Tại sao truyền 5 và 6 tốc độ thường cần các tỷ số truyền khác nhau?

Subaru WRX 2013 của tôi có một hướng dẫn 5 tốc độ, và tôi mong muốn nó có bánh răng thứ 6 khi bay trên đường cao tốc.

Một người bạn có Subaru STI 2012 với số sàn 6 cấp và tôi nhận thấy chiếc xe của anh ta chạy qua bánh răng nhanh hơn để đạt được tốc độ tương tự.

Ở tốc độ 3300-3500 RPM, WRX không thể đạt được số dặm khí tốt hơn bằng cách giữ nguyên tỷ số truyền 5 tốc độ, trong khi thêm một thiết bị bổ sung để giảm RPM xuống 2800-3000?

tl; dr: các tỷ số truyền khác nhau là một tính năng, không phải là lỗi. Một số xe sử dụng nhiều bánh răng để tăng tốc, một số sử dụng chúng để tiết kiệm xăng hơn. Bạn không thể làm cả hai.

Ở tốc độ 3300-3500 RPM, WRX không thể đạt được số dặm khí tốt hơn bằng cách giữ nguyên tỷ số truyền 5 tốc độ, trong khi thêm một thiết bị bổ sung để giảm RPM xuống 2800-3000?

Bạn đã bộc lộ sự đánh đổi kinh điển trong việc truyền tải. Chúng tôi muốn có được chuyển động quay của động cơ để chuyển thành chuyển động quay của các bánh xe. Thật không may, động cơ có tốc độ quay tối đa (đường dây đỏ là có lý do).

Các bánh răng trong truyền động thực sự chỉ là bội số trong phương trình vận tốc quay.

Đầu tiên, một bức tranh:

Trong hình ảnh này, bạn có thể thấy rằng bánh răng A lớn hơn (được điều khiển bởi động cơ) đang lái bánh răng B nhỏ hơn (được sử dụng để quay các bánh xe). Vâng, tôi biết rằng có nhiều bit hơn sau thiết bị này nhưng vì mục đích thảo luận, hãy quên các ổ đĩa cuối cùng, v.v.

Trong ví dụ này, bạn có thể thấy rằng mỗi vòng quay của bánh răng A dẫn đến hai vòng bánh răng B. Điều này có nghĩa là tỷ lệ bánh răng là 1: 2 hoặc 0,5. Nếu bạn có thiết bị này trong xe hơi, bạn có thể hành trình ở những vòng quay rất thấp trên đường cao tốc (nhưng bạn sẽ không bao giờ lên được một ngọn đồi!).

Nói lại, bằng lời:

Một bánh răng tỷ lệ thấp sẽ biến lốp xe ô tô một số lần thấp cho mỗi vòng quay động cơ. Một tỷ lệ cao sẽ quay xe nhiều lần trên mỗi vòng quay động cơ. Do đó, tỷ số truyền cao ở đầu cuối cho phép tốc độ tối đa cao. Điều đó cũng có nghĩa là, ở tốc độ đường cao tốc, động cơ quay ít hơn trên mỗi mét đường. Ít vòng quay hơn == ít xăng bị đốt cháy mỗi giây.

Lưu ý: đôi khi bạn sẽ nghe thấy bánh răng "ngắn" và "cao". Bánh răng ngắn là bánh răng tốc độ thấp (có tỷ số cao) và bánh răng cao dành cho tốc độ cao (với tỷ lệ thấp). Sự đảo ngược của thuật ngữ này là một trong những niềm vui lớn khi cố gắng thảo luận về việc truyền tải.

Tuy nhiên, tỷ số truyền cao có lợi thế cơ học thấp hơn. Điều này có nghĩa là việc tăng tốc xe khó hơn (lốp xe phải quay nhanh hơn để khiến xe đi nhanh hơn). Một tỷ số truyền hiệu quả nhiên liệu cũng không phải là một tỷ số truyền vui vẻ (ít zip).

Khi bạn thực sự muốn tăng tốc nhanh chóng, việc thêm các tỷ số truyền xuống thấp (giả sử là sáu tốc độ thay vì năm tốc độ) cho phép bạn giữ lợi thế cơ học cao hơn trong thời gian dài hơn.

Tuy nhiên, nếu bạn tập trung vào hiệu quả nhiên liệu, bạn cũng có thể sử dụng hiệu quả năm tốc độ và đặt một thiết bị thực sự thấp lên hàng đầu để bay trên đường cao tốc. Điều này sẽ giúp số mpg của bạn tăng lên nhưng sẽ cực kỳ không thú vị (thậm chí bạn có thể ở dưới số vòng quay tối thiểu cần thiết để quay turbo).

Quay lại với những chiếc xe cụ thể trong câu hỏi:

Từ việc xem xét tỷ lệ bánh răng WRX so với STI, rõ ràng WRX có tỷ lệ bánh răng thứ nhất và thứ hai thấp để bạn chỉ phải thay đổi một lần để đạt 60 mph. Đây hoàn toàn là một nỗ lực để tối ưu hóa thời gian 0-60 (tiếp thị. Thở dài). Trong sáu tốc độ STI, các tỷ số truyền của năm bánh răng đầu tiên được đặt cách đều nhau giữa các tỷ số truyền của bốn bánh răng đầu tiên của WRX. Điều này có nghĩa là STI sẽ không cảm thấy rằng thông qua thứ nhất và thứ hai mà năm người tăng tốc của chúng tôi phải lao động. Ngay cả bánh răng thứ sáu của STI vẫn có tỷ lệ cao hơn bánh răng thứ năm của WRX. Du lịch trên biển sẽ không thoải mái nhưng bạn sẽ có thể tăng tốc tốt hơn từ 50 dặm / giờ lên một số cao hơn ....

Hầu hết các phương tiện sẽ chỉ có một hệ thống vượt tốc duy nhất, trong đó phần thứ hai đến bánh cuối cùng sẽ là tỷ lệ 1: 1 (hoặc một cái gì đó gần nó). Điều đáng chú ý ở đây là các hộp số 6 tốc độ củaecec (được sử dụng trong Camaro, Viper, Corvette, Mustang và các loại khác) có bộ tăng tốc gấp đôi.

Mục đích chính của nhiều bánh răng là cho phép chiếc xe ở trong phạm vi mô-men xoắn / hp để đánh đổi để đạt được mức tiết kiệm nhiên liệu. Nhiều bánh răng hơn có nghĩa là động cơ có thể được điều chỉnh để hoạt động tốt nhất ở dải vòng tua nhỏ hơn. Chẳng hạn, với nhiều bánh răng hơn, phạm vi vòng / phút được đề cập có thể là từ 1500-2250 vòng / phút thay vì 1000-3000 vòng / phút (đối với các hoạt động bình thường ... chúng tôi không bao gồm lái xe có tinh thần ở đây). Nếu nhà sản xuất điều chỉnh cho phạm vi nhỏ hơn, họ có thể nhận được nhiều hơn từ động cơ trong khi duy trì hiệu quả nhiên liệu tốt hơn. Với phạm vi rộng hơn, động cơ phải có khả năng thực hiện trên phạm vi hoàn chỉnh, do đó, giai điệu phải được thực hiện để phù hợp.

Hầu hết các phương tiện sẽ không có hệ thống tăng tốc gấp đôi vì chúng không có mô-men xoắn để duy trì tốc độ ở RPM thấp hơn. Cho một động cơ 4 xi-lanh, trong khi có công suất hp lớn ở tốc độ cao hơn, không có mô-men xoắn cần thiết để đẩy thành công một chiếc xe nếu nó được điều khiển ở tốc độ 1500 vòng / phút ở tốc độ 70+ dặm / giờ. Chiếc xe sẽ cần phải được thả xuống một thiết bị để chứa, hoặc động cơ sẽ được gắn với người lái xe đạp trên bàn đạp ... cả hai sẽ đánh bại mục đích có nhiều bánh răng ở nơi đầu tiên ... đó là để đạt được số dặm nhiên liệu và khả năng lái xe.

Trong hầu hết các xe định hướng thể thao (và kéo nặng), điểm quan trọng của thiết bị truyền động phụ là giữ cho động cơ hoạt động giữa đỉnh mô-men xoắn và cực đại HP. Do đó, hầu hết các mẫu xe là mô hình cơ sở sẽ có số sàn 5 cấp (hoặc tự động 3 tốc độ), trong khi các phiên bản thể thao hoặc hạng nặng sẽ có nhiều bánh răng hơn để lựa chọn.
Nhiều hộp số 6 tốc độ có tỷ lệ số 1 (có lẽ thấp hơn) và số 6 (có lẽ là cao hơn) tương đối giống nhau so với 5 tốc độ truyền của chúng. Nếu bạn muốn trải qua nỗ lực, bạn có thể thay đổi tỷ lệ ổ đĩa cuối cùng hoặc kích thước lốp để đi nhanh hơn một chút với tốc độ động cơ nhất định.

Xe tải bán có 10-18 bánh răng vì chúng cần có thể duy trì tốc độ RPM hoàn hảo để có được mô-men xoắn cực đại, và để có thể lên bánh răng tiếp theo (trong khi xe tải đang chậm lại) và vẫn gần hoàn hảo . Trên thực tế, việc truyền bán thường là 2 lần truyền liên tiếp và rất chú ý đến tỷ lệ truyền cuối cùng để cả hai truyền đều ở tốc độ 1: 1 ở tốc độ 60mph và động cơ đạt tốc độ RPM hiệu quả nhiên liệu cao nhất . phải trải qua một bộ bánh răng, một số bị lãng phí dưới dạng nhiệt và hầu hết các truyền trong bất kỳ thiết bị nào ngoại trừ thứ 4 tất cả năng lượng phải truyền qua bộ HAI .. giờ được nhân với 2 lần truyền và bạn có thể dễ dàng mất 30% năng lượng (và do đó tiết kiệm nhiên liệu)

Cuối cùng, chỉ vì động cơ của bạn không quay nhanh vì không đảm bảo nó sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn .. thông thường, động cơ càng cần nhiều mô-men xoắn thì càng cần nhiều nhiên liệu cho mỗi thể tích không khí, giảm hiệu quả nhiên liệu, và các bánh răng cao hơn sẽ làm giảm tốc độ động cơ của bạn, nhưng tăng tải cho nó và nó sẽ không tăng tốc nhanh như vậy.

TANSTAAFL .. Không có gì gọi là bữa trưa miễn phí

Nếu bạn có 20 bánh răng, bạn sẽ phải "rút ngắn" từng bánh răng (tỷ lệ) để "khớp" với bánh răng mà nó đến và bánh răng đang đi.

Vì vậy, bạn đi qua "bánh răng nhỏ hơn" nhanh hơn (nhiều bánh răng hơn).