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排量不夠檔位來湊,為什麼汽車排量越來越小檔位卻越來越多?

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望天海魚 發表於 2018-9-7 08:19 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
現在的汽車發動機越來越趨向於小型化,很多車型都裝備了1.4L、1.2L以及1.0L的發動機,甚至一些傳統的豪車,也在使用小排量的發動機。比如寶馬X1使用1.5T三缸發動機、寶馬7系竟然使用了2.0T的發動機。
發動機排量越做越小,但是變速箱的檔位卻越來越多了。六速手動變速箱使用的越來越廣泛,自動變速箱六速是最低要求,七速、八速、九速甚至是十速自動變速箱也正在推廣中。CVT無級變速箱,可以看做有無數多個檔位。
那麼為什麼現在的汽車會這麼設計呢?難道是「排量不夠,檔位來湊」?下面我們就來分析一下這個問題。
一、發動機的排量為什麼越來越小?
發動機排量就是活塞從上止點移動到下止點所通過的工作容積稱為氣缸排量;它取決於缸徑和活塞行程。如果發動機有若干個氣缸,所有氣缸工作容積之和稱為發動機排量。一般用升(L)來表示。對於同種類型的發動機來說,一般都是排量越大,發動機的功率和扭矩也越大,當然,汽車的油耗也更高。
現在的汽車,排量越來越小有兩個原因,一是政策因素,二是技術因素。
首先來說說政策因素。
現在的汽車都是以液化化石燃料作為動力來源的。這種化石燃料在地球上儲量越來越少,同時它燃燒後生成的廢氣還會污染大氣,造成溫室效應和霧霾。因此,節能減排就成了各國政府的一個重要工作。汽車就是政府控制的重點。
一般人都會這樣認為,汽車的排量越大,消耗的燃料也越多,產生的污染就越多。因此,限制汽車的排量,是各國政府喜聞樂見的調控手段。政府對小排量汽車在購置稅、車船稅上都給予了較大的優惠。在生產環節,中國和歐盟還設置了一個高額的排量稅,所以,在這些區域銷售的汽車,排量越小越有優勢。這也是發動機排量越來越小的政策因素。
再來說說技術上的因素。
上世紀七八十年代的發動機,即使排量高達3升,發動機的功率也不過是100千瓦左右。而現在的隨著技術的進步,越來越多的先進技術在汽車上應用,比如高壓縮比、渦輪增壓、缸內直噴、可變氣門正時等,使小排量的發動機也可以獲得過去大排量發動機才能擁有的功率和扭矩。比如現在的1.5T發動機,功率高達142千瓦,這是過去3.0排量的發動機也不可想象的動力。而油耗卻遠低於3.0排量的發動機。所以,小排量,大功率在技術上已經成熟,也就是說小排量的發動機已經能夠滿足汽車的動力需求了。另外,小排量的發動機體積和重量更小,也符合汽車輕量化的趨勢。
但是,小排量發動機也有致命的缺點,那就是低速扭矩不足。發動機的扭矩基本是以排量為基礎的,一般排量越大扭矩越大。現在的小排量發動機雖然從數據上看扭矩不小,但是最大扭矩的持續區間卻比大排量發動機更窄。這就造成了一種情況:汽車在起步和加速時動力不足。為了彌補這種不足,人們就在變速箱上做起了文章。
二、為什麼變速箱的檔位越來越多?
首先來問大家一個問題:汽車的變速箱是幹什麼的?我想大家一定會說:那誰不知道啊,變速用的唄!二檔比一檔快,三擋比二檔快,總之就是檔位越高車速越快,變速箱檔位越多越好。
這樣說沒毛病,變速箱確實是變速用的。但汽車為什麼要用變速箱來變速呢?依靠發動機自身轉速的變化不是也可以改變車速嗎,為什麼還要有變速箱呢?汽車如果沒有變速箱行不行?變速箱的作用僅僅是變速嗎?帶著這些疑問,我們來看看汽車變速箱的真實作用到底是什麼。
在現在的汽車上,變速箱通常與發動機組合在一起統稱為汽車的「動力總成」,發動機的動力能否順滑的傳遞到車輪上,變速箱起到了至關重要的作用。它可以在汽車行駛過程中,通過變換檔位,在發動機和車輪之間產生不同的變速比,協調發動機的轉速和車輪的實際行駛速度,使發動機始終工作在最佳的動力狀態和最經濟的轉速區間,發揮發動機的最佳性能。用一句話來總結就是:變速箱在作用就是用來分配發動機的動力。
就像一個家庭,男人在外賺錢,賺到的錢交給妻子過日子。男人能賺多少錢很重要,妻子如何分配這些錢也很重要。男人錢賺的越少,妻子越要精打細算過日子;而對於土豪丈夫來說,妻子只要會花錢就行。對於汽車來說,發動機發出的動力交給變速箱分配,必須滿足日常行駛的各種路況需求。如果發動機的動力足夠強大,變速箱其實是可有可無的;但是如果發動機的動力有限,對於變速箱的要求就更高了,需要它精心分配發動機的動力,以滿足各種路況條件下的行駛需求。
現在的小排量發動機低速扭矩不足,經濟工作區間更窄。這些發動機要想發揮出良好的動力性能,就必須有多檔位變速箱來配合它們,讓它們始終在最佳的區間內工作。
比如一些大排量發動機在1500轉/分~5000轉/分都可以發出比較大的扭矩,這樣搭配一個四速的變速箱就能夠滿足使用需求了;現在換成了一個小排量渦輪增壓發動機,最大扭矩在2200轉/分~3800轉/分之間,這時如果還使用四速變速箱,發動機就會經常在非最大扭矩區間工作,導致汽車起步時扭矩不足,動力性差;而高速時發動機轉速又很高,經濟性又會很差。相反如果搭配的是一個六速或七速的變速箱,將一檔的速比增大,七檔的速比縮小,這樣就可以很好的調整發動機的轉速,讓發動機在最佳的轉速範圍內工作。這樣汽車就既有很好的動力性,高速時又有很好的經濟性。很多豪車,以前都使用大排量的發動機,搭載四速或五速的變速箱;而現在發動機排量降下來了,搭載的變速箱也變成了七速、八速甚至更高,就是這個道理。
變速箱檔位越來越多的另一個因素就是油耗及環保政策。多檔位變速箱可以降低發動機的轉速,降低油耗幾乎是立竿見影。而現在的發動機技術幾乎達到了極限,靠提升發動機的熱效率來降低油耗是非常困難也非常消耗時間和金錢的。而開發一台多檔位變速箱,比提高發動機的熱效率容易多了。這也是變速箱檔位越來越多的根本原因。
當然,變速箱檔位多,還有一些其它的優點。比如說換擋更加平順,加速響應更快,駕乘舒適性更好,能夠減少發動機的機械磨損等等。
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