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為什麼自動擋加速慢油耗高?

現在市場上售賣的新車有著無數種配置可選,有的甚至有不同發動機可供選擇。然而,一款新車大多只有兩款變速箱,低配版的手動,和較高配置版的自動(當然也有別的可選,但大多是這兩種)。大部分人肯定是買自動的,開著省心不費力。

然而,我們看很多媒體的試車報告卻發現,幾乎所有自動變速箱版本,在加速、極速,乃至是油耗這些資料上都要比更低配版的手動變速箱差。

按理說發動機都是一樣的,自動擋的明明更貴了啊,怎麼性能還更低了呢?在解釋這個問題之前,讓我們先複習兩個很簡單的理論。

能量守恆和傳動損耗

能量守恆,世界上所有的能量總量都是不變的,能量傳輸的過程不會讓能量憑空消失,這是大家都知道的。既然能量守恆,那我們平常說的變速箱效率是怎麼回事?變速箱效率其實簡單說就是能量在通過變速箱之後的損耗程度,決定變速箱效率的是一個叫傳動損耗的東西。

傳動損耗,就是能量從輸入端傳遞到輸出端中間發生的能量損失。那這些損失的能量去哪了?答案是發熱,齒輪傳動本質上是兩個金屬的相互摩擦,這種摩擦實際上是大量能量在兩塊金屬的很小的接觸面上(每一個接觸的齒輪牙都視為一個接觸面)傳遞,這會使得接觸面的金屬分子運動急劇加速,這會讓這兩個接觸面發熱,能量通過發熱損耗掉一部分。這就是齒輪傳動的傳動損耗的來源。

這也可以解釋為什麼手動變速箱的傳動損耗低,動力從離合器輸入到輸出,全程都是金屬之間的傳遞,而且手動變速箱說白了就是兩個齒輪傳輸動力,因此這種變速箱效率高,發熱少。

然而對於自動變速箱來說,事情就完全不一樣了。

能量損耗的大頭

首先,這是一個手動變速箱

這是一個自動變速箱

看到它們結構上的不同了吧,自動變速箱的複雜程度,本身就會比手動變速箱損耗更多的能量,然而,這堆齒輪並不是自動變速箱拖累車子性能的最主要原因,它才是。

這個有點像風扇的東西叫液力變矩器,這貨其實作用上有點像手動變速箱的離合器。工作原理也很簡單。液力變矩器是一個密封的零件,裡面有兩個樣子差不多的圓盤,它們靠得很近,在圓盤中間是一些很粘稠的,用於傳遞力量的液體。發動機輸出能量給圓盤A,圓盤A轉動,攪動裡面的傳動液,這些液體帶動圓盤B轉動,圓盤B又帶動後面的那一大堆齒輪,動力就這樣傳遞過去了。

眼尖的您應該已經發現,液力變矩器傳遞能量靠的,就是那些液體。也就是這些液體,拖累了整個變速箱的效率。我們前面說到能量是怎麼損耗的,對於金屬而言,由於金屬本身分子結構非常緊密,能量損耗得並不多,但液體的分子結構可鬆散多了,這樣一來,同樣的能量作用在液體上,這些能量之中很大一部分,都消耗在加速液體分子運動上了,傳遞到另一邊的圓盤上的能量就大大減少。就像您開車經過泥濘路段,您會明顯覺得車子速度大減,道理是差不多的。

液力變矩器的影響

在早些年的自動變速箱裡,整個變速箱的傳動效率基本只有60%左右,而相比之下,手動變速箱的傳動效率起碼在95%以上,造成巨大差異的根源,就在液力變矩器上。有調查指出,一台發動機輸出的10%-20%動力,全都浪費在液力變矩器上,這也是為何早年的自動變速箱車型,普遍要比手動版本動力差得多。

鎖止式液力變矩器

後來,自動變速箱廠家們開始著手改進這個吃動力的液力變矩器了。很快,他們推出一種叫鎖止式液力變矩器的東西。這東西其實就是在兩個圓盤之間加了一個鎖定機構,當車子停車或起步時,鎖定機構斷開,車子還是像一般自動變速一樣慢慢加速,當速度起來之後,鎖止機構鎖定兩個圓盤,這時候的液力變矩器就像是手動的離合器一樣,是剛性連接,這會讓動力傳輸得更好。

但這種東西還是無法解決車子起步緩慢的問題。近幾年,變速箱工程師們在這個鎖止機構上又做了改進,把簡單的鎖定機構換成一個多片式離合器結構,起步時,根據油門信號判斷出車主的意圖,結合或多或少的離合器片,讓液力變矩器模擬手動離合器的工作方式,從而讓加速更快,因此我們也可以看到,近幾年的自動變速車型,各項性能資料已經開始接近手動版本。

不斷改進的液力變矩器

液力變矩器雖然吃動力,但作為整台自動變速箱裡面扭矩放大作用最明顯的部件,它是不會被取消掉的,只會不斷進行優化,以求讓自動變速箱盡可能接近手動,但說到底,兩者之間還是存在結構上的差異,自動變速箱的效率,始終是無法達到手動的水準的。