问题

汽车地板油加速时,多少转换档最快?

回答
这个问题问得好!“地板油”加速,追求的是最快的提速,这背后牵扯到发动机、变速箱以及它们之间的默契配合。想要在哪个转速区间换挡最快,咱们得从原理上掰扯掰扯。

首先,什么是“地板油”?

简单来说,就是油门到底,让发动机输出最大功率。这时候,我们希望车子能以最快的速度飙升。

发动机的“脾气”:什么时候最有劲?

发动机出力有个“脾气”,也就是所谓的“功率曲线”和“扭矩曲线”。

扭矩: 简单理解就是发动机转动的“力气”,它决定了车子起步、爬坡的劲儿有多大。
功率: 扭矩和转速的乘积,决定了发动机在某个转速下能做多少“功”,也就是车子能跑多快。

一般来说,大多数汽油发动机的扭矩在发动机转速达到某个中等范围时达到峰值(比如20004000转/分钟),而功率则在更高的转速区间继续攀升,一直到接近发动机的红线区域才达到峰值,或者开始下降。

变速箱的任务:把发动机的力量“传递”出去

变速箱就像个“力量放大器”或者“速度调整器”。它有很多个档位,每个档位都有一个固定的“传动比”。

低档位(如1档、2档): 传动比大,发动机转速即使不高,也能输出很大的扭矩到车轮,适合起步和低速加速,提速猛。
高档位(如5档、6档): 传动比小,发动机转速相对较低,但可以达到很高的车速,适合高速巡航,省油。

地板油加速时,最快的换挡转速在哪?

要回答这个问题,就不能简单地说“某个固定转速”。这涉及到发动机的性能曲线和变速箱的换挡逻辑。但我们可以把握一个核心原则:让发动机始终工作在其最有效率、输出最大的转速区间。

1. 起步(1档): 当你地板油起步时,你会感觉到车子一股脑地往前冲,发动机转速飞快上升。这时候,当发动机转速接近其最大扭矩输出区间,或者开始快速逼近其最大功率输出区间时(通常是35005000转/分钟,具体看车型),立刻升档。 为什么要这样?因为1档的传动比最大,虽然起步时很“猛”,但转速一旦上去,再在高转速下继续拉1档,效率会下降,而且容易伤发动机。

2. 升档(2档、3档...): 随着车速的提升,你需要不断升档。在“地板油”状态下,每次换挡的时机都应该是在:
发动机转速已经进入了其“金三角”区域,也就是扭矩充沛、功率持续增长的区间。
并且,当你升到一个更高的档位后,新的档位又能让发动机的转速依然保持在或者重新回到这个“金三角”区域。

简单来说,就是“让发动机在换挡后,转速不会掉得太厉害,还能继续保持强劲的动力输出”。 如果你换档太早,转速掉下来太多,车子会有一个短暂的“泄力”感。如果换档太晚,在某些车型上,发动机过了最大功率输出点,再拉高转速提升的空间就不大了,甚至可能因为转速过高而降低了效率。

实际操作中的“感觉”和“诀窍”

虽然有理论,但实际开车时,你会发现:

不同车型的“金三角”不一样。 涡轮增压发动机通常在较低转速就有不错的扭矩,而自然吸气发动机可能需要拉到更高的转速才能爆发出全部力量。
车辆的变速箱调校也至关重要。 运动模式下的变速箱换挡逻辑会更激进,它会帮你把发动机维持在高转速区间。
有些车在转速表的特定区域会有“动力爆发点”的提示,或者你能明显感受到引擎声浪的变化。

所以,最快的换挡时机,通常是在:

汽油机(尤其是自然吸气): 很多情况下,在发动机转速达到 50006000转/分钟 左右(具体看发动机类型和调校),或者在转速表指针接近红线前10001500转的时候,升档可以获得最快的提速。
涡轮增压汽油机: 可能会在 35005000转/分钟 左右,当感觉到扭矩输出开始趋于平缓或者有轻微下滑前,果断升档。
柴油机: 柴油机的特性和汽油机不太一样,它们的最大扭矩输出区间更低,且功率衰减也比汽油机早,所以换挡转速会更低,通常在 25003500转/分钟 左右。

重要的提示:

别老这么开! 这种“地板油”的驾驶方式对发动机和变速箱的损耗是比较大的,并且非常费油,而且在不合适的场合(比如市区)这样做也相当危险。
感受你的车! 最好的方法是去感受自己的车,在安全、开阔的路段,尝试不同的换挡时机,体会一下哪种方式能让车子加速最“畅快”。
手动挡更直接: 如果是手动挡,你可以更精确地控制换挡时机,直接根据自己的感受来。
自动挡的“S挡”或“运动模式”: 很多自动挡车都有运动模式,开启后,变速箱会更聪明地帮你维持在高转速,让你体验更直接的加速感。

总而言之,追求最快的加速,就是在每次换挡时,都尽量让发动机保持在它的“最佳工作状态”,既要动力够,又要换档后的转速掉得不太多,能继续提供强劲的动力。这需要一点点对车辆性能的理解和驾驶的“感觉”。

网友意见

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这个问题,本质上是自动变速器换挡规律的问题。

一般情况下来说,研究人员或工程师在制定换挡规律的过程中会存在三种换挡规律:动力性换挡规律、经济性换挡规律和综合性换挡规律那么答主的问题描述实际上就是动力性换挡规律与综合性换挡规律之间的矛盾。

当然了,很多朋友肯定还是一脸懵逼,你这说的都是些啥呀,我看不明白啊。那么下面我就给大家科普一下自动变速器的换挡规律是如何制定的。


一般情况下,根据决定换挡规律因素的数量,我们又可以将换挡规律分为单参数换挡规律、双参数换挡规律以及多参数换挡规律等。其中,单参数换挡规律只有“车速”这一个参数来决定车辆是否换挡,无论你油门踩多深,只要到了那个车速就会换挡,这显然是不太合理的,当然现在的汽车已经没有用单参数换挡规律的了;如果在单参数换挡规律的基础上再引入油门踏板开度,这时候在不同的油门踏板开度下就有不同的换挡车速,可以兼顾大多数行驶工况,这就是双参数换挡规律,也是目前各大车企普遍使用的;如果再引入坡度等参数可以进一步优化换挡规律,但由于种种因素,此类多参数换挡规律目前并没有得到广泛的应用,这里我也就不再赘述。这篇回答里我主要跟大家介绍一下各类双参数换挡规律是如何制定的。

一、动力性换挡规律制定方法

顾名思义,动力性换挡规律一定是为了保证车辆的动力时刻都处于最优而制定的。那么如何来衡量车辆动力的强弱呢?在这里一般使用车辆的加速度,那咱么就来看一下车辆的加速的怎么计算。按照牛顿第二定律有式中为车辆的轮上驱动力与行驶阻力之间的差值,即;为车身质量;为旋转质量换算系数。车辆的行驶阻力可以通过车辆行驶方程式求得

式中,是车辆行驶速度、g是重力加速度、,是与滚动阻力相关的参数、是空气阻力系数(也就是通常所说的风阻系数)、A是车辆迎风面积。等式右边第一项是滚动阻力项,第二项是空气阻力项,可能有对这部分比较了解的朋友会问,车辆行驶方程式不是有四项吗,你这儿怎么才两项呢?没错,的确是一共有四项,但另外两项中一项是坡道阻力,此处不考虑;另一项是加速阻力,也就是我们现在要求的东西。

下面再看驱动力怎么求,轮上驱动力的计算公式为

式中, 为发动机输出扭矩、分别为变速器与主减速器传动比、 为传动效率、 为车轮半径。其中可以由发动机负荷特性曲线(如下图)获得,只要有油门开度和转速就可以从图中找到对应的发动机输出扭矩。

OK,公式都有了,那就以1挡升2挡为例介绍一下动力性换挡规律的制作方法[2]:

  1. 先计算某个油门开度下的升挡点;
  2. 以2挡发动机怠速转速对应车速为起点,1挡发动机红线转速对应车速为终点,确定合适的步长,分别计算各车速下1挡与2挡能够提供的加速度。若从某一车速开始2挡的加速度超过(大于)1挡的加速度,那么该车速就为该油门开度下1挡到2挡的动力性升挡点;若直到1挡红线转速对应的车速范围内都是1挡加速度一直大于2挡加速度,那么1挡红线转速对应的车速就为该油门开度下1挡到2挡的动力性升挡点。
  3. 按照步骤2计算各油门踏板开度下1挡到2挡的动力性升挡点。
  4. 以车速为横轴,油门开度为纵轴,将步骤2&步骤3计算得到的点绘制出来并连线就可以得到最原始的动力性升挡曲线。
  5. 为减少循环换挡现象的发生,按照经验将升挡曲线向左平移(也不一定是平移)一段距离,得到最原始的动力性换挡规律。
  6. 其余挡位重复步骤1-5.
  7. 根据试验数据、标定结果……等对换挡规律做一定的修正。

下图是某4AT的动力性换挡规律。

二、经济性换挡规律制定方法

总体上来说,经济性换挡规律与动力性换挡规律最核心的区别就是目标不同,即经济性换挡规律追求的是经济性最优。之前以加速度来衡量动力性,这个大家都明白,那么衡量经济性的指标呢?这里要用一个普通人很少见但业内人经常使用的一个物理量——比油耗(也叫燃油消耗率),比油耗的概念是发动机提供1kWh动力所需要的燃油量,这个数值越小说明经济性越好(插一句,其实明白这个物理意义之后可以根据最小比油耗换算出最高热效率,反之亦然)。比油耗一般也是通过试验获取,将数据整理后就可绘制出发动机万有特性曲线(如下图)。


具体到经济性换挡规律的制定方法其实有很多种,而且研究人员也在不断地进行深入研究,这里我就介绍一种最简单也是最常用的,其他方法如果大家有兴趣可以搜索相关论文(但是我不建议非专业人士在没有完全搞懂的情况下查阅相关论文,很容易看不明白,或者貌似看明白了但却想不明白)。

制定经济性换挡规律的具体步骤如下:

  1. 先计算某个油门开度下的升挡点;
  2. 以2挡发动机怠速转速对应车速为起点,1挡发动机红线转速对应车速为终点,确定合适的步长,分别计算各车速下1挡与2挡对应的比油耗。若从某一车速开始2挡的比油耗小于1挡,那么该车速就为该油门开度下1挡到2挡的经济性升挡点;若直到1挡红线转速对应的车速范围内都是1挡比油耗小于2挡加速度,那么1挡红线转速对应的车速就为该油门开度下1挡到2挡的经济性升挡点(注:正常的变速箱不会存在第二种情况)。
  3. 按照步骤2计算各油门踏板开度下1挡到2挡的经济性升挡点。
  4. 以车速为横轴,油门开度为纵轴,将步骤2&步骤3计算得到的点绘制出来并连线就可以得到最原始的经济性升挡曲线。
  5. 为减少循环换挡现象的发生,按照经验将升挡曲线向左平移(也不一定是平移)一段距离,得到最原始的经济性换挡规律。
  6. 其余挡位重复步骤1-5.
  7. 根据试验数据、标定结果……等对换挡规律做一定的修正。

下图是某4AT的经济性换挡规律。

三、综合性换挡规律的制定方法

对比配图中该4AT的经济性换挡规律与动力性换挡规律可以发现两者的重合度很低,甚至在部分工况下有着非常大的差别,但是我们日常驾驶时又是要同时考虑动力性和经济性的,所以就需要综合考虑二者之后制定一个综合性换挡规律。

综合性换挡规律具体的制定方法我这里就不详细讲了,因为这本质上是一个优化问题,不同的优化算法、量化的优化目标、约束条件都会得出不同的结果,但是在制定综合性换挡规律时一般有两个原则:

  1. 在保证车辆有一定的动力性的前提下尽可能地使得燃油经济性最优;
  2. 尊重驾驶员的意图,当油门开度较小时(轻踩油门)综合性换挡规律趋近与经济性换挡规律,当油门开度较大时(如题主所述的地板油)综合性换挡规律趋近于动力性换挡规律。

而具体到车上的话,由于早期地自动变速器能覆盖所有前进挡的挡位只有D挡,因此在地板油工况下综合性换挡点可能会直接引用动力性换挡规律。但是如今的自动变速器除了D挡之外还有S挡,这就使得S挡可以直接采用(或趋近)动力性换挡规律来保证车辆激烈驾驶的动力需求,继而D挡即使在大油门开度下也可以去兼顾一定的燃油经济。

回到题主的问题描述,以大多数涡轮增压发动机的动力特性以及大多数变速器1挡、2挡传动比比值来看,地板油工况下大概率是红线转速换挡有更好的动力,而至于为什么D挡情况下变速箱选择在更低的转速换挡,其实上一段就是答案;但如果S挡还是较低转速换挡,那么一方面要看是不是真的较低转速换挡动力更强,另一方面也要看操作是否有问题。


参考文献

[1] 张勇,刘杰,宋健,卢新田. 汽车不同质量参数的最佳动力性换挡规律[J]. 同济大学学报(自然科学版)(9):1099-1102.

[2] 徐鑫. 两挡电动汽车换挡规律及电机控制策略研究[D]. 湖南大学, 2019.

[3] 黄英, 石献磊, 徐世利, et al. 基于动力性和经济性的轿车换挡规律设计与试验研究[J]. 汽车技术, 2004(11):31-36.

[4] 张国胜. 电控机械式自动变速器(AMT)换档规律的研究[D]. 西北工业大学, 2005.

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我认为你说的没有错,6200升挡最好,升挡后转速依然落在最大功率区间,动力几乎不损失,这样加速最快。

但厂家有其他考虑吧,毕竟开发目标不是“直线加速最快”。

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会。ea888非3B系列发动机全力加速的时候换挡转速是6500左右;你5400电脑就自动换了,要么是esp没关,要么是油门没到底,要么就是打滑严重。

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