何时换档从发动机结构看最佳换档时机

有个老司机，开车技术好，开了很多年车。刚离开帕萨特的时候，开的是帕萨特1.8，但是师傅跟我抱怨他的帕萨特:“这车太扁了，速度很慢，比我原来的桑塔纳2000差远了。”而且我总爱出错，灯嘴都洗了好几次了！“我们先看看他的驾驶情况。那是一个熟悉的！熟练地摆弄着手中的齿轮手柄和脚下的离合器。师傅就是师傅，手脚利索。每个档位停留时间绝对不超过2秒。转速一达到1500 rpm，就升级。不到一句话，师傅已经升级到五档了！看在上帝的份上，再看看仪表板？？速度小于50 km/h，转速1000 rpm！听着发动机“突突突突”的声音让我觉得不舒服，但我可以憋着车！~但是老主人没有意识到，让可怜的帕萨特在5挡慢慢提速，总是提到90km/h！”你为什么在这么低的速度下换挡？”师傅回答说:“这样既可以省油，发动机也不会累。”...”我无言以对。

其实有很多司机都有这样的误解，也有很多文章指出这样的错误。经典的一篇是网络上广为流传的文章《最佳换挡时机》。但是，这些文章大部分都是从实例和技术参数来解释的，没有解释在最大扭矩转速范围内换挡的基本原理。

我们都知道进排气对发动机工况和效率的重要性，很多先进的发动机都在这方面绞尽脑汁，比如可变气门正时、可变气门行程、可变进气歧管长度等。，所有这些都旨在改善不同转速范围内的进排气条件，使发动机在不同转速范围内尽可能以最佳状态运行。

而普通经济型轿车的发动机，尤其是低档次的欧美车的发动机，基本不采用上述三种“可变”技术，包括上面提到的帕萨特1.8发动机。下面，我们将从气门正时、气门行程和进气管长度三个结构来解释为什么在普通发动机中换挡速度应该在最大扭矩附近。

气门正时

气门正时是指进气门和排气门的开启正时，由凸轮轴的角度控制。普通发动机的凸轮轴角度是固定的，所以气门正时也是固定的。

我们知道，空气体有惯性。在进气门开启的瞬间，空气体不能以零时间差快速进入气缸，需要很短的反应时间。因此，在设计发动机时，进气门将在进气冲程之前(即活塞向下运行之前)提前打开，以抵消进气时间差并获得更充足的进气。另一方面，在排气阶段，同样的原理，当活塞的排气上升到顶部时，排气没有被最大程度地排出。由于惯性和速度的原因，废气排放的最大力矩出现在活塞上升到顶部后的短时间内。为了更充分地排气，在活塞达到峰值后，排气阀需要延迟一会儿才能关闭。这种提前，一种延迟，必然有一个进气门和排气门同时开启的时间，这就是所谓的“气门叠加角”。

发动机在高速和低速运行时，对叠加角的要求是不同的。你需要低速时叠加角度大一点，高速时叠加角度小一点？？没有叠加角可以同时适用于高速和低速。而普通发动机的气门正时是恒定的，也就是说气门叠加角是固定的。对于没有特殊要求的发动机(比如赛车发动机会刻意设计以适应高速的小叠加角)，气门叠加角的设计往往会取一个折中值，而叠加角在这个折中的速度区域是最合适的。如果有最合适的，就有最不合适的。这种固定的气门重叠角度在发动机低速和高速的工作状态下并不是最佳的。不难理解为什么低移不舒服。？没有最佳的气门叠加角度，发动机工况不佳，扭矩小，副作用大。上面提到的老司机可能不知道自己整天都这样开，不仅动力小，还会对发动机造成严重的损坏。帕萨特1.8的发动机是德国人设计的，发动机的叠加角度是特意设计的，以满足高速要求。？因为几乎所有德国人开车都喜欢高速换挡。相反，老师傅让这台差的高速发动机大部分时间以最不合适的低速运转。这种满足高速需求的气门叠加角度设计，使其在低速运行时非常不健康。这也可以解释为什么他的帕萨特总是出问题！

气门冲程

气门冲程由凸轮轴角度的长度决定。目前，大多数发动机的气门冲程是不变的。

气门冲程决定了每个气门进气的横截面积，这个值在发动机高转速和低转速下是不同的。发动机在高速时，需要较长的气门行程才能获得较大的进气截面积，从而提高高速时的进气速度，提高动力输出；当发动机处于低速时，需要较短的气门行程来产生更大的进气负压和更多的进气涡流，使空空气和燃油能够更快更充分地混合，以获得更大的扭矩输出。和气门正时一样，没有固定的气门行程可以同时兼顾高转和低转，普通民用车一般采用折中的方法。这种折衷的结果是，在低速时气门行程不够小，不能获得足够的进气负压和涡流。高速时，气门行程不足以完全吸入空气。发动机的最佳工作状态出现在这个折衷的速度范围内。这样，我们也可以解释为什么要在最大扭矩的速度范围内换挡。原因类似于上面提到的可变时序。

进气歧管长度

随着进气门的打开和关闭，空空气将在进气歧管中振荡。发动机吸气时，空进气歧管中的气体以一定速度流入气缸。在进气门关闭的瞬间，流动的空气体被进气门阻挡。由于空气体的运动特性，这部分空气体将向进气门积聚(即压缩)。

根据共振原理，如果进气歧管中空气体的振荡频率能够与进气门的开启和关闭频率一致，就可以获得最大的进气效率。进气门的开闭频率随着发动机转速的变化而变化，高速时高，低速时低。进气歧管中气体振荡的频率由进气歧管的长度决定。长进气歧管具有低振荡频率，短进气歧管具有高振荡频率。对于进气歧管长度不变的发动机，需要一个折中的长度来满足高低速的需要。在这个折衷的速度范围内，进气歧管的频率正好与进气门的切换频率一致，可以获得最佳的进气效率。

从以上三种技术来看，都有折中的价值。在这个折中值的转速范围内，气门正时、气门行程、进气管长度都与此时的转速相对应，此时发动机的工作状态最好。所谓最佳换挡时机，其实就是让发动机尽可能在这个最佳转速范围内运转，而这个范围在技术参数中往往表现为最大扭矩出现的转速范围。不同发动机的折中值不完全相同，所以换挡时机也不完全相同。完全看最大扭矩不一定科学。虽然在某些发动机中，最大扭矩出现在高速时，但在2500转/分钟开始时，总是有足够的扭矩输出(超过90%)。在这个时候，没有必要在换挡之前教条地达到那个速度。比如丰田8A发动机最大扭矩为5,200 rpm，但实际上发动机超过2,500 rpm就充满了动力。所以，虽然VIOS 5200换挡没人开，但8A还是很好用的。

什么时候换挡，可以参考发动机的工作图作为参考。当齿轮扭矩曲线进入平缓速度范围时，一般可以换挡。如果没有工作图，可以根据实际操作的感觉来做。如果换挡后觉得发动机没意思，一定要早点换挡。换挡完成后，车内依然充满动力，能达到这种效果的最低速度就是全车最佳换挡速度。

何时需要更换轮胎

汽车轮胎侧面印有轮胎尺寸、商标和制造商标准轮毂、生产编号和最大载重码，并在轮胎胎肩沿周五等点压印“△”标记。这个标志代表什么？这是轮胎磨损警告信号标志。当轮胎胎面磨损到离凹槽底部1.6毫米时，凹槽的这一部分开始断裂，从而出现明显的裂纹。从而提醒驾驶员必须更换轮胎。

　　轮胎磨损指示器不仅是轮胎安全行驶的保证，而且还可作为检察轮胎是否正常磨损的依据。当轮胎出现不正常磨损时，从轮胎磨损指示器上便可以清晰地显示出来。

世界各国对汽车轮胎的磨损极限都有相应的规定:美国规定汽车轮胎的磨损极限是沟槽深度不小于1.0mm；日本汽车轮胎协会标准规定卡车和公共汽车轮胎的磨损极限为3.2毫米，汽车为1.6毫米，我国国家标准规定汽车子午线轮胎花纹的磨损极限为1.6毫米，卡车和公共汽车为2.0毫米。

　　众所周知，汽车轮胎冠面不仅要保护胎体不受路面的冲击，而且还要与地面保持一定的附着力。轮胎与路面之间的附着能力取决于轮胎和路面的磨擦作用，只有良好的附着性，才能够保持良好的制动效果。轮胎与路面之间附着力的大小，取决于轮胎与路面之间附着系数值。附着系数值除了与道路状况、车速等有关外，还与轮胎花纹类别有关。

轮胎胎面的磨损程度直接影响行车安全。尤其是在湿滑路面上，轮胎胎面与行车安全息息相关，必须高度重视。随着所有轮胎花纹深度的逐渐磨损，轮胎的附着性能会逐渐下降，而制动距离会快速非线性增加，尤其是在湿滑路面上。根据《博世汽车工程手册》(中国汽车工程学会翻译出版)第523页，当初始制动距离为100km/h时，湿滑路面上胎面花纹深度不同，制动距离呈非线性增加，如下表所示。

　　胎面花纹深度（mm） 8 4 3 2 1　　制动距离（m） 100 117 124 139 168　　每mm磨损增加的制动距离（mm） 4、7、15、30

根据相关数据，汽车轮胎在积水1毫米的路面上以96.5公里/小时的速度行驶，如果胎面深度为2毫米，制动距离为11米；如果模式接近研磨水平，制动距离将飙升至41.5米..可见，轮胎胎面磨损程度与车辆制动距离直接相关。也就是说，保持一定的轮胎残留花纹有利于行车安全。