先上結論
不用踩,因為D擋和S擋只是對應著兩套不同的換擋規律,切換時變速箱除了可能有換擋規律變化導致的升降擋動作外,並不會有其他操作,因此無需踩剎車。
那麽借此機會,我給大家科普一下自動變速器的換擋規律是如何制定的。一般情況下來說,研究人員或工程師在制定換擋規律的過程中會存在三種換擋規律: 動力性換擋規律、經濟性換擋規律和綜合性換擋規律 。
一般情況下,根據 決定換擋規律因素的數量 ,我們又可以將換擋規律分為 單參數換擋規律、雙參數換擋規律以及多參數換擋規律等 。
其中,單參數換擋規律只有「車速」這一個參數來決定車輛是否換擋,無論你油門踩多深,只要到了那個車速就會換擋,這顯然是不太合理的,當然現在的汽車已經沒有用單參數換擋規律的了;
如果在單參數換擋規律的基礎上再引入油門踏板開度,這時候在不同的油門踏板開度下就有不同的換擋車速,可以兼顧大多數行駛工況,這就是雙參數換擋規律,也是目前各大車企普遍使用的;
如果再引入坡度等參數可以進一步最佳化換擋規律,但由於種種因素,此類多參數換擋規律目前並沒有得到廣泛的套用,這裏我也就不再贅述。
這篇回答裏我 主要跟大家介紹一下各類雙參數換擋規律是如何制定的。
一、動力性換擋規律制定方法
顧名思義, 動力性換擋規律一定是為了保證車輛的動力時刻都處於最優而制定的。 那麽如何來衡量車輛動力的強弱呢?
在這裏一般使用車輛的加速度,那咱麽就來看一下車輛的加速的怎麽計算。
按照牛頓第二定律有 a=\Delta F/\delta m_{V} , 式中\Delta F 為車輛的輪上驅動力與行駛阻力之間的差值,即\Delta F=F_t-F_r ;m_V 為車身質素;\delta 為旋轉質素換算系數。
車輛的行駛阻力可以透過車輛行駛方程式式求得
F_r=m_Vg(f_0+f_1u_a)+\frac{C_DA}{21.15}u_{a}^{2}
式中,u_a 是車輛行駛速度、g是重力加速度、f_0 ,f_1 是與捲動阻力相關的參數、C_D 是空氣阻力系數(也就是通常所說的風阻系數)、A是車輛迎風面積,等式右邊第一項是捲動阻力項,第二項是空氣阻力項。
可能有對這部份比較了解的朋友會問,車輛行駛方程式式不是有四項嗎,你這兒怎麽才兩項呢?沒錯,的確是一共有四項,但另外兩項中一項是坡道阻力,此處不考慮;另一項是加速阻力,也就是我們現在要求的東西。
下面再看驅動力怎麽求,輪上驅動力的計算公式為
F_t=\frac{T_{tq}i_gi_0\eta_T}{r_W}
式中, T_{tq} 為發動機輸出扭矩、i_g,i_0 分別為變速器與主減速器傳動比、 \eta_T 為傳動效率、 r_W 為車輪半徑。其中T_{tq} 可以由發動機負荷特性曲線(如下圖)獲得,只要有油門開度和轉速就可以從圖中找到對應的發動機輸出扭矩。
OK,公式都有了,那就以1擋升2擋為例介紹一下動力性換擋規律的制作方法 [2]:
- 先計算某個油門開度下的升擋點;
- 以2擋發動機怠速轉速對應車速為起點,1擋發動機紅線轉速對應車速為終點,確定合適的步長,分別計算各車速下1擋與2擋能夠提供的加速度。若從某一車速開始2擋的加速度超過(大於)1擋的加速度,那麽該車速就為該油門開度下1擋到2擋的動力性升擋點;若直到1擋紅線轉速對應的車速範圍內都是1擋加速度一直大於2擋加速度,那麽1擋紅線轉速對應的車速就為該油門開度下1擋到2擋的動力性升擋點。
- 按照步驟2計算各油門踏板開度下1擋到2擋的動力性升擋點。
- 以車速為橫軸,油門開度為縱軸,將步驟2&步驟3計算得到的點繪制出來並連線就可以得到最原始的動力性升擋曲線。
- 為減少迴圈換擋現象的發生,按照經驗將升擋曲線向左平移(也不一定是平移)一段距離,得到最原始的動力性換擋規律。
- 其余擋位重復步驟1-5.
- 根據試驗數據、標定結果……等對換擋規律做一定的修正。
下圖是某4AT的動力性換擋規律。
二、經濟性換擋規律制定方法
總體上來說,經濟性換擋規律與動力性換擋規律最核心的區別就是目標不同,即經濟性換擋規律追求的是經濟性最優。
之前以加速度來衡量動力性,這個大家都明白,那麽衡量經濟性的指標呢?
這裏要用一個普通人很少見但業內人經常使用的一個物理量——比油耗(也叫燃油消耗率),比油耗的概念是發動機提供1kWh動力所需要的燃油量,這個數值越小說明經濟性越好(插一句,其實明白這個物理意義之後可以根據最小比油耗換算出最高熱效率,反之亦然)。比油耗一般也是透過試驗獲取,將數據整理後就可繪制出發動機萬有特性曲線(如下圖)。
具體到經濟性換擋規律的制定方法其實有很多種,而且研究人員也在不斷地進行深入研究,這裏我就介紹一種最簡單也是最常用的,其他方法如果大家有興趣可以搜尋相關論文(但是我不建議非專業人士在沒有完全搞懂的情況下查閱相關論文,很容易看不明白,或者貌似看明白了但卻想不明白)。
制定經濟性換擋規律的具體步驟如下:
- 先計算某個油門開度下的升擋點;
- 以2擋發動機怠速轉速對應車速為起點,1擋發動機紅線轉速對應車速為終點,確定合適的步長,分別計算各車速下1擋與2擋對應的比油耗。若從某一車速開始2擋的比油耗小於1擋,那麽該車速就為該油門開度下1擋到2擋的經濟性升擋點;若直到1擋紅線轉速對應的車速範圍內都是1擋比油耗小於2擋加速度,那麽1擋紅線轉速對應的車速就為該油門開度下1擋到2擋的經濟性升擋點(註:正常的變速箱不會存在第二種情況)。
- 按照步驟2計算各油門踏板開度下1擋到2擋的經濟性升擋點。
- 以車速為橫軸,油門開度為縱軸,將步驟2&步驟3計算得到的點繪制出來並連線就可以得到最原始的經濟性升擋曲線。
- 為減少迴圈換擋現象的發生,按照經驗將升擋曲線向左平移(也不一定是平移)一段距離,得到最原始的經濟性換擋規律。
- 其余擋位重復步驟1-5.
- 根據試驗數據、標定結果……等對換擋規律做一定的修正。
下圖是某4AT的經濟性換擋規律。
三、綜合性換擋規律的制定方法
對比配圖中該4AT的經濟性換擋規律與動力性換擋規律可以發現兩者的重合度很低,甚至在部份工況下有著非常大的差別,但是我們日常駕駛時又是要同時考慮動力性和經濟性的,所以就需要綜合考慮二者之後制定一個綜合性換擋規律。
綜合性換擋規律具體的制定方法我這裏就不詳細講了,因為這本質上是一個最佳化問題,不同的最佳化演算法、量化的最佳化目標、約束條件都會得出不同的結果,但是在制定綜合性換擋規律時一般有兩個原則:
- 在保證車輛有一定的動力性的前提下盡可能地使得燃油經濟性最優;
- 尊重駕駛員的意圖,當油門開度較小時(輕踩油門)綜合性換擋規律趨近與經濟性換擋規律,當油門開度較大時(如題主所述的地板油)綜合性換擋規律趨近於動力性換擋規律。
而具體到車上的話,由於早期地自動變速器 能覆蓋所有前進擋的擋位 只有D擋,因此在地板油工況下綜合性換擋點可能會直接參照動力性換擋規律。
但是如今的自動變速器除了D擋之外還有S擋,這就使得S擋可以直接采用(或趨近)動力性換擋規律來保證車輛激烈駕駛的動力需求,繼而D擋即使在大油門開度下也可以去兼顧一定的燃油經濟。
回到題主的問題,那麽既然D擋和S擋僅僅是在動力性/經濟性的取向上有所不同,那麽自然可以隨意切換,並不需要踩剎車。
參考文獻
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