相信很多朋友在买车或者和车友聊天的时候,都可能遇到过一个让人有点想不通的现象。
明明是同一款车,搭载着一模一样的发动机,就好比是同胞兄弟,心脏都一样强劲。
但是,一个匹配了挡位更多的6速自动变速箱,另一个则是相对传统的5速手动变速箱,按理说,挡位多,技术更新,应该更厉害才对。
可结果偏偏是,那个开着5速手动的哥们儿,在安全封闭的路段能把车速悠到每小时190公里,而你这台配置更高、价格更贵的6速自动挡车型,使劲浑身解数,车速表指针也就停在185公里那里,再也上不去了。
这事儿听起来确实有点违反直觉,多了一个挡位,怎么反而还跑得慢了呢?
其实,这背后并不是什么玄学,而是由变速箱自身的工作原理、设计取向以及一些物理特性共同决定的,咱们今天就把它掰开了、揉碎了,用大白话聊个明明白白。
首先,我们得聊聊一个看不见摸不着,但又实实在在影响着车辆性能的东西,那就是“传动效率”。
发动机负责产生动力,但动力要传递到车轮上才能驱动汽车前进,而变速箱就是这个传递过程中的关键中转站。
这个中转过程,并不是百分之百无损耗的,变速箱在传递动力的同时,自己也需要消耗掉一部分能量。
手动变速箱的结构相对来说非常纯粹和直接,它的内部主要就是几组大小不同的齿轮和一根根传动轴。
当你挂挡的时候,通过换挡杆操作拨叉,让相应的齿轮刚性地啮合在一起,动力就通过这些实打实的金属齿轮传递过去了。
这个过程就像你用一根铁棍去撬东西,力气的传递非常直接,中间的损耗极小。
目前技术成熟的手动变速箱,其传动效率普遍能达到95%以上,有些甚至更高,可以说是发动机动力的“忠实搬运工”。
相比之下,自动变速箱就要复杂得多了。
为了实现自动换挡的平顺和舒适,它的内部结构堪称一个精密的机械集合体。
其中一个核心部件叫做“液力变矩器”,我们可以把它想象成两个面对面放置的风扇,中间隔着一些特殊的油液。
发动机转动时,带动其中一个风扇(泵轮)旋转,这个风扇会搅动油液,利用油液的流动冲击力去推动对面的另一个风扇(涡轮),从而把动力传递给变速箱的齿轮部分。
这种通过液体作为介质的“软连接”方式,虽然能极大地缓冲换挡冲击,带来丝滑的驾驶感受,但能量在液体传递中必然会产生一部分损失,就像你隔着水去推东西总不如直接用手推来得实在。
而且,自动变速箱内部还有持续工作的油泵,用来建立油压驱动离合器和制动器进行换挡,这个油泵本身就需要消耗发动机的一部分功率。
当车速越来越高,发动机转速越来越快时,自动变速箱内部数不清的行星齿轮、离合器片等部件也都在高速旋转,搅动着粘稠的变速箱油,这些内部的运转摩擦和搅油阻力都会消耗掉更多的能量。
所以,同样一台发动机输出100匹的马力,经过手动变速箱这个“高效快递员”之后,可能有95匹马力到达了车轮;而经过自动变速箱这个“流程繁琐的管家”之后,可能就只剩下不到90匹马力了。
在日常驾驶时,这点差距或许不明显,但在冲击极限速度,每一匹马力都至关重要的时刻,这点动力损耗的差异,就足以拉开那每小时5公里的差距。
其次,也是最核心的一点,就是变速箱齿比设定的不同。
我们要明白一个基本原理:一辆车的最高速度,是在发动机输出的驱动力刚好与车辆行驶时遇到的总阻力(主要是空气阻力)相等时达到的。
要想让车速最高,就必须让发动机在它能够输出最大功率的那个转速点上工作,并且此时的挡位要能让车辆达到最快的速度。
这就像跑步,你得在自己体力最巅峰的时候,用最合适的步幅,才能跑出最快的成绩。
现在我们来看看6速自动变速箱。
它的第6个挡位,在设计之初,工程师赋予它的首要任务通常是“省油”和“舒适”,我们称之为“巡航挡”或者“超比挡”。
它的齿比设定得非常小,目的是让车辆在高速巡航时(比如每小时120公里),发动机能以一个很低的转速(比如2000转)运行,这样既省油,发动机噪音也小。
但这个设计的“副作用”就是,当你挂在6挡上想冲击极速时,问题就来了。
随着车速的提升,空气阻力会呈平方关系急剧增大,当车速达到比如185公里时,你可能发现发动机转速才3000多转,离它6000转的最大功率点还差得远呢。
在这个转速下,发动机虽然还有潜力,但它输出的扭矩经过这个“省油”的6挡放大后,已经不足以克服当时巨大的空气阻力了,车速自然就上不去了。
这就好比你用一根很长的杠杆去撬一个很重的东西,虽然省力,但是你手移动了很长距离,东西才动一点点,效率很低。
那有人会说,我降到5挡行不行?
当然可以。
降到5挡后,齿比变大了,发动机的动力被放大的效果更明显,驱动力瞬间增强,车子可能还会继续加速。
但是,自动变速箱为了换挡的平顺性,挡位之间的齿比通常设计得比较绵密。
这个5挡的齿比可能又有点“过”了,导致发动机转速攀升得非常快。
你可能油门到底,车速刚到180公里,发动机转速就已经“嗷”地一声冲到了6500转的红线区,触发了断油保护,转速无法再上升了。
这就等于说,6挡没力气,5挡又“气太短”,两个挡位都无法让发动机的“最大功率点”与车辆的“极限速度点”完美地对应上。
而5速手动变速箱的情况就不同了。
它的最高挡,也就是5挡,设计定位往往更加均衡,它既要考虑高速巡航的经济性,也要兼顾一定的动力输出能力。
它的齿比设定,很可能就恰好落在了那台6速自动变速箱5挡和6挡之间的一个“黄金分割点”上。
当驾驶员挂上5挡全力加速时,这个恰到好处的齿比,能够让发动机的转速与车速同步、顺畅地攀升。
最终,当车速达到190公里时,发动机的转速也正好来到了它最大功率输出的那个“巅峰时刻”,比如6000转。
在这一点上,发动机用尽了全力,输出的驱动力也刚好和巨大的空气阻力形成了平衡,车辆达到了它物理上的真正极限。
这种完美的匹配,就像是一位顶级的运动员找到了最适合自己的节奏,将体能百分之百地转化为了成绩。
最后,还有一个影响相对较小,但也无法忽略的因素,那就是车身重量。
由于自动变速箱结构复杂,零件繁多,它的体积和重量通常都要比同级别的手动变速箱大不少。
同一款车,自动挡版本比手动挡版本重上几十公斤是很常见的事情。
这几十公斤的重量,在日常城市里开开停停,你可能完全感觉不到。
但是在挑战极速这种压榨车辆每一分性能的工况下,它就会成为一个不可忽视的负担。
更重的车身意味着轮胎需要承受更大的压力,这会轻微增加轮胎与地面的滚动阻力。
在时速接近190公里的临界点,驱动力和阻力已经无限接近,任何一点点额外的阻力,都可能成为压垮骆驼的最后一根稻草,让车速无法再往上提升哪怕一公里。
所以,自动挡车型天生多出来的这点“体重”,也在无形中给它的极速表现拖了后腿。
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