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何時(shí)換檔從發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)看最佳換檔時(shí)機(jī)

有個(gè)老司機(jī)，開(kāi)車(chē)技術(shù)好，開(kāi)了很多年車(chē)。剛離開(kāi)帕薩特的時(shí)候，開(kāi)的是帕薩特1.8，但是師傅跟我抱怨他的帕薩特:“這車(chē)太扁了，速度很慢，比我原來(lái)的桑塔納2000差遠(yuǎn)了。”而且我總愛(ài)出錯(cuò)，燈嘴都洗了好幾次了！“我們先看看他的駕駛情況。那是一個(gè)熟悉的！熟練地?cái)[弄著手中的齒輪手柄和腳下的離合器。師傅就是師傅，手腳利索。每個(gè)檔位停留時(shí)間絕對(duì)不超過(guò)2秒。轉(zhuǎn)速一達(dá)到1500 rpm，就升級(jí)。不到一句話，師傅已經(jīng)升級(jí)到五檔了！看在上帝的份上，再看看儀表板？？速度小于50 km/h，轉(zhuǎn)速1000 rpm！聽(tīng)著發(fā)動(dòng)機(jī)“突突突突”的聲音讓我覺(jué)得不舒服，但我可以憋著車(chē)！~但是老主人沒(méi)有意識(shí)到，讓可憐的帕薩特在5擋慢慢提速，總是提到90km/h！”你為什么在這么低的速度下?lián)Q擋？”師傅回答說(shuō):“這樣既可以省油，發(fā)動(dòng)機(jī)也不會(huì)累?！?..”我無(wú)言以對(duì)。

其實(shí)有很多司機(jī)都有這樣的誤解，也有很多文章指出這樣的錯(cuò)誤。經(jīng)典的一篇是網(wǎng)絡(luò)上廣為流傳的文章《最佳換擋時(shí)機(jī)》。但是，這些文章大部分都是從實(shí)例和技術(shù)參數(shù)來(lái)解釋的，沒(méi)有解釋在最大扭矩轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)換擋的基本原理。

我們都知道進(jìn)排氣對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工況和效率的重要性，很多先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)都在這方面絞盡腦汁，比如可變氣門(mén)正時(shí)、可變氣門(mén)行程、可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度等。，所有這些都旨在改善不同轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的進(jìn)排氣條件，使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)盡可能以最佳狀態(tài)運(yùn)行。

而普通經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是低檔次的歐美車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)，基本不采用上述三種“可變”技術(shù)，包括上面提到的帕薩特1.8發(fā)動(dòng)機(jī)。下面，我們將從氣門(mén)正時(shí)、氣門(mén)行程和進(jìn)氣管長(zhǎng)度三個(gè)結(jié)構(gòu)來(lái)解釋為什么在普通發(fā)動(dòng)機(jī)中換擋速度應(yīng)該在最大扭矩附近。

氣門(mén)正時(shí)

氣門(mén)正時(shí)是指進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)的開(kāi)啟正時(shí)，由凸輪軸的角度控制。普通發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸角度是固定的，所以氣門(mén)正時(shí)也是固定的。

我們知道，空氣體有慣性。在進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟的瞬間，空氣體不能以零時(shí)間差快速進(jìn)入氣缸，需要很短的反應(yīng)時(shí)間。因此，在設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，進(jìn)氣門(mén)將在進(jìn)氣沖程之前(即活塞向下運(yùn)行之前)提前打開(kāi)，以抵消進(jìn)氣時(shí)間差并獲得更充足的進(jìn)氣。另一方面，在排氣階段，同樣的原理，當(dāng)活塞的排氣上升到頂部時(shí)，排氣沒(méi)有被最大程度地排出。由于慣性和速度的原因，廢氣排放的最大力矩出現(xiàn)在活塞上升到頂部后的短時(shí)間內(nèi)。為了更充分地排氣，在活塞達(dá)到峰值后，排氣閥需要延遲一會(huì)兒才能關(guān)閉。這種提前，一種延遲，必然有一個(gè)進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟的時(shí)間，這就是所謂的“氣門(mén)疊加角”。

發(fā)動(dòng)機(jī)在高速和低速運(yùn)行時(shí)，對(duì)疊加角的要求是不同的。你需要低速時(shí)疊加角度大一點(diǎn)，高速時(shí)疊加角度小一點(diǎn)？？沒(méi)有疊加角可以同時(shí)適用于高速和低速。而普通發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)正時(shí)是恒定的，也就是說(shuō)氣門(mén)疊加角是固定的。對(duì)于沒(méi)有特殊要求的發(fā)動(dòng)機(jī)(比如賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)刻意設(shè)計(jì)以適應(yīng)高速的小疊加角)，氣門(mén)疊加角的設(shè)計(jì)往往會(huì)取一個(gè)折中值，而疊加角在這個(gè)折中的速度區(qū)域是最合適的。如果有最合適的，就有最不合適的。這種固定的氣門(mén)重疊角度在發(fā)動(dòng)機(jī)低速和高速的工作狀態(tài)下并不是最佳的。不難理解為什么低移不舒服。？沒(méi)有最佳的氣門(mén)疊加角度，發(fā)動(dòng)機(jī)工況不佳，扭矩小，副作用大。上面提到的老司機(jī)可能不知道自己整天都這樣開(kāi)，不僅動(dòng)力小，還會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成嚴(yán)重的損壞。帕薩特1.8的發(fā)動(dòng)機(jī)是德國(guó)人設(shè)計(jì)的，發(fā)動(dòng)機(jī)的疊加角度是特意設(shè)計(jì)的，以滿足高速要求。？因?yàn)閹缀跛械聡?guó)人開(kāi)車(chē)都喜歡高速換擋。相反，老師傅讓這臺(tái)差的高速發(fā)動(dòng)機(jī)大部分時(shí)間以最不合適的低速運(yùn)轉(zhuǎn)。這種滿足高速需求的氣門(mén)疊加角度設(shè)計(jì)，使其在低速運(yùn)行時(shí)非常不健康。這也可以解釋為什么他的帕薩特總是出問(wèn)題！

氣門(mén)沖程

氣門(mén)沖程由凸輪軸角度的長(zhǎng)度決定。目前，大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)沖程是不變的。

氣門(mén)沖程決定了每個(gè)氣門(mén)進(jìn)氣的橫截面積，這個(gè)值在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)速下是不同的。發(fā)動(dòng)機(jī)在高速時(shí)，需要較長(zhǎng)的氣門(mén)行程才能獲得較大的進(jìn)氣截面積，從而提高高速時(shí)的進(jìn)氣速度，提高動(dòng)力輸出；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低速時(shí)，需要較短的氣門(mén)行程來(lái)產(chǎn)生更大的進(jìn)氣負(fù)壓和更多的進(jìn)氣渦流，使空空氣和燃油能夠更快更充分地混合，以獲得更大的扭矩輸出。和氣門(mén)正時(shí)一樣，沒(méi)有固定的氣門(mén)行程可以同時(shí)兼顧高轉(zhuǎn)和低轉(zhuǎn)，普通民用車(chē)一般采用折中的方法。這種折衷的結(jié)果是，在低速時(shí)氣門(mén)行程不夠小，不能獲得足夠的進(jìn)氣負(fù)壓和渦流。高速時(shí)，氣門(mén)行程不足以完全吸入空氣。發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳工作狀態(tài)出現(xiàn)在這個(gè)折衷的速度范圍內(nèi)。這樣，我們也可以解釋為什么要在最大扭矩的速度范圍內(nèi)換擋。原因類(lèi)似于上面提到的可變時(shí)序。

進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度

隨著進(jìn)氣門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉，空空氣將在進(jìn)氣歧管中振蕩。發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣時(shí)，空進(jìn)氣歧管中的氣體以一定速度流入氣缸。在進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉的瞬間，流動(dòng)的空氣體被進(jìn)氣門(mén)阻擋。由于空氣體的運(yùn)動(dòng)特性，這部分空氣體將向進(jìn)氣門(mén)積聚(即壓縮)。

根據(jù)共振原理，如果進(jìn)氣歧管中空氣體的振蕩頻率能夠與進(jìn)氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉頻率一致，就可以獲得最大的進(jìn)氣效率。進(jìn)氣門(mén)的開(kāi)閉頻率隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而變化，高速時(shí)高，低速時(shí)低。進(jìn)氣歧管中氣體振蕩的頻率由進(jìn)氣歧管的長(zhǎng)度決定。長(zhǎng)進(jìn)氣歧管具有低振蕩頻率，短進(jìn)氣歧管具有高振蕩頻率。對(duì)于進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度不變的發(fā)動(dòng)機(jī)，需要一個(gè)折中的長(zhǎng)度來(lái)滿足高低速的需要。在這個(gè)折衷的速度范圍內(nèi)，進(jìn)氣歧管的頻率正好與進(jìn)氣門(mén)的切換頻率一致，可以獲得最佳的進(jìn)氣效率。

從以上三種技術(shù)來(lái)看，都有折中的價(jià)值。在這個(gè)折中值的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，氣門(mén)正時(shí)、氣門(mén)行程、進(jìn)氣管長(zhǎng)度都與此時(shí)的轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)最好。所謂最佳換擋時(shí)機(jī)，其實(shí)就是讓發(fā)動(dòng)機(jī)盡可能在這個(gè)最佳轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，而這個(gè)范圍在技術(shù)參數(shù)中往往表現(xiàn)為最大扭矩出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速范圍。不同發(fā)動(dòng)機(jī)的折中值不完全相同，所以換擋時(shí)機(jī)也不完全相同。完全看最大扭矩不一定科學(xué)。雖然在某些發(fā)動(dòng)機(jī)中，最大扭矩出現(xiàn)在高速時(shí)，但在2500轉(zhuǎn)/分鐘開(kāi)始時(shí)，總是有足夠的扭矩輸出(超過(guò)90%)。在這個(gè)時(shí)候，沒(méi)有必要在換擋之前教條地達(dá)到那個(gè)速度。比如豐田8A發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為5,200 rpm，但實(shí)際上發(fā)動(dòng)機(jī)超過(guò)2,500 rpm就充滿了動(dòng)力。所以，雖然VIOS 5200換擋沒(méi)人開(kāi)，但8A還是很好用的。

什么時(shí)候換擋，可以參考發(fā)動(dòng)機(jī)的工作圖作為參考。當(dāng)齒輪扭矩曲線進(jìn)入平緩速度范圍時(shí)，一般可以換擋。如果沒(méi)有工作圖，可以根據(jù)實(shí)際操作的感覺(jué)來(lái)做。如果換擋后覺(jué)得發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)意思，一定要早點(diǎn)換擋。換擋完成后，車(chē)內(nèi)依然充滿動(dòng)力，能達(dá)到這種效果的最低速度就是全車(chē)最佳換擋速度。

何時(shí)需要更換輪胎

汽車(chē)輪胎側(cè)面印有輪胎尺寸、商標(biāo)和制造商標(biāo)準(zhǔn)輪轂、生產(chǎn)編號(hào)和最大載重碼，并在輪胎胎肩沿周五等點(diǎn)壓印“△”標(biāo)記。這個(gè)標(biāo)志代表什么？這是輪胎磨損警告信號(hào)標(biāo)志。當(dāng)輪胎胎面磨損到離凹槽底部1.6毫米時(shí)，凹槽的這一部分開(kāi)始斷裂，從而出現(xiàn)明顯的裂紋。從而提醒駕駛員必須更換輪胎。

　　輪胎磨損指示器不僅是輪胎安全行駛的保證，而且還可作為檢察輪胎是否正常磨損的依據(jù)。當(dāng)輪胎出現(xiàn)不正常磨損時(shí)，從輪胎磨損指示器上便可以清晰地顯示出來(lái)。

世界各國(guó)對(duì)汽車(chē)輪胎的磨損極限都有相應(yīng)的規(guī)定:美國(guó)規(guī)定汽車(chē)輪胎的磨損極限是溝槽深度不小于1.0mm；日本汽車(chē)輪胎協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定卡車(chē)和公共汽車(chē)輪胎的磨損極限為3.2毫米，汽車(chē)為1.6毫米，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定汽車(chē)子午線輪胎花紋的磨損極限為1.6毫米，卡車(chē)和公共汽車(chē)為2.0毫米。

　　眾所周知，汽車(chē)輪胎冠面不僅要保護(hù)胎體不受路面的沖擊，而且還要與地面保持一定的附著力。輪胎與路面之間的附著能力取決于輪胎和路面的磨擦作用，只有良好的附著性，才能夠保持良好的制動(dòng)效果。輪胎與路面之間附著力的大小，取決于輪胎與路面之間附著系數(shù)值。附著系數(shù)值除了與道路狀況、車(chē)速等有關(guān)外，還與輪胎花紋類(lèi)別有關(guān)。

輪胎胎面的磨損程度直接影響行車(chē)安全。尤其是在濕滑路面上，輪胎胎面與行車(chē)安全息息相關(guān)，必須高度重視。隨著所有輪胎花紋深度的逐漸磨損，輪胎的附著性能會(huì)逐漸下降，而制動(dòng)距離會(huì)快速非線性增加，尤其是在濕滑路面上。根據(jù)《博世汽車(chē)工程手冊(cè)》(中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)翻譯出版)第523頁(yè)，當(dāng)初始制動(dòng)距離為100km/h時(shí)，濕滑路面上胎面花紋深度不同，制動(dòng)距離呈非線性增加，如下表所示。

　　胎面花紋深度（mm） 8 4 3 2 1　　制動(dòng)距離（m） 100 117 124 139 168　　每mm磨損增加的制動(dòng)距離（mm） 4、7、15、30

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，汽車(chē)輪胎在積水1毫米的路面上以96.5公里/小時(shí)的速度行駛，如果胎面深度為2毫米，制動(dòng)距離為11米；如果模式接近研磨水平，制動(dòng)距離將飆升至41.5米..可見(jiàn)，輪胎胎面磨損程度與車(chē)輛制動(dòng)距離直接相關(guān)。也就是說(shuō)，保持一定的輪胎殘留花紋有利于行車(chē)安全。