自动档汽车等红灯挂空档究竟好不好?

开手动档汽车的人都知道,车子不动的时候必须挂空档。这是合理的,因为假如不挂空档,手动档的车轮跟发动机相当于是硬连接,车轮不动会把发动机给憋熄火的。

但是对于自动档车子,车子等红灯不动的时候到底有没有必要挂空档呢?据超哥了解,这样做的司机潜意识里大概都是担心不挂空档的话,发动机跟变速箱“较劲”,长久下去会把变速箱“憋坏”。

Lexus_LS460_Shifter

那到底会不会呢?下面我们先来搞清楚这一点:自动档车子在停止不动挂D档的时候,到底发动机的输出跑去哪里了?

这里先声明一下,“自动档”这个概念比较广泛(有多种不同的实现方式和构造),这篇文章讨论的是目前应用最广泛的那种带液力变矩器的自动变速器。而自动变速器原理里面最精华的奥妙之一,就在这个“液力变矩器” (Torque Converter)身上。

我们都知道车子点着火之后发动机是不停地运转的;但是车子总有不动的时候,因此发动机不可能直接跟车轮连接,中间怎么也得有一层“缓冲”。

这个缓冲机构不单止可以传递发动机力量,同时还可以化解两边转速不同(或者一边动另一边不动)的矛盾。在这里,“液力变矩器”就是专门负责这个事情的。

液力变矩器的工作原理很直观:它有一个输入端涡轮盘跟发动机连接(代表着发动机这一方),另外一个输出端涡轮盘跟变速齿轮组的一端连接(代表着车轮的那一方),然后中间灌满了液体。发动机运转的时候,输入端涡轮盘跟着转,涡轮叶片搅动液体,液体也因此流动起来,从而推动输出端的涡轮盘,起到传递力量的效果。大家不难明白:就算输出端涡轮盘完全不动(车轮不动),这套系统运作也没问题——就相当于输入端的涡轮叶片在不停地搅动一滩液体罢了。

看到这里你或许会说,靠液体来传递力量,这效率多低啊。没错,其实上面我描述的那套机械,严格来讲不叫做“液力变矩器”,而是叫做“液力耦合器”,因为从上面的描述也可以看出,它没什么“矩”可变的。

上面描述的液力耦合器,是用在早期的自动档汽车上面的。它除了传递力量的效率不高之外,还有个明显的毛病:因为输入端的涡轮盘的转速必定比输出端的涡轮盘要快,这会导致打在输出端涡轮片上的液体流速也比这个涡轮盘要快,因此有些液体的流动会“反弹”回去,产生一个负作用力在输入端的涡轮盘身上,相当于自己阻碍了自己的转动,削弱了发动机的有效输出。

这也是为什么在很多年前,汽车发烧友普遍看不起自动档的车子的原因——因为那个时候的自动变速箱的确不太给力。

但是人类智慧的潜力是无穷的。汽车工程师们很快就找到了完美的解决方案。这下子轮到液力变矩器出场啦!液力变矩器的基本结构必然包括这三个部件:

1. 泵轮(Impeller)
2. 导轮(Stator)
3. 涡轮(Turbine)

Torque_Converter

其中泵轮(Impeller)就是我前面说过的跟发动机连接的那个输入端的涡轮盘;涡轮(Turbine)是上面说的跟变速箱齿轮组连接起来的那个输出端涡轮盘。这两个部件的工作原理和我上面说的是一样的。

这个系统精妙之处在于中间夹的那个导轮(Stator),它的样子就是下面照片里面的那个物体。

Stator

这个导轮起什么作用呢?它上面的叶片的角度和液体流通的路线组合起来,刚好就能把从涡轮上面“弹回来”的那些液体的流向给反转180度。也就是说,那些原先反向流动的液体现在不单止不会阻碍泵轮的旋转,并且还会帮助它旋转!

这样就意味着:导轮上面的扭矩被增大了(不单止有发动机的输出,还加上了导轮送来的这股流体力量的协助),从而有更大的总体力量去带动涡轮。这是一个可以自我放大循环下去的流程,因此这也是为什么这套系统被称为“变矩”的原因:发动机输出的扭矩在导轮的帮助下,整体输出扭矩得到了放大。

上面说的这套扭矩放大的流程能够运作起来必须有两个条件:

1. 泵轮和涡轮之间的转速差足够大;
2. 发动机的输出扭矩要超过某一条界线。

当车子不动的时候,发动机处于怠速状态,这个时候它的输出是不足以让这套扭矩放大的循环持续下去的;所以这个时候就算涡轮完全不动(相当于车子完全静止),这套系统的工作状态其实就相当于泵轮在不停地搅和变速箱液,这是不会有任何磨损的。最多就是变速箱液会产生一些热量,但它会马上被变速箱的冷却机构带走,没有任何事情可以让你担心的。

因此对于自动档车子,平常等红灯的时候真的没必要挂空档,这对车子不会带来任何好处。更进一步,频繁挂空档甚至会损伤变速器:因为变速箱的齿轮机构里面,还会有一些小型的电磁离合器和制动器:它们是负责来控制在不同的档位工况下,哪些齿轮要动起来,哪些齿轮需要被锁死不动。

这些离合器/制动器的开合过程会产生磨损(自动变速器用得太久坏掉,多数都是因为这些离合器/制动器的磨损超过一定程度,失效了)。变速箱从D档转到空档,再转回D档这个过程,那些离合器/制动器要开开合合,磨损是少不了的啦。

因此等红灯挂空档这个习惯非但没好处,长久干下去还会造成变速器的早衰。事实上现在汽车技术已经这么发达,我们按照最简单最直观的方法去用车就可以了。假如你听说有什么很玄乎的做法,并且车子说明书里连提都没提过的话,那这些说法/做法基本上是属于“想当然”的胡咧咧,我建议不要在这上面折腾自己的车子。

 

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