【说客】换挡顿挫感原因分析

路边

　　
　　（本文代表我个人观点，仅供读者参考。温馨请求：驾车时勿将垃圾抛出窗外）
　　很多车友开车时都遇到过顿挫，我开车时偶尔也遇到。前几天开始写这篇关于顿挫原因分析的文章时，基本是通过理论分析的思路展开的。今天早上准备发表时心里有点纠结，还是开车去实际体验一下顿挫感、仔细观察发生顿挫时的发动机转速、行驶速度和挡位之间的关系。说也奇怪，刚开始不断地起步-进挡-换挡，怎么也不出现顿挫，反复几次都有点失望时出现了一次，只好停下车后边抽烟边回忆当时的变化。再次启动后就可以重复出“顿挫”现象了。
　　引起“顿挫”的原因究竟是什么？我们可以通过驾驶方法的改进避免发生顿挫吗？让我们通过分析汽车、发动机和变速器（以手动挡为例）三者在运动时的具体状态来寻找出问题的原因。
　　

　　1、发动机与整车之间的动力“对接”
　　汽车起步后，我们通常使用“加油提速-升挡-加油提速-升挡…”的方式逐步把汽车速度提升到正常行车速度。这个过程是一次一次把从发动机到车轮的整个动力传输链从变速箱的结合齿轮处断开（专业的说法是发动机动力断层），再进行重新结合。
　　我们可以把汽车动力的传输过程分成前后两段，前段从发动机曲轴到变速箱的输入轴齿轮为止，后段从变速箱的输出轴齿轮开始到车轮。前后两段依靠输入轴齿轮和输出轴齿轮结合形成一条完整的动力链。
　　当汽车以某个挡位和时速行驶时，动力链的前段和后段转速和扭矩是相匹配的（或者是一致的）。每次换挡时，我们做的一组动作是：左脚踩离合器（断开动力链）的同时右脚松开油门；然后退挡-上新挡（一脚法），或者松开离合器后再踩下离合器的同时上新挡（二脚法），松开离合的同时加油。整个换挡过程是把原有的动力链先分开，再以新的组合方式进行连接。我们来分析一下这个过程中前段和后段的动力链发生了什么变化。
　　2、转速、输出扭矩与挡位齿轮结合的关系
　　发动机转速、行驶速度和挡位三者是互相匹配的，维持这种关系平衡的是发动机输出的扭矩。我们通过换挡时发动机转速和输出扭矩的变化来寻找问题的根源：
　　（1）换挡前后的发动机转速变化：
　　这里用网友“火星散人”计算的某车型行驶速度-发动机转速-挡位对照表进行分析：
　　

　　当车速=30km/h，对应的各挡位转速分别是：1挡转速=3484rpm、2挡转速=1893rpm、3挡转速=1341rpm、4挡转速=1002rpm。如果此时是2挡行驶，需要换成3挡，我们在踩下离合器退挡时带来的变化是：汽车在空挡状态下以惯性方式继续滑行、发动机转速下降、动力链的前段和后段处于分开状态；接着我们推上新挡位松开离合器时可能在动力链的前段和后段出现下列变化：a、当发动机转速下降到1300rpm左右时，上3挡（30km/h匹配转速是1341rpm）、松开离合器时不发生顿挫；上4挡（30km/h匹配转速是1002rpm）、松开离合器时不发生顿挫。b、当发动机转速下降到1000rpm左右时，上3挡、松开离合器时发生顿挫、发动机转速跳到1300rpm左右；上4挡、松开离合器时不发生顿挫（发动机转速维持在1000rpm左右）。
　　由此可见，升挡过程是通过新挡位的齿速比重新建立一个新的行驶速度和发动机转速匹配的过程。如果结合时发动机转速过低，汽车总动力链需要消耗一定的动力把发动机转速拉高到与挡位匹配的转速范围，损耗的动力和发动机的反作用力会导致车速突然减慢（顿），新的动力链建立后发动机的输出动力又使车速突然变稳（挫）。两个过程加在一起就是我们感受到的“顿挫”。还有一个问题，就是车速变慢的过程很短暂，如果此时的发动机输出扭矩不足以支持整个动力链的驱动力需要，车速只会“顿”一下后继续减慢，不会出现再“挫”一下的感觉。所以，我们还需要探讨另一个变化：前后两段动力链的扭矩变化。
　　（2）换挡时变速齿轮结合处的扭矩变化
　　发动机在不同转速和负荷时的输出扭矩是不同的。当整车动力链被断开后（踩离合器退挡），新的动力链尚未建立时，前段动力链和后段动力链是分离的，汽车靠惯性行驶；新挡位齿轮结合时前段动力链的输出扭矩大小决定了结合时的平顺度。我们以捷达为例（可查到的参数相对全一些）来计算汽车在30km/h需要克服的阻力和发动机在不同挡位时的转速所输出驱动力（扭力）具体比较一下。
　　

　　这是捷达车搭载的1.6L发动机的扭矩曲线图。全负荷条件下发动机在1000rpm时输出的最大扭矩=122N・m、1500rpm时=131N・m、2000rpm时=138N・m，根据前面说客里介绍的驱动力计算公式计算出相应转速下的最大驱动力和20%的最大驱动力是：
　　

　　捷达车在30km/h时的行驶阻力（二个乘员，无坡度路面）=16.626kgf，表中显示的各挡位对应转速下的20%最大驱动力均超过捷达车的行驶阻力。当换挡时变速箱齿轮结合瞬间，发动机在新的挡位匹配转速下所提供的扭矩形成的驱动力足以使行驶速度重新稳定，所以会出现一个“挫”的感觉。
　　现在车辆的发动机低转速时扭矩输出都得到了很好的提升，车辆行驶时，发生拖挡后导致熄火的情况越来越少。如果我们在驾驶时稍微修正一下换挡习惯，就可以很好的避免出现顿挫现象。我根据自己的驾驶经验提几条建议供大家参考。
　　4、换挡操作建议
　　目前汽车的动力配置出现多元化趋势，即使同一款车型的不同动力配置之间换挡时也可能存在区别。这里提出的建议带有选择性，可以根据具体车型寻找相对合适的解决方法。
　　（1）调整换挡转速
　　大家在驾校中学习的换挡方法之一是先把转速提高到2000rpm再换挡，根据我们前面的分析有的车型发动机达到这个转速时输出的扭矩对于行驶中的汽车所需动力相对过高，可能发生顿挫，所以需要适度降低换挡时发动机的转速，比如提高到1500rpm时换挡。对于大排量或者低转速扭矩很好的发动机来说甚至可以在1000-1200rpm的低转速下换挡也不会顿挫，对提速的影响也不大。所以，经常遇到换挡出现顿挫的车友可以试试调整（降低）换挡时的发动机转速，寻找到一个既可以平顺入挡，又不影响继续提速的发动机转速。
　　（2）调整进挡次序
　　规范的进挡顺序是依次递进式，也就是1-2-3-4-5的方式。如果在某些情况下采用跳跃式进挡也可以避免顿挫现象，比如2挡时把发动机转速拉高到2000rpm直接换4挡、3挡时直接换5挡。这里依据的是动力链的前段输出扭矩和后段扭矩需求大致匹配的原理，通常在高速路和路面较平的状况下提速时用的多一些。
　　（3）缩短换挡时间
　　如果采用以前的二脚法换挡（先踩离合退挡、再踩离合上挡）需要的换挡时间较长，会导致发动机转速下将过多而导致顿挫。采用一脚法（踩离合后退挡和上挡连续进行）可以缩短整个换挡时间，发动机转速下降较少可以避免顿挫。半联动状态会导致离合器轴承与离合器压片磨损加速，最后导致离合器无法分离，所以，尽量少使用半联动。一脚法时间过长也会加重上述部件磨损，换挡时动作应该尽量快。
　　（4）换挡时轻顶油门
　　换挡时踩油门很容易发生发动机高速空转，不踩油门又会出现发动机转速下降过快出现顿挫。对于发动机低转速扭矩略差的车型来说，换挡时可以轻轻顶住油门，既不会发生高速空转、也可以避免因转速下降过快出现顿挫。
　　（5）注意路面和负荷情况进行调整
　　在上坡路面汽车行驶阻力增加，换挡转速也需要提高；负荷大时同样需要换挡时的发动机高转速时再换挡就不会出现拖挡；相反下坡路面提速时换挡就可以采用跳跃式换挡。由于行驶条件不同，换挡时需要根据具体情况来进行调整。
　　（6）通过松开离合器的时间进行调整
　　在换挡时也可以采用短暂半联动来避免出现顿挫和拖挡。原理是通过变速箱齿轮间的部分接触对动力链前段和后段的转速与扭矩进行匹配，全部松开离合器后整个动力链已经完全协调了。
　　这些分析和建议仅代表我个人看法，如果有错误尽管拍砖。大家有更好的解释和方法也请提出来，我再修改时放到文中供需要的车友参考。