「拉升轉速·發動機制動」是否傷車?
汽車在長下坡是使用發動機制動會造成轉速的提升,但是高轉速并不會損傷發動機;增加的磨損是在可控范圍之內,不過并非所有場景都適合用這種方式輔助限速。
- 發動機制動原理
- 正常制動的極限
分析是否需要使用發動機制動需要找到這兩個問題的答案,在掌握制動原理之后自然會明白是否傷車。

制動原理
汽車的動力是如何從發動機一步步傳遞到車輪的呢?答案當然是通過傳動系統。
- 發動機飛輪輸出
- 離合器或變矩器連接飛輪與變速箱
- 變速箱輸出到差速器
- 差速器分動到驅動輪
這是動力逐級傳遞的流程,在變速箱掛入前進擋(手動擋松開離合器踏板)后,從發動機到車輪會通過上述傳動結構剛性連接為一體。發動機曲軸運轉則車輪也會運轉,而飛輪是連接曲軸的動力輸出端。

那么車輪的滾阻阻力也就是發動機曲軸運轉的阻力,如果發動機以高轉速運行輸出的動力大于阻力,車輪則要按照實際動力標準運轉;同時高轉速只能輸出強勁動力卻無法實現高車速的話,車輛就得按照低車速的標準來行駛,不論是上坡、平路還是下坡都不例外。
重點是怎樣才能實現“高轉速+低車速”呢?其實很簡單,變速箱里的前進擋會用數字標準,參考6MT/AT都有六個擋;1-3擋都屬于低速擋,4-6擋屬于高速擋。低速擋是用發動機驅動小齒輪并帶動大齒輪運轉,高速擋則是發動機驅動大齒輪帶動小齒輪運轉。


從1/5擋的齒輪比可以看出特點,1擋時發動機與小齒輪的轉速即使很高,從動大齒輪和車輪的轉速也都會很低;這就是“高轉速+低車速”的運行模式了,也就是「發動機制動」。不過轉速升高的原因可能不太好理解,不過掛5擋行駛時是不是發動機與大齒輪轉速低,小齒輪與車輪也能轉速很高呢?
模式就是這樣了,高速擋就是用大齒輪帶動小齒輪運轉,以放大小齒輪和車輪的轉速(車速);而汽車滑行時是依靠重力和慣性力推動車身運轉,那么這些作用力就會通過傳動系統反向帶動“從動齒輪”轉動,此時掛1擋時獲得動力的反而變成了大齒輪,本應該輸出動力的小齒輪則被動運轉——這就等于加速時的1擋變成了滑行時的五檔,小齒輪與發動機曲軸的轉速就都會快速升高了。

制動的基礎:前進擋也有怠速轉速的概念,比如1擋在1200-3500rpm區間不激活,但低于1200轉和超過3500轉就不允許轉速再升高了。
而汽車下坡時掛1-3擋會造成轉速被慣性力驅動的大齒輪反向拉高,轉速可以輕松超過3500轉;在達到3500轉節點時ECU就會強制發動機按照這個轉速輸出動力,動力大于阻力則會迫使車輛按照“高轉速·低車速”行駛,這就是發動機制動的原理了,可是“制動受力”的是哪些零部件呢?

發動機制動有傷車的可能性
發動機制動說白了就是兩個作用力的相互作用,或者理解為兩個力的對抗。
滑行慣性力被運轉阻力約束,車輛才能按照前進擋與怠速最高轉速的極限行駛。但正常承受作用力的是發動機的曲軸、飛輪、離合器片或液力變矩器,以及變速箱的齒輪和傳動系統的鋼材。
兩種作用力的相互作用會持續給這套傳動系統施加轉矩,說白了就是想“擰麻花”一樣一直擰著從曲軸到傳動半軸的所有鋼材。這樣來看自然是有些傷車的,即使不考慮高轉速增加的發動機磨損也存在;不過只要車輛的總質量不超過車輛限制的極限,那么鋼材也就不用擔心有什么損傷了。

知識點:總質量=整備質量(空車重量)+乘員質量+貨物質量。也就是“車·人·貨物”的總總量,每輛車都會有標注出極限值,比如普通的轎車整備質量為1.5噸,總質量會在2.1噸左右。
那么只要滿載人員與貨物之后的總質量不超過2.1噸,使用發動機制動就不會損傷動力傳動系統;因為「質量×時速=作用力」,材料或結構能承受多大的作用力都是有固定標準的——總質量就是能承受的極限。

反之如果載人或載貨造成實際總重超過標注的總質量,此時使用發動機制動則有可能損壞動力傳動系統,曲軸可能斷裂、離合器可能打滑、萬向節可能變形,總之是必然會傷車的。所以真正的重載貨車都不使用這種制動方式,因為貨車超載幾乎是常態。
乘用車型一般不會超過總質量,除非是面包車或輕客這些主要用于客貨混裝的車型;那么普通家用汽車也就可以使用發動機制動了,至于轉速高一些也是不用擔心的,因為怠速限速的最高轉速一般都在健康轉速區間內,不超過5000rpm不用擔心有什么異常磨損。

最后再說明一點:一般三五公里的換下坡路不用擔心制動器高溫,也就是不用使用發動機制動。因為乘用車型99.99%都使用「四輪盤剎」,這種制動器的剎車盤片都直接暴露在空氣外,行駛中底盤的氣流還會持續流經制動器。
制動時的剎車盤片會因磨損產生高溫,但是氣流會持續吸熱為制動器散熱;不會高溫則盤片摩擦系數不會下降或明顯下降,安全剎車是沒有問題的。只有使用鼓剎制動器的車輛才需要發動機制動,因為在散熱能力極差的剎車鼓里完成剎車動力,產生的熱能無法有效被氣流傳導則會造成高溫剎車失靈的問題。

編輯:天和Auto-汽車科學島
天和MCN授權發布
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