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汽车为什么开的快省油呢

发布于:2024-06-29 16:12:37 来源:互联网
  1. 同样是CVT,为什么摩托车费油而汽车就省油

同样是CVT,为什么摩托车费油而汽车就省油

这个问题 逻辑上有错误,摩托车cvt费油是跟摩托的脚档比。汽车的cvt省油是跟at比。汽车的cvt比手动挡也费油。另外还有一个自身的摩擦损耗比 比如增压器中,螺杆式机械增压只适合大排量使用,因为自身效率低 小排量一般使用涡轮增压。因为涡轮效率高……

采用CVT传动机构的摩托车,油耗通常要比采用变速箱的摩托车高一些。而采用CVT变速箱的汽车,油耗通常要比采用其他变速箱的车型低一些。同为CVT变速箱,为什么摩托车油耗要高一些呢?其实这就是两个CVT变速机构不同导致的。

我们来看一下CVT传动机构的原理:

汽车为什么开的快省油呢 - 爱尚汽车

与传统的齿轮变速不同,CVT变速不需要齿轮机构,而是利用两个可以改变直径的V型锥轮与钢带(传动带)来实现变速的。锥轮有两个部分组成,锥轮的一半是固定不动的,另外一半是可以滑动的。可滑动部分外移后锥轮直径变小,两部分贴紧后锥轮直径变大,如下图所示:


主动轮与从动锥轮直径都可以随意改变,因此传动比也可以随意改变。例如某CVT变速箱传动比在2.416:1到0.443:1之间可以任意改变。CVT变速箱真正的做到了无级变速,具备绝佳的平顺性,这点也是其他变速箱最不到的。

可以看到CVT变速箱与其他变速箱一样,都是一种变速装置。当减速比大于1的时候变速箱通过降低发动机转速来放大扭矩,当减速比小于1的时候,变速箱放大来自发动机的转速,降低扭矩。这样一来汽车低速运行时更有力,高速上运行时更省油。既然变速箱的作用都是一样的,那为什么搭载CVT变速箱的车型油耗反而比较低呢?难道是传动效率高吗?我们看一下各种变速箱的传动效率:

可以看到传动效率最高的是手动变速箱,机械效率高达98%,能量损失最小的一款变速箱。其次就是双离合变速箱,机械效率达到96%。而常见的AT自动挡变速箱机械效率只有91%,CVT变速箱机械效率只有87%而已,排在最后。CVT变速箱机械效率低与链条传动有一定的关系。


钢带、链条传递动力避免不了打滑,为了避免打滑就需要对锥轮施加一定的压力。这时候钢带运行的阻力就会加大,这样一来机械损失加大,效率降低了。而同样用液力变矩器的AT变速箱,因为采用了齿轮传动所以动力损失更小一点。

搭载CVT变速箱的车型,油耗至少要比机械效率更高的AT变速箱低一些,这是为什么呢?其实一辆车省油不省油,与传动效率有关系,与发动机工作状态有关、 两者相辅相成,缺一不可。我们先看一下发动机万有特征曲线图就明白了:

横坐标是发动机转速,图左侧的纵坐标则是发动机是有效扭矩,图右侧的纵坐标则是平均有效压力,内部虚线则是等功率线,实线则是等燃油消耗率线,圈内标注的区域则是最低油耗区。不同发动机特性不同,但是都会有一个高效区,例如转速在xxx转/分的时候发动机效率最高,消耗同样数量的燃油可以做更多的功。

如果想办法让发动机始终保持高效率运转,那么发动机的利用率会大大提高,油耗也会降下来。这就到了考验变速箱的时候。变速箱的存在就是为了伺候好发动机的坏脾气不同变速箱伺候的水平(效率)也不一样。而带有固定档位的变速箱,几个传动比是固定不变的。这就会导致这样的情况发生:低速档位为了提升车速不得不大油门行驶,但是受路况所限制,车速低、并不能触发TCU升档,这时候发动机有一部分能量就白白浪费了!而装配了CVT变速箱的车型,无论发动机在哪个转速区间运行,CVT变速箱总能通过无极调节的转速比来配合发动机,发动机能量损失小,发动机总是在高效运转,因此尽管CVT变速箱传动效率低,但是因为无级变化的传动比导致整车油耗并不高。

那为什么采用CVT传动的摩托车油耗反而比采用变速箱摩托的油耗高呢?

其实这就是伺服机构不同导致的,摩托车的CVT变速箱机构完全是被动式的、而汽车CVT变速机构则是主动式的。我们看一下摩托车用的CVT传动机构:


看上去是不是比汽车用的CVT变速箱简单许多?

两种变速机构都是通过改变锥轮直径来改变传动比的,
但是对比汽车用的CVT变速箱来说,摩托车的CVT伺服机构只是最低级别的勉强用的那种。我们看一下摩托车CVT变速机构的关键部件:普利盘与普利珠:

这就是锥轮直径自动改变的全部装置,整套伺服机构其实就是普利珠。控制普利珠动作的则是离心力。普利盘装在发动机曲轴输出端,发动机转速低的时候普利珠位置不变,这时候两盘之间间隙最大,锥轮直径是最小的,此时CVT减速比是最大的,便于起步加速。当发动机转速提升后,普利珠在离心力的作用下甩到盘的外缘,从而把普利盘推出去。这时候两盘间隙变小,锥轮直径变大,CVT传动机构减速比逐步降低、车子逐渐加速。

可以看到普利珠是通过离心力控制的,属于被动控制,只有发动机转速提升后锥轮直径才能改变,总是慢一步,因此发动机能量浪费的多一些。

此外摩托车CVT传动机构的离合器也是增加油耗的因素之一。摩托车采用了离心式离合器:


这种离合器依然是通过离心力控制的。转速提升后蹄块在离心力的作用下甩出去,与离合器外壳(碗公)接触。而蹄块上带有摩擦片、蹄块展开后摩擦片与离合器外壳紧密接触后,离合器外壳也会随之旋转。后车轮则与离合器外壳直接连接、转速提升后车子自动起步行驶。当转速掉下来的时候蹄块自动回缩,车子停下来发动机也不会死火!

可以看到摩托车上的变速机构与离合器都是通过离心力实现的,无形中就浪费了很多燃油,因此整体传动效率并不如汽车CVT变速箱高!

很多摩托车配备CVT变速箱,但燃油经济性也并不理想。但要注意燃油经济性与实际油耗是两个不同的概念,站在燃油经济性的角度摩托车远不如汽车。但如果是摩托与汽车实际油耗的对比,那么大多数平民摩托车的油耗要比汽车低,而且低不少,而只有那些公升级摩托油耗要比汽车高。

CVT作为变速器,仅仅是扮演了金牌辅助的作用,尽可能的帮助发动机保持最高效状态运行,在保持发动机效率方面CVT变速箱是最理想的,但关键还是在于发动机的效率能有多高。发动机效率足够高,那么CVT能发挥的空间就大。反之如果发动机效率、燃油经济性本身就差,那么CVT变速箱也是无能为力的。

关键就在于摩托车发动机的效率太低,造成效率低的关键在于热效率太低。当前一些主流发动机(丰田、马自达、比亚迪等)均能把热效率拉高至40%左右,而打造混动的目的在于调峰,利用电机完成发动机低效工况下的工作,尽可能让发动机保持最高效工况运行。汽车配备的各类变速箱,以及各种技术如增压、轻混、强混、增程等等,均是为保持发动机高效而做出的努力。

摩托车发动机热效率是多少?即便是最先进的摩托车发动机热效率也仅接近于20%,仅仅达到当今燃油车发动机热效率的50%。发动机效率=热效率*机械效率*燃烧效率,摩托车发动机热效率为汽车发动机的50%,而超高的转速必然导致燃烧效率也不如汽车发动机(转速越高、气门开启时间越短、进气越差,且留给燃烧冲程的时间太短)。

摩托车发动机燃烧效率不如汽车发动机,热效率又只接近汽车发动机的50%,即便机械效率一致,那么摩托车发动机效率最高也达不到汽车发动机的50%。汽车发动机运行时的平均效率最高不过34%左右,那么摩托车发动机运行时平均效率能达到17%就是顶天了。34% VS 17%,这就是汽车发动机燃油经济性更高的原因,而CVT变速箱能起到哪些作用?

CVT变速箱的特性

首先要说一点,摩托车与汽车所采用的CVT变速器从本质上看是一样的,差异在于传动比宽泛程度以及材料方面。汽车用的CVT传动比已经超过了9,另一方面由于汽车发动机扭矩太大,所以传动带均为金属制,而摩托车CVT有一部分是用皮带的,除此之外再无明显差异。而CVT最大的优势在于利用其无级传动的特性,更容易维持发动机保持高效区间运行。

也就是说CVT(及其它变速器)并不能提高发动机效率,仅是尽可能的保持发动机高效运行。如一台汽车发动机平均效率34%,那么即便配备CVT变速器,也不可能把效率提高到34%以上,而对于摩托车发动机平均效率而言,用了CVT就能把17%的效率拉得比汽车发动机还高么?当然不可能,所以说摩托车燃油经济性不如汽车,本质是由于发动机所导致的差距,而CVT变速箱并不能弥补这样的差距,汽车燃油经济性高依靠的是更高效的发动机而非CVT。

燃油经济性与实际油耗

说摩托车比汽车油耗高的有不少,这种结论建立在燃油经济性的角度,说摩托车比汽车油耗低的也很多,大都是实际用户建立在实际油耗的角度上。举一个简单的例子,某厂有100名员工,每人中午用小电锅做饭消耗1度电,100人消耗100度电。而工厂食堂用大电锅给100人做饭耗电20度,那么大锅、小锅谁省电、谁耗电?

当然是工厂食堂的大电锅经济性好,而员工自己的小电锅实际用电低。这个例子很简单相信各位都能看懂,燃油经济性与实际油耗是两个概念,在里面牵扯重量、运载能力等多个维度。比如汽车的燃油经济性不如大客车,大客车不如几十吨载重量的重卡,重卡不如几十万吨的货轮。但对于咱们普通用户而言,实际油耗的意义高于燃油经济性,所以摩托车还是省油的。

当然摩托车的运载能力低,5个人出行至少要三台摩托而只需要一台汽车,那么这时汽车油耗上的优势就显现出来了。另一方面就是高转、高负荷区间下摩托车的油耗的确很高,比如公升级摩托把速度拉到200km,油耗能达到25L左右。本人的37 Q50时速拉到200km时油耗才20L,因为摩托车发动机太高转速化了,这也是造成热效率上不去的关键原因。

汽车发动机领域为啥会产生可变气门正时以及升程等技术?原因就是为了解决发动机高转速运行时空气填充不足的问题,进气量低燃烧就不好,所以热效率就上不来,而摩托却反其道而行之(没办法改)。所以摩托车燃油经济性差原因在于发动机热效率远不如汽车发动机,所以即便配备cvt变速箱也无力回天。而汽车之所以燃油经济性高,关键在于发动机,CVT只是扮演了一个帮助发动机维持高效运行的辅助角色罢了。

标签: # 变速箱 # 发动机 # 油耗

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