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为什么自动挡加速慢油耗高?

作者:车猫 2016年05月06日

现在市场上售卖的新车有着无数种配置可选,有的甚至有不同发动机可供选择。然而,一款新车大多只有两款变速箱,低配版的手动,和较高配置版的自动(当然也有别的可选,但大多是这两种)。大部分人肯定是买自动的,开着省心不费力。

为什么自动挡加速慢油耗高?

然而,我们看很多媒体的试车报告却发现,几乎所有自动变速箱版本,在加速、极速,乃至是油耗这些数据上都要比更低配版的手动变速箱差。

按理说发动机都是一样的,自动挡的明明更贵了啊,怎么性能还更低了呢?在解释这个问题之前,让我们先复习两个很简单的理论。

能量守恒和传动损耗

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能量守恒,世界上所有的能量总量都是不变的,能量传输的过程不会让能量凭空消失,这是大家都知道的。既然能量守恒,那我们平常说的变速箱效率是怎么回事?变速箱效率其实简单说就是能量在通过变速箱之后的损耗程度,决定变速箱效率的是一个叫传动损耗的东西。

传动损耗,就是能量从输入端传递到输出端中间发生的能量损失。那这些损失的能量去哪了?

答案是发热,齿轮传动本质上是两个金属的相互摩擦,这种摩擦实际上是大量能量在两块金属的很小的接触面上(每一个接触的齿轮牙都视为一个接触面)传递,这会使得接触面的金属分子运动急剧加速,这会让这两个接触面发热,能量通过发热损耗掉一部分。这就是齿轮传动的传动损耗的来源。

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这也可以解释为什么手动变速箱的传动损耗低,动力从离合器输入到输出,全程都是金属之间的传递,而且手动变速箱说白了就是两个齿轮传输动力,因此这种变速箱效率高,发热少。

然而对于自动变速箱来说,事情就完全不一样了。

能量损耗的大头

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自动变速箱的复杂程度,本身就会比手动变速箱损耗更多的能量,然而,这堆齿轮并不是自动变速箱拖累车子性能的最主要原因,它才是。

这个有点像风扇的东西叫液力变矩器,这货其实作用上有点像手动变速箱的离合器。工作原理也很简单。液力变矩器是一个密封的零件,里面有两个样子差不多的圆盘,它们靠得很近,在圆盘中间是一些很粘稠的,用于传递力量的液体。

发动机输出能量给圆盘A,圆盘A转动,搅动里面的传动液,这些液体带动圆盘B转动,圆盘B又带动后面的那一大堆齿轮,动力就这样传递过去了。

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眼尖的您应该已经发现,液力变矩器传递能量靠的,就是那些液体。也就是这些液体,拖累了整个变速箱的效率。

我们前面说到能量是怎么损耗的,对于金属而言,由于金属本身分子结构非常紧密,能量损耗得并不多,但液体的分子结构可松散多了,这样一来,同样的能量作用在液体上,这些能量之中很大一部分,都消耗在加速液体分子运动上了,传递到另一边的圆盘上的能量就大大减少。就像您开车经过泥泞路段,您会明显觉得车子速度大减,道理是差不多的。


液力变矩器的影响

在早些年的自动变速箱里,整个变速箱的传动效率基本只有60%左右,而相比之下,手动变速箱的传动效率起码在95%以上,造成巨大差异的根源,就在液力变矩器上。有调查指出,一台发动机输出的10%-20%动力,全都浪费在液力变矩器上,这也是为何早年的自动变速箱车型,普遍要比手动版本动力差得多。


锁止式液力变矩器

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后来,自动变速箱厂家们开始着手改进这个吃动力的液力变矩器了。很快,他们推出一种叫锁止式液力变矩器的东西。这东西其实就是在两个圆盘之间加了一个锁定机构,当车子停车或起步时,锁定机构断开,车子还是像一般自动变速一样慢慢加速,当速度起来之后,锁止机构锁定两个圆盘,这时候的液力变矩器就像是手动的离合器一样,是刚性连接,这会让动力传输得更好。

但这种东西还是无法解决车子起步缓慢的问题。近几年,变速箱工程师们在这个锁止机构上又做了改进,把简单的锁定机构换成一个多片式离合器结构,起步时,根据油门信号判断出车主的意图,结合或多或少的离合器片,让液力变矩器模拟手动离合器的工作方式,从而让加速更快,因此我们也可以看到,近几年的自动变速车型,各项性能数据已经开始接近手动版本。


不断改进的液力变矩器

液力变矩器虽然吃动力,但作为整台自动变速箱里面扭矩放大作用最明显的部件,它是不会被取消掉的,只会不断进行优化,以求让自动变速箱尽可能接近手动,但说到底,两者之间还是存在结构上的差异,自动变速箱的效率,始终是无法达到手动的水平的。

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