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 檔車的最基本概念 - 檔位和引擎轉速

向下 
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靠你了

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發表主題: 檔車的最基本概念 - 檔位和引擎轉速   周四 7月 23, 2009 11:35 am

引擎轉速和引擎輸出力量的關係:

一顆引擎的出力,通常都是隨著轉速的增高而增大力量。但依引擎設計用途的不同,最大馬力或扭力發生的轉速域就會不同,並不是在引擎容許的最高的轉速時就有最大的出力。一般商用車或是休閒車種,會設計成最大馬力或扭力出現在中低轉速域,讓低轉速時就能有較大的力量, 以求取騎乘之便利性。而賽車、仿賽車或其它運動取向的車種,就會將最大馬力或扭力設計在中高轉速域才出現,如此可得到最大的引擎出力。但是對這樣的引擎形式而言,操作者必需有一定的操作技術,才能夠隨時的配合檔位將轉速維持在高轉速區域,進而發揮其力量。這在日常的使用上來講操作較為複雜,便利性就較差,而且對一般使用者而言也無法發揮其作用。



二行程引擎的"二次曲線:

一般都知道二行程引擎出力會比同排氣量的四行程引擎來得大,但實際上這是單指最大輸出而言。四行程引擎在引擎轉速和動力輸出關係比較接近線性,動力輸出較為平滑穩定。二行程引擎的引擎轉速和動力輸出關係就蠻特別的,在中低轉速域轉速增加時,動力輸出增大的幅度很小,到了接近最大動力輸出轉速之前一段轉速域則瞬間大幅提高,這就是所謂的二行程引擎的"二次曲線"。所以四行程的車在低轉速時動力輸出較二行程飽滿,低轉速行駛時較為輕鬆順暢。二行程的車在低轉速時騎起來像老牛拖車,但只要一上中高轉速,動力就傾盆而出。這樣的動力特性讓二行程較難輕鬆操駕,但卻也是它迷人的地方。只要有一定的操作技術,能夠控制檔位隨時維持在高轉速區,就可得到源源不絕的強大動力。所以二行程引擎的"二次曲線"可是二行程車的騎士一定要去認識的觀念喔!

為了彌補低轉速動力的不足,在一些二行程車上常可見到一些補助的裝置,如早期的ATAC,近年來的RC閥,或目前國產車上看不到的PGM等等,都是針對二行程這種引擎特性點所作的加強。



引擎轉速及齒輪比的觀念:

大家對腳踏車的齒輪作用方式一定都很瞭解,就用這來作例子吧!騎腳踏車時,雙腳對踏板出力,經由齒輪的變換將力量傳至後輪;汽機車上則是由引擎出力,再經由變速箱各檔位的齒輪再傳至後輪,腳踏板旋轉的轉速,就相當於汽機車的引擎轉速。前後齒輪齒數的比例,也就相當於汽機車的齒輪比。齒輪比的數值"高",就相當於腳踏車的前齒輪較小,後齒輪較大的情形。爬坡、加速時較輕鬆,但容許的最高速度較低。齒輪比的數值"低",就相當於腳踏車的前齒輪較大,後齒輪較小的情形。爬坡、加速時較費力,但容許的最高速度較高。

如果你已瞭解引擎轉速以及齒輪比高、低所代表的意義,就請繼續看下去吧!



初談"拉轉速":

有些檔車的初學者會抱怨車子加速慢或跑不快,也真的有初學的朋友說騎車況正常的FZ/R150極速只能到80km/h!事實上這並不是車子本身的問題,而只是沒有"拉轉速"的觀念而已。

雖然一般來說檔位打越高時車能跑得越快,但這僅僅是在引擎的最高容許轉速下各檔位能達到的最高速度不同,並不代表直接打上高檔位就能享有更高的速度。越高的檔位齒輪比越低,可以允許的最高速度越快,但加速也就越慢。就好比騎變速腳踏車在很低速時就打上高檔,這時騎起來非常費力,也沒辦法快速的提高腳踏板旋轉的速度來換取更高的速度。這樣一定不會比先在低速檔把腳踏板踏得快了,再打上高速檔來騎更快達到高速。對引擎來說也是一樣的,先撇開前面所提到引擎不同的出力特性不談,在高檔位的情況下引擎要從低轉速要爬升到高轉速就必須花更長的時間,除非引擎出力無限大,或是路真的宇宙無敵長,否則在一般的情況下,引擎的出力有限,一般能遇到的直線路段長度也都有限,在這種情況下不想辦法提高加速度,就不可能有足夠的時間能達到極速。這就是有些人會懷疑車為何無法騎到正常極速的原因所在。

再舉個極端的例子:
在負載較高的情況下,比如說載人、爬山,這時較高的檔位就不一定能有更高的速度。比如說爬個30度的斜坡,最高極速就可能只能發生在一或二檔!(再想一下騎腳踏車爬山時的情形就容易瞭解了)

由此可知並不是早早往高檔位打就能跑更快速度,也不見得越高的檔位就能跑越快,檔位的選擇一定得視速度和負載的高低來作適當的配合才行。在速度低、負載高,又想要有更快的速度/加速度時,就必須延後升檔的時機,在更高的轉速域升檔才能達成。這就是本篇所要說的重點,也就是我所說的"拉轉速"啦!這"拉轉速"的觀念可是騎檔車的人一定都得知道才行的。粉重要的喔!

"理論上"來說,轉速拉得越高,越晚昇檔,加速就可以越快,也就更能在一定長度路程內達到極速。而"實際上"來說卻不是轉速拉得無敵高,就可以跑得無敵快喔!這又是什麼原因呢?往下看下去吧!


(p.s.原本我是習慣講"進檔"的,但"進檔"還有"入檔"的意思,所以這邊還是都講"昇檔"好了,免得搞混了。)



昇檔後轉速降低的現象:

中間先插撥這一段,免得底下講不下去。

由於打檔車各檔位間的齒輪比是有一定差距的,並不是像無段變速系統般平滑的變化傳動的比例,以一般在昇檔之際若不計離合器的滑動狀態及其他因素,引擎的轉速就會因兩檔間齒輪比之間差距的影響而有若干幅度的降低。在底下的文章中,我一律將這現象稱為"轉速往下掉"或"轉速損失";轉速降低的幅度大的情況就稱為"轉速掉得多"或"轉速損失得多";轉速降低的幅度小的情況就稱為"轉速掉得少"或"轉速損失得少";這樣說明起來會方便些。



最佳昇檔時機?

我現在講的最佳昇檔時機,純就以求取最快加速,或最快極速而言。其它的例子,比如說不想讓轉速太高,就早點往高檔位打。諸如此類的情形就暫不在這邊討論。

前面有提到"拉轉速"的觀念,聽起來好像是只要在引擎容許的最高轉速內(只要引擎不爆掉^_^),把轉速拉越高就可以跑越快,不是嗎?

實際上最佳的昇檔時機並不是完全如前面所說是"轉速拉越高越好",而"通常"是在引擎發生最大出力時的轉速域。(記得一開始所說引擎在各轉速的出力不同的觀念吧?)這時候引擎的出力最大,升檔後損失的轉速會最少。*註1 升檔後損失的轉速較少的話,相對的要再次拉到高轉速的時間就更短,可以得到的加速也就更快。若過了這個出力最大的轉速域還不升檔的話咧,因為引擎出力開始減低,轉速爬升(加速)就會變慢,且升檔後損失的轉速就會較多,也有可能掉到比在最高出力轉速就換檔還要低的轉速。此時就得用比前一檔慢的加速度,多花上這一段加速的時間的差距,才能補回這段轉速的損失,這樣的話加速反而會變慢。所以說,並不是轉拉得越高就越好。

但是咧,卻又也不見得在引擎發生最大出力時的轉速域升檔就是最快的,(唉呀,我怎麼老反反覆覆咧?)如果升檔之後檔位的齒輪比差太多,升檔後轉速就會掉很多。之前若是選擇了不升檔繼續拉高轉速,雖然引擎出力有下降,若下降的幅度不大的話,此時的加速就會比升檔後轉速掉得太低再慢慢拉回來要來得快,這種情況就寧可在原檔位多拉高點轉速再昇檔會較快些。

至於應該在最高出力的轉速域昇檔,還是再往上多拉多少轉速域再換?這樣的問題,就要去參考引擎在各檔各轉速域的出力曲線而定。看看過了最高出力後引擎出力下降的幅度,若超過最高出力的轉速後動力曲線下降不多的話就可以考慮繼續拉轉速,若超過最高出力的轉速後動力曲線迅速往下掉,那直接進檔可能會好些。一般人很少這麼閒去查這東東,目前國內的車種也不容易有這資料,而且原廠的引擎出力曲線圖不見得就和實際的每部車相符,所以這東西如果有的話是最好,可以看一下當作參考。實際上可以直接依自己對一部車騎乘的經驗而定,可試試在同一檔位持續拉高轉速而不換檔,直到感覺到加速變慢時,(或看時速表的上升速度就可以啦)記下這時的轉速域大約的範圍,然後再和在這轉速前就換檔所得到加速度來比較。熟悉了之後就大概能知道自己的車在各檔位最佳的進檔時機。若是很熟練的人通常跳上別人車換了幾次檔後,心裏就大概會有個底了。

最高轉速和最大出力轉速相近的引擎,在拉轉速方面來講明顯就有較大的優勢。這也正是賽車和運動取向車種會採用此類型引擎的原因所在。


註1:
關於前面提到的"引擎最大出力時轉速會掉得最少",又要舉腳踏車的例子來解釋了(怎麼又是腳踏車啊?^_^),騎變速腳踏車時,兩檔間齒輪比的差距是固定的,若用持續以較大的力量踩踏板時,升檔後會覺得踏板突然變重,踩踏板旋轉的速度卻不會慢很多;若只是輕輕踩踏板的話,升檔後會覺得踏板突然變很重,踩踏板的速度也會突然慢很多,甚至突然踩不動了。這或許可以說明為何引擎在高出力時轉速掉比較少吧?
按這裡跳回前面"*註一"的地方



何謂"超比檔"?

再來講講"超比檔"的觀念。
超比檔在汽車上常見,通常叫作OD(over drive?),或叫"旅遊檔"、"巡航檔"等。機車上也有,像RZR/X 135(追風)的第六檔就是了。超比檔是幹麻的咧?它就是提供了一個特殊的最高檔位,這個最高檔位和一般車種的最高檔位的齒輪比相較起來要來得低上許多,對這樣的檔位來說,就可以用較低的轉速,來得到同樣的速度,在長途旅行或定速巡航時因引擎轉速低,就能更省油,低轉速的引擎震動也小,較為舒服。對長途旅行或定速巡航時是蠻好用的一個設計。

以下有些東西和汽車較有關,但這觀念是共通的,還是有必要講一下。最後會講機車的部份,還是請耐心看下去吧!

在自排的汽車上通常都會有個OD檔切換的按扭(或開關),這是控制自排系統打到最高檔後要不要再打上超比檔。有些汽車車主把這按紐(超比檔)稱為"省油檔",對於這種講法應算是有點對又不太對。這些車主會以為只要把OD開關打開就能更省油,因為那是"省油檔"嘛!(那還作開關幹麻?)事實上比如說在市區走走停停的狀況,若開了OD讓它有打上超比檔的機會,因為齒輪比實在太低,在低速要加速十分費力,且自排車降檔反應又較慢,除非是手排車自己知道要降檔或自己懂得手動控制自排,在這種情況用OD不但不能省油,反而更耗油。
所以稱超比檔為"省油檔"是不太合適的。

還有人管OD檔叫"超車檔",這也許是因為有些人習慣開車一直把OD檔開著,(如前面所說,這是不太好的習慣)
然後發現要超車時只要按下OD檔(把OD解除)加速就會變快,所以就認為OD就是超車、加速專用的,因而產生這種說法。事實上我們由一開始的說明就可以知道,OD的作用是超比,並不是提供降檔加速,按掉OD不過是控制"不"使用OD,強制使用正常齒輪比的檔位而已,所以這樣的講法也是不太對的啦。

那"超比檔"和我們騎機車究竟有什麼關係咧?
我是認為對騎打檔車人來說,還是有必要瞭解一下超比檔的原理和作用,這對於某些車種的操作上來講是很有幫助的。例如前面有說RZR/X 135的第六檔是超比檔,以前就常有人提出這樣的問題:為何RZR/X在第六檔的極速反而沒有第五檔來得快?(極速出現在第五檔,打上六檔之後反而速度降低)這就是因為它在第六檔使用了超比檔的設計,使用的是超低的齒輪比,如此一來在六檔時引擎的動力相對於齒輪比而言,在高負荷的情況下就顯得不足,所以在這車上的極速就常常是發生在第五檔,而非第六檔。除非路真的有夠長,允許在第五檔的時候慢慢的把轉速拉到最高再打上六檔,讓打上六檔時的轉速能夠先衝高一點,或是剛好某部車的引擎超級有力、或者下坡、順風等等的狀況,這樣才比較有可能讓六檔跑出極速。



何謂"細密齒輪比 "?

看了前面的一些觀念說明,是不是對"拉轉速"、升檔時的"掉轉速"..等等的一些觀念心裏都有個底了呢?如果你跟我一樣,特別喜歡引擎紅線區邊緣的快感,就不要錯過這篇"細密齒輪比"的說明喔!

什麼是"細密齒輪比"呢?我是習慣將"細密齒輪比"簡稱為"密齒比",簡單的來說,就是使用密齒比設計的車,每個檔位之間齒輪比的差距會較一般車種的設計來的小。這也是一種幾乎只會用在賽車、仿賽車上的齒輪配置方式。

細密齒輪比有何優點?由於密齒比的設計讓每一檔的齒輪比差距較小,所以在變換檔位時轉速的變化就不會像一般車種那麼大。比如說昇檔的時候會掉轉速,密齒比的設計就可以讓轉速掉得較少。這樣的設計便可以提供極限操控換檔之際,讓引擎轉速更容易的隨時維持在高出力的高轉速域。是不是很棒呢?

細密齒輪比有何缺點?密齒比既然這麼棒,為何不是每部車都配密齒比呢?因為密齒比有兩個主要的缺點,都不適合一般人來使用:

因為齒輪比的差距降低了, 而最高速檔的齒輪比又必須維持一定的比例 (最高速檔的齒比相近或相同於未配密齒比的同款車種),所以依密齒比例的差距倒算回到一檔,會發現配密齒比的車一檔的齒輪比相當的低,
大約是在一般車種齒比的一檔和二檔間,甚至一些密齒比車種的一檔和一般車種的二檔齒輪比差不多低!這對一般的騎士來說,在中低速以及市區騎乘絕對是很痛苦的事。
齒輪比差距降低,也意味著打檔次數要更頻繁!一般的車種可能升個檔後可以騎好久再換到下一檔,密齒比的車卻因為齒比較接近,無論加速或減速,每換一次檔後很快的又得換檔了,這對騎乘技巧不錯的人來說不算是困擾,但這樣繁複的操作對一般的騎士而言卻不太可能接受。

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