爬升能力有限,为了保证足够的惯性扭矩来完成发动机转速爬升,离合器需要减少更多扭矩。在惯性阶段快结束的时候,为了防止发动机转速飞太高,需要适当减少惯性扭矩,可以通过请求发动机减扭,或者提高离合器扭矩来实现。当发动机转速抵达目标转速后,换挡进入扭矩阶段(Torque Ph中国最强音林军ase),两个离合器交换扭矩,完成换挡。

下面我们再来看看变速箱输出轴的输出扭矩,输出轴扭矩可以表征车辆加速状态,在一定程度上体现驾驶员感受,其计算公式为:



其中

为变速箱输出轴扭矩,

为当前挡位速比。

上图中红线即为换挡过程的输出轴扭矩变化。我们可以看到,由于Offgoing离合器在惯性阶段的降扭,会导致输出轴扭矩有一个「跌坑」。这个「跌坑」会导致驾驶员在踩下油门之后的瞬间,整车加速度不增反降,直到换挡进入扭矩阶段,车辆加速度迅速增加。输出轴扭矩的这个「跌坑」,就是驾驶员感受到的所谓「思考人生」。

在上图中,还有一条虚线标明了:如果不降挡,变小女孩被绑架速箱输出扭矩会如何变化。我们可以看出,Kickdown这个动作,有点像格斗游戏中的「发大招」,变速箱在换挡过程中「憋住」扭矩,就像「蓄力」,等到换挡快结束时,就能更强有力地「爆发」。

2.2 换一个更「强悍」的发动机

如下图所示,如果更换一个更「强悍」的发动机,则离合器扭矩不用降低,也能保证和之前相同大小的惯性扭矩。新的扭矩曲线如虚线所示。可见,即使发动机最终的扭矩大小相同,换挡时间完全相同,但是新的发动机能更快升开封杞县天气扭,于是驾驶员不会感觉到「跌坑」,而且更早感觉到车辆加速。


图5,Power-on Downshift对比图:扭矩响应更迅速的发动机

2.3 更快的换挡可以减少「思考人生」吗?

更快的换挡速度确实可以让输出轴扭矩更快达到较高值,但是为了获得更快的换挡速度,必须要有更大的惯性扭矩,于是离合器扭散炮挂钩手法详细图解矩必须更小,「跌坑」的时间虽然缩短,但是深度加深,驾驶员会单男感觉到更强烈的扭矩中断,踩油门的瞬间就像踩了一脚刹车,之后紧接一个迅猛的推背感,严重影响换挡平顺性。如下图虚线为更快的换挡。


图6,Power傅莹与天边的故事假的-on Downshift对比图:缩短换挡时间

3. 总结

变速箱具备动力分配的能力,把发动机扭矩分成离合器扭矩和惯性扭矩两部分,就像切蛋糕一样决定两边的比例,但是变速箱无法创造一块更大的蛋糕,只能在「平顺而缓慢的换挡」和「迅速但有中断感的换挡」 中选取合适的平衡,这种选贝丹妮择,跟这辆车所追求的性能(更舒适还是更运动)有关,有时也会注入标定工程师自己的偏好。更强大的发动机永远不是累赘,在大油门加速工况下,只有配合更强大的发动机,变速箱才能既平顺,又迅速地完成换挡。标定工作对驾驶感受有很深刻地影响,但是无法超越硬件本身的物理限制。

版权声明

本文仅代表作者观点,不代表本站立场。
本文系作者授权发表,未经许可,不得转载。