自動擋汽車一定比手動擋費油嗎?這種説法已經「過時」了
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內容概述:
前進擋數量與變矩器的問題帶檔滑行的節油原理解析自動擋汽車與手動擋汽車相比,油耗是更高還是更低?也許對於從「5MT」階段開始駕駛汽車的老司機而言,MT(手動擋)汽車早期確實更節油;原因為同期的自動擋汽車只有兩種變速箱可選,標準為【≥4AT&CVT】,前進擋數量與特殊換擋結構決定了油耗總會偏高。
然而隨着自動變速箱技術的不斷進步,5/6MT的節油優勢已經完全不再了。
01
變矩器·離合器與前進擋
基礎知識:變矩器的缺點與升級。
4AT從1939年由通用汽車公司開始普及,至今已經有81年的歷史;早期普及的價值僅限於降低車輛操控的強度,説白了就是讓駕駛更輕鬆,在油耗方面的表現很不理想。首先是因為這種機器採用液力變矩器傳動,並且初期有大量的AT沒有「單向鎖止離合器」這項配置,那麼傳動過程中就必然會有較大的動力損耗。
液力傳動是通過發動機帶動變矩器的泵輪轉動,泵輪攪動變速箱油(ATF)流動並增壓;ATF通過導輪傳遞到渦輪而推動其運轉,渦輪連接的是變速箱的動力輸入軸。這就是將油液作為傳動油實現動力傳遞的概念,而油液既然能被“泵”(壓縮),則説明在被壓縮的過程中已經損耗了發動機輸出的轉矩,也就是扭矩或動力的概念。
(扭矩×轉速÷9549×1.36=馬力)扭矩因變矩器本損耗則馬力降低,馬力小則加速能力差且車速低;基於扭矩和轉速是相乘的關係,所以只能通過拉昇轉速的方式提高馬力,而高轉速等於更高的噴油做工頻率。(高油耗)
然而手動變速箱採用的是離合器剛性結合傳動,幹摩擦式離合器結合後的傳動損耗同樣存在,但相比早期的變矩器總還是更低一些。這是早期自動擋汽車費油的核心因素之一,不過問題已經解決了;方式是通過變矩器加入單向鎖止離合器,起步時通過變速箱油傳動,而在車速平均超過10km/h後即可推動渦輪泵輪剛性結合,這種既能保證低油耗同時又能實現平順加速的設定已經超越MT了。
重要升級:如果説AT的變矩器仍舊存在短時間動力損耗,油耗“可能”會比MT更高的話;那麼濕式雙離合總是沒有任何問題了,因為這種機器同樣是以剛性結合傳動,ATF雖然會造成離合器片的滑動傳動(滑磨功的損耗),但通過多片式濕式離合的高壓作用力,可以實現的是傳動損耗比手動擋汽車的乾式離合器更高。
而離合器具備了變速箱油潤滑與散熱的保護,主軸高速旋轉的過程中,油液會因離心力有效飛散到摩擦片上;這種設計可以讓離合器片使用20萬公里左右,這已經是手動變速箱的很多倍了。那麼在使用壽命做夠長的前提下,起步加速能夠長時間的半聯動,起步的平穩性並不比AT的變矩器差,至此動力損耗的問題得以解決了。
前進擋數量的重要性,4/5AT已經是過去式。
手動擋變速箱早期有3MT,不過大部分司機都只開過5/6MT的汽車;以5擋手動變速箱為參考,在不同車速使用的前進擋標準大致如下。
1擋≤20km/h2擋≤30km/h3擋≤40km/h(城市道路可用四擋巡航)4擋≤60km/h5擋最高拉昇至120km/h數字越大的前進擋放大車速的能力就越強,反之放大扭矩的能力越強;説白了就是小數字前進擋主要用於重載起步加速的放大動力,大數字前進擋用於高速駕駛時降低轉速,因為只有低轉速才能實現低油耗。降低轉速放大車速的原理很簡單,比如發動機帶動大齒輪低速運轉,從動齒輪很小則大齒輪轉一圈小齒輪能轉很多圈,小齒輪件轉速決定車輪轉速(車速)。
圖1:5擋模擬齒輪比
圖2:1擋模擬齒輪比
綜上所述,前進擋的數字越大巡航轉速就越低,而前進擋的數量越多,最高前進擋放大車速的能力就會越強;那麼早起的4AT則必然更差。
1擋≤25km/h2擋≤35km/h3擋≤60km/h60-120km時速均用4擋在齒輪比固定的前提下,轉換的扭矩已經不變化了;扭矩與轉速是相乘的關係,扭矩不變則只有提升轉速才能加大馬力,於是這些4AT變速箱實現相同的巡航車速時的轉速,總是比5MT的手動擋汽車更高,再加上初期變矩器的動力損耗,油耗肯定是會更高的。
(四衝程發動機轉速數值除以二,得出的數值為每分鐘噴油做功次數,轉速越低單位時間噴油量越少所以越節油)
趣味現象:主流的1.5T/2.0T汽車是不是很少有五檔或六檔手動選項了呢?事實就是這樣,原因其實很簡單,因為現階段最低標準的自動變速箱也是6AT,加上單項鎖止離合器的變矩器,油耗可以做到與6MT相當;同時又能帶來輕鬆的駕駛感受,那麼只要價格合理則沒有理由再考慮MT。
重點是變速箱的類型越來越豐富,濕式雙離合已經普及「7擋」,最高前進擋其實就像是巡航擋,齒輪比主要用於降低轉速放大車速,耗油量當然會更低。而在乘用車型的≥13萬的範圍內,8/9/10AT已經普及,商用車型比如皮卡已經從11萬級別開始普及8AT,想要節油當然要選擇這些有更多前進擋的變速箱嘍。
特殊機型:CVT·無級變速器並不是種能夠理想降低油耗的變速箱。這種這種機器的換擋結構比較特殊,以是以老兩組由液壓力控制的夾角可變錐形輪,連接一台鋼帶或鋼鏈,以滾動摩擦為基礎傳動。
滾動摩擦的傳動損耗也是比較大的,在四大類自動變速箱中毫無疑問表現最差;所以使用這種機器的車輛油耗普遍偏高,想要降低耗油量就只能通過縮減排量與車身減重,然而整車綜合品質會更低。
02
帶檔滑行·節油有效
從2001.09開始,化油器技術在汽車領域不允許使用了;取代這種技術的是「電噴系統」,結構由油泵從油箱中抽取燃油並加壓,送至噴油嘴後,由電磁閥控制噴油嘴閉合需要、電路通路打開後開始噴油。
噴油嘴的本質就是個電磁閥,電控系統可以控制其閉合與打開,並且能控制時間與頻率;那麼在不需要噴油的時候,電控就能夠停止噴油,這是不是會更節油呢?汽車在滑行過程中是不需要噴油的,因為滑行時是由慣性力推動車輛前行,車輪是被動運轉的——在掛入前進擋的的時候,車輪會通過傳動系統一直剛性連接到發動機的曲軸,概念如下。
所謂的發動機轉速其實指的就是曲軸的每分鐘的轉速,曲軸是發動機的傳動軸;那麼在滑行過程中的被動運轉階段,車輪轉動曲軸當然也會轉動,此時不用噴油燃燒做功就能轉速,為什麼還要噴油呢?
事實就是不需要噴油也可以運轉,所以控制系統也設定出了「減速斷油」模式;只要發動機的滑行被動轉速不低於前進擋的最低怠速轉速,或者不超過最高怠速轉速,此時就是不噴油的。手動擋汽車想要實現不噴油,就要隨着車速的降低而逐級降檔,以達到“低車速·低速擋·低轉速”的匹配,這種操作實際的節油效果非常好,早些年手動汽車比較火爆的時候,用這種操作還獲得過節油獎項。
然而在實際駕駛中卻很少這樣操作,因為真的有些麻煩(累);所以也就推到空擋,以800rpm持續噴油的狀態任其滑行去吧。但是自動擋汽車會自動降檔,在D擋模式中減速到停車的過程中,TCU控制單元會自己完成匹配車速的降檔,以實現減速斷油的節油操作。
至此自動擋汽車並不節油,使用優秀的自動變速箱的汽車,油耗至少會與MT相當;假設還有≥2.0T-6MT的大排量選項的話,使用7DCT或8/9/10AT的耗油量必然更低。所以駕駛自動擋汽車不用擔心油耗問題了,目前仍舊有手動汽車更節油的感覺,原因只是裝備手動汽車的主要車輛都是緊湊級和更小尺寸的代步小車,發動機排量也普遍很低,輕車小排量當然會節油,但這不是變速箱的優勢嘍。
編輯:天和Auto-汽車科學島
天和MCN授權發佈
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