汽车在超车时是加挡还是减挡 汽车超车时应该使用什么档位

2020-01-06 00:52:40

很多新手司机有一个特别不能理解的问题,就是超车时为什么要降档。汽车不是档位越高车速越快吗?这降低了一个档位,车速不是变得更慢了,还怎么超车呢?很多老司机的解释是:档位降低了,动力更强了,所以超车更快了。但是很多人还是理解不了,为什么档位降低了动力就增强了呢?今天我们就来详细的分析一下:汽车超车时为什么要降档?

首先我们来看看汽车变速箱的作用是什么。现在汽车上的变速箱大致可以分为手动变速箱和自动变速箱两大类,自动变速箱又可以分为液力机械变速箱(AT)、无级变速箱(CVT)、双离合变速箱(DCT)和自动机械变速箱(AMT)。不论是哪一种变速箱,它们最基础的作用就是两个:变速、变扭。

变谁的速?变谁的扭?当然是变发动机的转速和扭矩。其实发动机在工作时发出的转速和扭矩是不能直接驱动汽车行驶的,因为它的工作范围极其有限。一般的发动机工作区间就是在800~6000转/分钟之间,最大扭矩在几百牛米,最大功率一百几十千瓦。并且发动机都有一个最经济的工作区间,一般是在1500~2500转/分钟之间,只有让发动机处于这个转速区间时,汽车才能既有较好的动力性,又有较低的油耗,超出这个范围工作是极不经济的。

但是汽车在行驶中遇到的阻力是随时变化的,车速可以从零到几百公里/小时,变化范围是非常大的。发动机本身是无法完全适应这种变化的,比如说汽车起步时的阻力矩一般在1000Nm以上,而发动机的最大扭矩只有几百牛米,显然是无法驱动汽车起步的,此时的车轮转速接近于零,发动机的转速却高达上千转;而汽车正常行驶时,行驶阻力可能只有几百牛米,发动机输出过多的动力又是浪费的,此时的车轮转速几百转,但是发动机转速仍然是几千转。

为了适应汽车行驶工况的变化,汽车就必须使用变速箱来重新分配发动机输出的动力。发动机的输出的动力传递给变速箱后,变速箱根据汽车行驶的实际需要,挂入合适的档位,将发动机的动力放大或者缩小,转速降低或升高,然后再经过驱动桥驱动车轮;同时通过变速箱把车轮上的阻力反馈给发动机,让发动机适时的调整自己的工况。对于手动变速箱来说,需要驾驶者自己判断行驶工况,手动改变变速箱的档位,所以汽车的动力性和经济性更多的取决于驾驶者的技术水平;对于自动变速箱来说,档位是自动切换的,所以变速箱的换档逻辑以及它与发动机的匹配程度是非常重要的。

一款优秀的自动变速箱,可以通过自身档位的切换,让发动机始终工作在最佳的工作区间,达到动力性最强、油耗最低的目的。这就好像一个家庭,丈夫就像发动机,在外面挣钱,源源不断的给家庭生活提供资金;而妻子就像变速箱,把丈夫赚来的钱重新分配,用于家庭中的各项开支。如果妻子精明能干,精打细算,就会把资金分配的井井有条,既不会浪费也不会给丈夫很大的压力,家庭生活顺畅、幸福;但是如果遇到一个“败家娘们”呢?那肯定是生活一团糟,资金浪费严重,丈夫压力山大。所以有人说,成功男人背后都有一个伟大的女人。对于汽车来说,如果说发动机是汽车的心脏,那么变速箱就是汽车的大脑,显然,大脑的作用是明显高于心脏的。大家在买车时也要注意这一点,一个优秀的变速箱远比发动机性能更重要。

那么变速箱是如何分配发动机动力的呢?这就涉及到了一个传动比的概念,所谓的传动比就是变速箱的主动齿轮转速与被动齿轮转速之比。对于汽车变速箱来说,主动齿轮就是指变速箱的输入齿轮,它的转速可以近似的看做是发动机的转速;被动齿轮就是指变速箱的输出齿轮,由于绝大多数的乘用车都是前置前驱的,一般都是把变速箱和主减速器制成一体,它的转速可以大致看做是车轮的转速。不过在计算传动比时,需要把主减速器的传动比加入进去。一般把变速箱传动比和主减速器传动比合起来称作传动系统总传动比,在给汽车做扭矩和转速计算时,都是使用总传动比。下图是著名的大众MQ200手动变速箱参数表,其它车型的变速箱参数与此类似。

下面我们就根据这个参数,来计算一下当发动机转速为2000转/分钟时,车轮的转速和扭矩都是多少。假设这款发动机在2000转/分钟转速时可以发出100N.m的扭矩。

一档:125转/分钟,1596N.m

二档:225转/分钟,887N.m

三档:329转/分钟,606N.m

四档:437转/分钟,457N.m

五档:555转/分钟,360N.m

倒档:148转/分钟,1348N.m

从上述计算数据可以看出:发动机转速相同时,变速箱的档位越高,车轮的转速越高,但是车轮上的扭矩越小。事实上,可以根据这些数据做出一个曲线图,这就是汽车的档位驱动力图。从图上可以明显的看出:变速箱档位越低,驱动力越大,覆盖的车速范围越小;档位越高,驱动力越小,覆盖的车速范围越大;当车速相同时,变速箱档位越低,车轮上获得的驱动力越大。比如一档可以获得的最大驱动力是5000牛,覆盖的车速范围是5~30公里/小时;五档可以获得的最大驱动力是1000牛,覆盖的车速范围是40~210公里/小时。当发动机输出最大功率并与行驶阻力达到平衡点时,汽车就达到了最高速度。

需要注意的是:有些车型的最高车速并不是在最高档位时得到的,而是在次高档位得到的,这一点在很多九速或十速自动变速箱上体现的比较明显。这主要是因为由于汽车在高速行驶时会受到很大的阻力,在最高档位行驶时驱动力不足以克服全部的阻力,得不到最大的速度,而在次高档位时由于有足够的驱动力反而能跑得更快。

看到这里,相信很多人已经明白了,汽车档位越低,驱动力越大,所以在超车时降低一个档位是为了获得更大的驱动力。那么这个驱动力究竟能差多少呢?超车加速时间又能差多少呢?我们不妨来大致的计算一下。假设某车型搭载MQ200手动变速箱,发动机最大扭矩是160N.m。汽车以发动机转速2000转/分钟、变速箱处于五档、80公里/小时的速度匀速行驶,在100米的距离内超越前车需要多少时间。

通过前文的计算可知,此时车轮上的扭矩是360N.m,如果车轮半径是0.3m的话,那么此时汽车的驱动力就是1200牛。由于此时的汽车是在匀速行驶,所以它可以大致的看成汽车的行驶阻力。如果驾驶员在此时把油门踩到底,发动机瞬间发出最大扭矩(事实上是有一个过程的)160N.m,此时汽车获得的驱动力是1920牛。假设汽车的重量是1000千克,那么汽车获得的加速度是0.72m/s²;如果超车距离是100m,那么汽车的加速超车时间大约是4.3秒。

如果我们降低一个档位,使用四档加速超车的话,结果会怎么样呢?驾驶员在减档后把油门踩到底,发动机瞬间发出最大扭矩160N.m,此时汽车获得的驱动力是2437牛,获得的加速度是1.24m/s²,汽车的加速超车时间大约是3.8秒。

看到了吧,当汽车降低一个档位超车时,会缩短大约0.5秒的时间。也许有人觉得这0.5秒不算什么,可是汽车在高速行驶时,一秒钟就可以通过几十米的距离,半秒钟大约可以通过十几米的距离。这就非常可观了,十几米的距离足以让你脱离危险,避免碰撞。

有些人还是会有一个疑惑:这汽车档位降低了,车速不就降下来了吗?还怎么超车呢?其实汽车的车速并不完全是由变速箱档位决定的,从上面的档位驱动力图可以看出,很多档位的车速都是有重叠的。比如说汽车以发动机转速2000转/分钟、五档、80公里/小时的速度行驶,当我们把档位降低到四档的时候,发动机的转速就升高到了2500转/分钟,汽车仍然保持80公里/小时的车速行驶,但是汽车的驱动力大大增强了,如果在此时加速,汽车会获得更高的加速度,可以在更快的时间内达到更高的车速。比如在五档时从80公里/小时提高到100公里/小时需要4.3秒,使用四档时从80公里/小时提高到100公里/小时只需要3.8秒。

从以上分析可以看出,汽车在加速超车时,降低一个档位,可以获得更大的驱动力和更高的加速度,可以在更短的时间内和最短的距离内超越前车,让自己迅速的脱离危险地段,减少行车安全隐患。相反,如果持续使用高档位超车,就会由于驱动力不足而导致加速过慢、超车时间延长、超车距离延长,两车并行的时间过长,会导致严重的行车安全隐患。所以,超车时降低一个档位是正确而又明智的操作方法。

对于手动档的车型来说,超车时降档的时机完全取决于司机的操作水平。对于自动档车型来说,只要驾驶员把油门突然踩到底,变速箱就会自动的降低一个甚至两个档位,同时发动机控制单元感知到了驾驶员的强烈动力需求,会立即增加喷油,增大发动机动力输出,让动力过渡的更加平顺。很多自动变速箱在升档时很平顺,但是在降档时却顿挫明显,就是由于降档的时机和发动机喷油时机以及喷油增量没有设计好。很多老司机挂在嘴边的“发动机与变速箱匹配”,很大程度上也是指变速箱升降档过程与发动机动力变化过程的适应程度。

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