如果司机在下坡时停下来,挂一档以防汽车打滑。这对变速箱有害吗?简单的答案是:不会!具体分析请见下文。
很多老司机在带手挡的斜坡上停车时,除了拉手刹外,还会把变速箱挂入一挡,俗称“其他挡”。据说这样可以防止手刹失灵时汽车滑下斜坡。那为什么汽车可以停在一档防止坡度下滑呢?这种效果是如何产生的?能有多有效?这对变速箱或发动机有害吗?下面我们来分析一下。
不知道大家修车的时候有没有见过气门调整或者正时。在这种情况下,修理工需要手动转动发动机曲轴。你会看到修理工需要特殊的工具,并且花了很大的力气来转动曲轴。你会大吃一惊:发动机启动后运转挺轻快的,为什么熄火了还那么难转?
这主要是因为发动机内部有很大的运行阻力。这种阻力主要来源于活塞、活塞环与气缸壁的摩擦,其他摩擦副之间的摩擦,气门弹簧的拉力,以及气缸压缩气体时的压缩阻力。这些阻力与发动机转速和排量有关。速度和位移越高,阻力越大。
这个阻力能有多大?我们知道,发动机的最大热效率只有40%左右,也就是说,燃料在发动机中燃烧后释放的能量只有40%用于做功驱动汽车,那么剩下的60%在哪里呢?大约30%以热量的形式消散,剩下的30%用于克服发动机的内部运行阻力。
也就是说,发动机需要拿出三分之一左右的功率来克服自身的运行阻力,这说明这个阻力是相当大的。对于我们普通的家用车来说,搭载1.5~2.0l发动机,熄火时行驶阻力对发动机的阻力矩约为100n.m。图片是:我们用一米长的棍子转动曲轴,需要在棍子上施加10公斤的力。
有人说10公斤的力不大。它怎么能“阻止”一吨重的汽车?这主要是因为这个阻力矩,经过传动系统一层一层放大后,最终作用在驱动轮上,会产生相当大的阻力。
比如某车自重1.5吨,一档传动比3.933,主减速器减速比4.5,配备235/60r18轮胎。假设熄火状态下发动机内部行驶阻力扭矩为100n.m,经传动系统放大后作用在车轮上的最终阻力扭矩为:
100×3.933×4.5=1769.8n.m
因为这个阻力矩作用在轮胎的中心,所以需要重新计算阻力矩在地面上的力。235/60r18轮胎直径约740mm,半径370mm,0.37m那么阻力矩对地面的作用力为:
1769.8÷0.37=4783.2n
也就是说,发动机100n.m的内阻扭矩最终对车轮产生了4783.2 N的阻力,这说明这个阻力还是挺大的。
这么大的阻力,一个1.5吨的停车场能有多大的坡度?让我们继续数。
4783.2÷(1500×9.8)=0.325
查询三角函数值后,可以看到0.325的正弦值对应19°的角度。
也就是说,在理想状态下(轮胎与地面的附着力为1),如果把这辆车停在19°以下的斜坡上,就能可靠地停车而不打滑,这就是斜坡停车和换挡的基本原理。我们还应该知道,这是唯一作用在驱动轮上的阻力。如果我们再拉一下手刹,使四个轮子都有阻力,就可以把车停在更陡的斜坡上。
有人说,如果我不挂到一档,而是挂到二档、三档甚至更高档,可以吗?当然,这样做也是可以的,但是作用在车轮上的阻力会大大减小。让我们以这辆车为例。2档、3档、4档、5档、6档和倒档的传动比分别为1.96、1.324、0.977、1.054、0.844和4.4,最终传动比分别为8.82、5.595、4.396、3.555、2.983和14。可以看出,啮合的档位越高,最终作用在车轮上的阻力越小,档位越低,阻力越大,这就是啮合的档位低的原因。
所以,如果你在低档停车,即使不拉手刹车,车也不会打滑,相当于给车上了保险。如果手刹不牢固或者手刹损坏,也可以防止车子无法停车。另外,在北方寒冷的冬天,如果下雪后拉手刹,手刹拉线会结冰,手刹无法松开。如果我们在冬天雨雪过后不拉手刹,只是放入低档位,这种情况是可以避免的。
那么这种操作对发动机或者变速箱有害吗?很明确的告诉你:不!我觉得有很多人把车看得太重,不管做什么都会问会不会伤到车。事实上,汽车是一种非常耐用的工业产品。只要操作正常,就不会异常损坏,设计上也避免了对汽车有害的操作。以这次倒班操作为例。换挡到一档后,变速箱一档处于啮合受力状态,但这个静压对变速箱来说是小菜一碟,根本不会有任何影响。还有对发动机的影响,几乎为零,完全可以忽略不计。无论我们是否换挡,发动机的内阻都是存在的。我们只是用这个力在外面做功,但不会对发动机造成损失。
最后说说手动变速箱换挡和自动变速箱驻车在P位的区别。很多人把两者混为一谈,但他们的原则完全不同。自动变速箱的P挡停车是利用机械锁紧原理,将车轮和变速箱壳体锁紧为一体,从而实现锁车。只要锁止结构功能正常,这个锁止功能就会一直存在,不会受到发动机和变速箱的影响。手动变速箱的换挡是利用发动机的内部阻力做外部功,高度依赖于传动系统和发动机阻力。如果我们将变速器挂入空档或踩下离合器,这种效果将无效。更重要的是,作用力的大小与啮合的档位直接相关,档位越低,阻力越大。此外,发动机的内阻也直接影响作用力的大小。比如发动机泄漏压缩严重,内部阻力会大大减小,最后作用在车轮上的阻力也会减小,汽车可以停放的坡度也不会那么大。