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相对的暴力美学,S档

文章发布时间:2016/3/4 21:00:21



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相对的暴力美学,S档

  S档的纠结也不是一件新鲜事了,从S档诞生之初就一直是一个性格分裂的孩子,它一方面满足了驾驶者对于速度和操控乐趣的“生理与心理需求”,另一方面则像个“败家子”,要是说D档是掏钱,S档就能算是烧腰包了。

  S档存在的意义

  本来这个问题一句话就可以带过,简单地讲就是Sport模式,但为什么被称作Sport模式,为什么能起到保持长时间的高转速,挑逗驾驶者的激情,提升驾驶乐趣的作用呢?笔者小科普一下。

  首先,由于D档和S档的取向不一样,D档偏向于舒适经济取向,而S档偏向于性能取向,所以造就了两个档位不同的换挡逻辑。

  发动机的输出功率=扭矩x转速。和普遍认为的不同,发动机在某个转速的扭矩是在0到该转速对应峰值扭矩之间连续可变的,而不是仅仅输出标称扭矩。比如一台发动机的工况图上的标注实际上是最大可用扭矩,也就是满负荷时的输出。对应到驾驶上,就是油门踩到底时对应转速的扭矩输出。

  但在实际使用中的绝大多数时候是不会彻底踩出“地板油”的,对应的负荷也在中等以下,即是扭矩输出明显低于对应转速的峰值。

  了解了这个背景知识后,我们就可以去探究一下变速箱的行动了。

  比如一辆车在100公里等速巡航,那么它大概需要30马力的发动机输出功率。事实上,可以有多种转速和扭矩的组合可以实现这个输出。考虑到功率=扭矩×转速/5252,我们可以在1500转巡航,让发动机输出105lbft,也就是142牛米的扭矩,也可以在2000rpm巡航,对应107牛米扭矩,甚至也可以极端一点,在5000rpm上输出42牛米的扭矩(这里是忽略变速箱传动损失的大致算法)。

  这个选择,就是通过变速箱,或者说不同的传动比来实现的。上面的1500,2000,5000rpm,可能对应的是8挡,7挡和2挡。档位越低,减速比越大,因此同样的车速对应更高的发动机转速。同时,档位越低,扭矩放大效果越好,所以同样的发动机扭矩输出会被放大到更大的轮上扭矩输出。结果就是,上面这几个转速/扭矩组合,实际上都对应相同的轮上功率和扭矩输出。

  那么问题来了,对于自动变速箱,是由其内置的程序,或者说一套预设的控制逻辑,来决定到底是选择在哪个档位的。这个逻辑本质上是相当于把正常理性人基于某个诉求,在某个车速下进行档位选择的决策过程提炼,并自动化。

  D档的目的

  汽油机的的经济工况是出现在中低转速,中等或中低负载的时候出现。意味着转速高了更费油,负载高了也费油。而负载太低也费油。那么我们就希望选择一个同时有中低转速中低负载的发动机工况。这就是省油的底层逻辑。

  若我们还要求舒适。那发动机的NVH水平就必须要考虑在内,而NVH基本上是和转速成平方关系的,转速高了舒适性就要下降,所以我们希望转速尽量低。

  这就是正常D挡的诉求。D挡行驶时,变速箱控制逻辑会在保证当前车速时发动机负载不至于太高的前提下尽量用更高的档位,因为相同车速下更高档位意味着更低转速。而如前所述,只要在这个转速下的发动机负载不太高,这就是个好选择。

  S档与D档的互补

  但事情总有两面性,鱼和熊掌不可兼得。

  以自吸发动机为例。处于巡航状态下的汽车,也就是动力=阻力,车辆不进行加速,匀速行驶。这状态下所需的功率是固定的(当车速固定时),而且相对较小。那么如果我要加速呢?什么决定加速能力?

  严格的说就是轮上扭矩。发动机扭矩是会经过变速箱和终传放大后才变成轮上扭矩,而不同档位的放大比是不同的,所以抛开档位直接说发动机扭矩是十分不靠谱的。

  如果我们从更基本的物理层面上看,所谓加速就是对车辆做功令其动能增加。那么单位时间做功能力越强,则加速越强。功率作为单位时间做功能力的衡量标准,体现在发动机上就是马力。更明确的是在当前车速下的剩余功率,也就是发动机输出功率减掉当前车速下的行驶阻力的差值,正是决定加速能力的根源。

  如果发动机理想一点,其换挡逻辑在1500到5000rpm都有一样的峰值扭矩输出,假设它是400Nm。那么上面的情况里,如果同样巡航在100kmph,分别在8,7,2挡下,突然需要加速时深踩油门,哪个档位下加速最快呢?事实是转速更高的那个档位加速更快。

  从轮上扭矩的角度理解。1500到5000rpm,发动机的峰值扭矩是一样的。但转速更高的档位意味着扭矩放大更多,那么轮上扭矩更高。同一个车轮,扭矩更高意味着扭力更大,也就是驱动轮提供的牵引力越大,因此加速更快。

  如何权衡

  换句话说,如果我们的目的就是随叫随到的加速,那么应该尽量的停留在低档,尽量维持红线以下的高转速。当然,这是简化后的情况,在实际情况中转速高到一定程度之后峰值扭矩输出会呈现下降的趋势,同时连续加速的时候还要考虑到换档后的对应转速下输出功率如何,是更复杂的情况。但简单的说,低档有更好的加速。

  另一方面,我们毕竟是在开乘用车而不是赛车,毕竟我们还是更介意舒适性和经济性的。 所以我们通常是会有所权衡,如果还想随时加速好点儿,那么适度的在相对更低的挡上。同时,如果我们一段路一直在开快车,那么当我们加速到某个车速后暂停加速甚至略减速,但知道后面还要再急加速,那么在暂停阶段即便暂时不踩油门,我们也会仍然维持在当前档位而不是升挡。

  更进一步的,如果我们当前在一个中等档位中等转速,比如5挡3000rpm,那么当我们需要最强的加速的时候,我们会选择通过降挡的方法来拉高转速,提高输出功率,比如降到2挡5000转,而且尽快去完成降挡,使得加速更快。

  那么当上面这个更爱开快的“我们”的思路,转化成控制逻辑,其实这就是S挡干的事情了。(汽车的咆哮,声浪的艺术,欢迎关注轰鸣声微信公众号:Carsroar)


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