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[純技術帖]你真會換擋嗎？從發動機結構看換檔時機〝轉貼〞
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發表人

內容

*暱稱: 阿昌
btktbn18
賽車手

年齡: 37
註冊時間: 2007-04-01
文章: 290
來自: 台北縣林口鄉
車型: NEW COROLLA

發表於: 星期五四月 09, 2010 12:55 am 文章主題: [純技術帖]你真會換擋嗎？從發動機結構看換檔時機〝轉貼〞


老師傅就是老師傅，手腳干淨利落，每個檔停留的時間絕對不超過2秒钟，轉速剛到1500轉就升檔，話還沒說完，已經升到五檔了！我忍不住瞟了一眼儀表盤，老天——速度還不到50公裡/小時，轉速也就1000來轉！聽著發動機“突突突”的叫桿聲，老師傅渾然不覺，讓可憐的帕薩特在5擋上慢悠悠的提速，一直提到90公裡/小時！我實在是忍不住了，但是畢竟是第一次見面，只好假裝請教的問：您為什麼這麼低的轉速就升檔呢？有什麼好處嗎？老師傅顯然把我當成了徒弟，開始告訴我：這樣開省油啦，發動機不累啦……我無語…… 其實存在這樣誤區的司機不少，指出這種錯誤的文章也不少，比較經典的就是網間廣為流傳的《最佳換檔時機》這篇文章。不過這類文章大多數是從實例和技術參數來解釋的，沒有說明為何在最大扭矩轉速區域換檔的基本原理，這裡，咱們就主要討論一下這個問題。大家都知道進排氣對於發動機工況和效率的重要性，許多先進的發動機在這方面的設計也是絞盡腦汁，例如什麼可變氣門正時、可變氣門行程、可變進氣歧管長度等等，無不是在改善不同轉速范圍的進排氣狀況，讓發動機在不同的轉速范圍都盡可能的運行在最佳狀態。但是普通的經濟型轎車，特別是檔次比較低的歐系美系轎車的發動機，基本上都沒有采用上述三種“可變”技術，包括上文說到的帕薩特1.8的發動機。下文就從氣門正時、氣門行程和進氣管長度這三項結構來說明為何在普通發動機上，換檔轉速應該在最高扭矩附近的轉速。氣門正時氣門正時是指的進排氣氣門的開啟時機，是由凸輪軸的轉角所控制的。普通發動機的凸輪軸轉角是固定的，所以其氣門的正時也是固定的。我們知道，空氣是有慣性的，在進氣門開啟的瞬間，空氣並不能0時差的迅速進入氣缸，他需要一個很短的反應時間，所以，在設計發動機的時候，就會在進入吸氣沖程之前（也就是活塞向下運行之前），提前打開進氣門，以抵消這個進氣時差，以獲得更充分的進氣。而在排氣階段，同樣原理，在活塞排氣上升到頂部時，廢氣並沒有排到最大程度，由於慣性和速度的原因，廢氣排放的最大量時刻出現在活塞上升到頂部後的一個很短的時間裡。為了更充分的排氣，需要讓排氣門在活塞到達頂點以後延遲一瞬間再關閉。這一個提前，一個推遲，必然有一個時間內進氣門和排氣門是同時打開的，這種現象被稱作“氣門叠加角”。發動機在高轉速和低轉速運轉的時候，對於叠加角的需求是不一樣的。低轉速時需要較大的叠加角，高轉速時需要較小的叠加角——沒有一種叠加角可以同時適合高低轉速。但是普通發動機的氣門正時是不變的，也就是說，氣門叠加角是固定不變的。對於沒有特殊需求的發動機（如賽車發動機會有意設計成適應高轉速的較小的叠加角），氣門叠加角的設計往往取一個折中的值，在這個折中的轉速區域，叠加角是最合適的。有最合適就有不合適，這種固定不變的氣門叠加角在低轉速和高轉速時，發動機的工作狀態都不是最佳的。這也就不難理解，為何低轉換檔難受了——沒有獲得最佳的氣門叠加角，發動機工作狀態不佳，扭矩小，副作用大。前文說到的那位老司機也許不知道，他整天這樣開車，不但動力小，對發動機的損害也是很嚴重的。帕薩特1.8的發動機由於是德國人的設計，刻意將發動機的叠加角設計成偏高轉速需求的——因為幾乎所有的德國人開車都喜歡高轉速換檔。而這位老師傅正好相反，大多數時間讓這個可憐的高轉發動機在最不適合它的低轉運行，這種滿足高轉需求的氣門叠加角設計讓它在低轉時運行十分的不健康。這也就可以理解為何他的帕薩特老是出毛病了吧！氣門行程氣門的行程是由凸輪軸轉角的長度決定的，目前大多數發動機的氣門行程都是不可變的。氣門行程決定了每個氣門進氣的截面積，這個數值在發動機高轉速和低轉速是需求也是不一樣的。當發動機在高轉速是，需要比較長的氣門行程，以獲得較大的進氣截面積，從而提高高轉速時的進氣速度，提高功率的輸出；當發動機在低轉速時，需要較短的氣門行程，以產生更大的進氣負壓和產生更多的進氣渦流，讓空氣於燃油更快更充分的混和，以獲得更大的扭力輸出。與氣門正時一樣，沒有一種固定的氣門行程可以同時照顧到高轉和低轉的，普通民用車一般也采用折中的辦法。這種折中帶來的結果就是，低轉速的時候氣門行程不夠小，不能獲得足夠的進氣負壓和渦流；高轉速的時候氣門行程又不夠大，不能充分的進氣。而發動機的最佳工作狀態，就出現在這個折中的轉速區間。這樣，也就可以解釋為何要在最大扭力的轉速區域換檔了，道理與上文說到的可變正時類似。進氣歧管的長度隨著進氣氣門的打開和關閉，空氣在進氣歧管裡面會有一個振蕩過程。在發動機吸氣的時候，進氣歧管裡的空氣是以一定速度向氣缸裡流動的，在進氣氣門關閉瞬間，流動的空氣被進氣門阻擋了，由於空氣的運動特性，這部分空氣會向進氣門方向堆積（即壓縮），然後向反方向回彈，如此往復，形成振蕩。根據共振的原理，如果進氣歧管內空氣的振蕩頻率能與進氣門開閉的頻率達到一致時，即可獲得最大的進氣效率。進氣門開閉的頻率是隨著發動機的轉速改變而改變的，高轉速時氣門開閉頻率高，低轉速時氣門開閉頻率低。而進氣歧管內的空氣振蕩的頻率是由進氣歧管的長度所決定的，長的進氣歧管振蕩頻率低，短的進氣歧管振蕩頻率高。對於不可變進氣歧管長度的發動機而且，又需要取一個折中的長度，以兼顧高低轉速時候的需求。而在這個折中的轉速需求范圍內，進氣歧管的頻率剛好與進氣門的開關頻率一致，可以獲得最佳的進氣效率。從上面三個技術看，都有一個折中值，在這個折中值的轉速區域內，無論是氣門正時、氣門行程、進氣管長度都是對應此時的轉速的，這個時候的發動機的工作狀態是最佳的。而所謂最佳換檔時機，實際上就是讓發動機盡可能的運行在這個最佳轉速范圍內，而這個范圍，往往在技術參數上表現為最大扭力出現的轉速范圍附近。不同的發動機這個折中值也不完全一樣，所以換檔時機也不完全一樣。完全看最大扭矩的出現轉速也不一定科學，有的發動機雖然最大扭矩出現的轉速很高，但往往2500轉開始就已經有足夠的（90％）以上的扭力輸出了，這時候就不需要教條的非要打到那個轉速才換檔。例如豐田8A發動機，它的最大扭矩出現在5200轉，但實際上，超過2500轉發動機就已經動力十足了。所以雖然沒有人開威姿是5200轉換檔，但8A的工作狀態依然很好。具體什麼時候換檔，可以看發動機的工況圖作為參考，檔扭矩曲線進入平緩的轉速區域時換檔，一般都沒問題。如果沒有工況圖，憑實際操作時候的感受也可以，如果換完檔以後感覺發動機沒勁，那肯定換檔早了。當換完檔以後車子依然沖勁十足，能達到這種效果的最低轉速則就是整個車的最佳換檔轉速。我看完後還是不懂他所說的?換算下來COROLLA什麼時候換檔最好?

*暱稱: 電氣鼠
hothbl
副版主

年齡: 49
註冊時間: 2003-11-28
文章: 7813
來自: 北縣新莊
車型: GOA COROLLA 1.8t

發表於: 星期五四月 09, 2010 1:14 am 文章主題:


把你車子的原廠扭力曲線調出來看，在最高點換檔最好! 但這邊指的最好不是說車子會跑的很快喔! 而是指車子會很有"效率"的運作

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請別再用PM及MSN 問我車的問題了! 有問題請在討論版上詢問

有問題時請善用搜尋功能，或許答案已經討論過很多次囉..
請大家少用 "注音文" 增加文章的可讀性

如果小弟說錯了，也請大力的指正皮卡丘

*暱稱: 黑雄
t0332264
閃亮一顆星

年齡: 44
註冊時間: 2005-04-09
文章: 1202
來自: 媽媽的肚子裡

發表於: 星期五四月 09, 2010 7:40 pm 文章主題:


個人感覺7a的扭力差不多1800RPM開始到5000RPM下降過了5500RPM後面根本沒有推力我都接近2800RPM就換檔

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yea your 3sgte is cool but ill stick to my 7afte

*暱稱: 黑雄
t0332264
閃亮一顆星

年齡: 44
註冊時間: 2005-04-09
文章: 1202
來自: 媽媽的肚子裡

發表於: 星期五四月 09, 2010 7:46 pm 文章主題:


省油不單單只有靠低轉速而已在低時速加高檔位還要有低負載才會省有負載就是引擎的負壓簡單說就是你的油門深淺

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yea your 3sgte is cool but ill stick to my 7afte

*暱稱: 傑
傑
賽車手

年齡: 43
註冊時間: 2005-03-27
文章: 629
來自: 南投
車型: 95 new lla

發表於: 星期五四月 09, 2010 9:15 pm 文章主題:


t0332264 寫到: 省油不單單只有靠低轉速而已在低時速加高檔位還要有低負載才會省有負載就是引擎的負壓簡單說就是你的油門深淺我開自排95 la.開手排我也是如此個人是這麼認為.以我現在的開車習慣是.原本順順開大約1500~2000轉就會換檔了我的想法是油門稍微踩深一點..給他在3000轉換檔..... 我會這樣做也是想說給引擎的負載低一點...因為引擎負載低(不會重拖).自然就省油個人覺得是1檔換2檔時若轉速在1500轉.2檔必須要負較大的力量來驅動車子若是轉速給他再高一些(3000轉)這樣一來2檔的驅動力勢必會比較小... 以上是我自己的看法...也是我的開車習慣... 以我一桶油38公升左右.省道都可以開到480~500不等(平均1公升約12.5-13公里左右).高速公路就更省了

_________________
出沒路段:南投地區
家族編號:2276

*暱稱: George
amdtaco
賽車手

年齡: 43
註冊時間: 2008-03-05
文章: 223
來自: 鹿港-金門
車型: 96LA 5MT

發表於: 星期五四月 09, 2010 11:05 pm 文章主題:


以小的目前開車的習慣~ 高速佔30%市區70%的比例~ 順順開不大腳油門的狀態，大約落在16-15 km/l~ 市區1檔起步後就換2檔~ 時速到30就換3檔到40→4檔，50左右就5檔了... 高速部分... 上匣道時60→5檔，再慢慢加速到最高限速，通常我都開120左右... 過收費站時是每檔3000換檔.. 一樣的比例，大腳拉轉速的狀態下約10-12 KM/L...

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CF編號=6688

*暱稱: 大毛
lambornghini
賽車手

年齡: 39
註冊時間: 2010-03-20
文章: 193
來自: 新竹
車型: 1996 corolla 1.8 xe 美規?

發表於: 星期五四月 09, 2010 11:32 pm 文章主題:


可真是一門學問! 大家想法淺見不一見仁見智摟! 我開手排車喜歡拉高轉速在換檔基本上都不會想到這些問題呢!! 況且現在開字排車! 不過很謝謝分享讓我多學到一些小知識感謝~ 推~

*暱稱: My GOA沒死，只是凋零。
viki2006
賽車手

年齡: 48
註冊時間: 2006-09-01
文章: 129
來自: 北桃園-台北
車型: 1999 GOA Corolla

發表於: 星期六四月 10, 2010 2:14 am 文章主題:


上述理論，有點看的不是很懂。但是個人經驗如下：我的GOA換檔時機，從一檔到第三檔位是控制在1600?1800左右換檔，第三檔位換到第四檔位則會來到1900?2000轉左右換檔（雖是自排車，但仍可透過腳步微調動作來變換），通常時速都會來到67公里左右，不管是市區或是國道都是如此，所以油耗度如下：在台南市區開車：13?14公里/公升在北部市區開車：12?13公里/公升高速公路行駛：幾乎都有18公里/公升，有時會到19或20公里的表現整體平均油耗：15.5公里/公升至於換檔時機，從以前開手排車的經驗就是習慣去感受引擎聲浪與換檔之後的加速性、扭力性，來進一步去調整下次最佳換檔時機，因此覺得LA的特性是低轉速時就可以發揮出其7成以上之效能，因此除非想「飆」一下，否則這樣的輸出力道應該夠用拉，至於其他廠牌的車子其換檔時機可就不一定了。

*暱稱: Jimmy
志明
閃亮一顆星

註冊時間: 2004-08-05
文章: 1154
來自: 彰化 - 桃園
車型: 01 C5X

發表於: 星期六四月 10, 2010 12:34 pm 文章主題:


viki2006 寫到: ..... 恭喜你~相當好滴引擎效率&油耗數據與小弟的手排GOA比較︰高速相當、市區好一點15公里/公升平時3000轉換檔，動力銜接順暢些偶而小飆...檔檔紅線 PS. 1ZZ就是這麼怪→ 省油好跑

_________________
吐舌頭

跟車樂趣盡在不言中 < 原廠伏兵 > yeah!

*暱稱: HASH
Hash
新使用者

年齡: 49
註冊時間: 2006-10-22
文章: 17
來自: 貪腐的縣市
車型: 1.8J COROLLA ALTIS

發表於: 星期四四月 29, 2010 4:35 pm 文章主題:


觀察一下自排車轉速都多少換檔或著裝真空錶看節氣門開啟角度用感覺的那汽車工程師可以去吃排泄物了低速高檔會使引擎負載過重震動過大腳座壽命也會短少

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