0-100km/h加速時間是一台車加速性能的重要參考指标,畢竟日常絕大多數的提速都會發生在這個時速區間内。擱20年前,馬力可能就是決定“零百”成績的第一要素。但在汽車這個“精密儀器”已經進化到近乎究極體的2021年,能決定一台車“零百”成績的可就不單單隻是馬力了!所以,今天我就來為大家剖析一下,一台車上影響加速的因素都有哪些,在拓展知識的同時,也方便日後準備提升自己車輛加速能力的同學找到動手的方向!
作為整台車中唯一消耗能源的部件,發動機在很大程度上會決定一台車的加速時間。不過除了衆所周知的馬力以外,發動機的出力特性同樣也會影響到一台車的加速時間!
馬力輸出圖
大家應該都知道,發動機并不能像電動機那樣,可以在很廣的轉速區間内恒定功率輸出。這也導緻,發動機的功率曲線圖都會像一座山一樣,随着轉速提高逐步上揚,到達峰值功率後再迅速下降。而一台發動機在何時出現峰值功率,出現峰值功率時的對應轉速又是多少,這兩項指标的結合,便可以将其定義為這台發動機的出力特性。
目前主流的發動機,出力特性主要分為兩大類。一種是比較注重低轉速動力輸出的,也就是發動機的峰值功率會出現在相對較低的轉速區間,同時發動機的紅線轉速也會相應更低。另一種就是目前比較少見的高轉引擎,它的峰值功率會出現在發動機紅線轉速附近,與此同時,發動機的最高轉速也會達到8000轉甚至更高水平。
在單純隻考慮發動機因素,且發動機峰值功率相同的情況下,出力特性更偏向高轉的引擎通常會擁有更快的加速。這主要是因為,發動機的轉速區間足夠長,加速時每個擋位就可以擁有更多的使用時間。同時,通過改裝齒比更小的1、2擋齒輪,還可以讓車輛在2擋(如上圖紅線)就能達到110km/h左右的時速,避免了原來需要挂入3擋才能破百情況,從而通過減少換擋次數降低加速時間。
然而對于偏重低轉速出力的發動機來說,要想用最短的時間從0km/h提升到100km/h,就必須得把齒輪調整到相對較密的程度。這主要是因為低轉出力的發動機,通常可用的轉速也會更短,所以每個擋的實際使用時間遠不如高轉出力的引擎,因此隻能通過更多的擋位來彌補發動機可用轉速區間過短的缺陷。但可惜的是,在加速過程中,每一次換擋其實都會額外耽誤時間,并影響到0-100km/h的加速時間。
上述理論幾乎适用于所有車型,但也有一個例外,就是馬力巨大、轉速不高的車型。為了避免彈射起步時後輪打滑過于嚴重,它們通常都會使用齒比更小(極速更高)的1擋。這樣一來,不僅可以降低彈射起步時後輪的輪上扭矩,從而避免嚴重打滑影響到加速成績,同時還可以讓車輛僅在1擋便可以突破100km/h的時速,最大程度優化車輛的“破百”時間。不過,這種設定更多存在于80年代那些采用5速手動擋的跑車身上。現如今除了摩托車以外,已經很少有造車廠采用這樣的齒比設定了。
在了解完如何通過一台車出力特性判斷動力後,接下來我們就可以聊聊變速箱對于性能以及加速成績的影響了。畢竟對于現在的民用車來說,除了硬派越野車以外,已經很少會碰見能在中低轉速下爆發出最大功率的發動機了(渦輪發動機在低轉速隻是爆發最大扭矩)。也正因如此,現如今真正影響車輛性能取向,以及加速成績的反倒是變速箱了!
剛才我們已經說了,變速箱齒比會根據發動機出力特性的不同而不同。但現如今發動機的出力特性基本都更加偏向于轉速後段。所以按道理來說,各個廠家之間的變速箱齒比理應不會有太大差距才對。
可事實卻并非如此。由于現在多擋位變速箱越來越普及,所以如何在100km/h左右的時速内合理分布8-10個擋位便成為了一個難題。假如擋位過于密集的話,雖然可以在更低的速度下挂入最高擋,但車輛的極速以及燃油經濟型都将受到很大的影響;但如果齒比太過稀疏,跑到120km/h合法限速還不能挂入最高擋又未免會有些尴尬。那麼在這種大環境下,就需要考驗廠家對的變速箱齒比調校了,更何況每個擋位之間還要擁有相對合适的轉速落差。
目前一般車型,隻有在挂入3擋後才可以突破100km/h,也就是在急加速過程中,變速箱都需要變換兩次擋位。然而對于性能有追求的車型,則普遍會采用2擋破百的齒比調校方式,以此來換取更加優異的0-100km/h加速時間,比如主打運動的名爵6 Trophy手動版就利用齒比将破百擋位控制在了2擋,最終才使0-100km/h加速時間做到了遠超預期的7.6秒。
這時我們不妨再反觀一下加速沒有達到預期的車型,比如标稱自己擁有237匹馬力的凱迪拉克CT5,由于其采用了通用與福特共同開發的10AT變速箱,也許是為了避免10擋需要很高的時速才可以挂入,所以在0-100km/h加速測試中,CT5突破100km/h時速時竟已經用上了4擋。也正是因為這多換的一次擋,最終導緻這台擁有237匹馬力的車型,隻做到了7.8秒破百,成績甚至還不如181馬力名爵6的7.6秒......
綜上所述我們可發現,在0-100km/h加速過程中,換擋次數越少,0-100km/h的加速時間也就越短。反之,換擋次數越多,相對來說就會越影響車輛“破百”所需要的時間。而造成這種巨大差異的原因,就是變速箱的換擋時間所導緻的。
哪怕是普通消費者,應該也是對換擋速度有一定概念的。目前市場上的聲音,大多都認為換擋最快的變速箱是雙離合。但事實上,賽用的單離合序列式才是目前換擋速度最快的變速箱,它們可以實現驚人的50ms(毫秒)換擋速度,同時還沒有一般雙離合上升降擋速度不一緻的情況。但由于單離合變速箱換擋時的頓挫實在太過突兀,所以并不會被應用到日常買菜車上。
在刨除序列式變速箱後,換擋速度第一名的就要歸雙離合變速箱所有了。以目前的科技水平,雙離合的換擋速度普遍可以做到200ms上下,如果是比較優秀的産品甚至可以做到150ms左右。而AT變速箱的換擋速度,基本都在400ms左右。也就是說,如果同樣是2擋破百的話,那雙離合就能比AT變速箱快出200ms,也就是0.2秒。以此類推,如果是更常見的3擋破百,那光是變速箱就能差出0.4秒!
至于手動擋變速箱,受限于駕駛員熟練程度的關系,會出現上限不高但下限極低的情況。通常情況下,熟練的手動擋駕駛員可以在350-500ms左右完成一次換擋,而350-500ms之間的時間差,則是因為手動擋各擋位之間的行走距離不同所導緻的,比如1換2就比2換3要更短一些。而對于不需要換擋的CVT變速箱,理論上是不存在換擋速度的,但它卻受制于另外一個考驗變速箱的關鍵因素--傳動效率。
衆所周知,車輛的動力主要是通過各個齒輪之間的咬合進行傳遞的,但力量隻要一經過傳遞,那中間勢必就會出現損耗。而“傳動效率”指的就是最終車輛半軸端(不含輪胎)的馬力與發動機曲軸端馬力的比值。因此,如果一台車的傳動效率越低,那它的車輪端的功率就會越小,加速時間自然就會受到負面影響。
雖說雙離合、手動和AT變速箱采用的都是傳動效率最高的齒輪進行變扭,但由于AT變速箱的傳動介質是液力變矩器,而液體在流動的時候會損失動能,所以AT變速箱在傳動效率方面還是無法與咬死的離合器片相提并論。也就是說,雙離合和手動變速箱在傳動效率方面有着天生的優勢。
至于CVT變速箱就另當别論了。雖然鋼帶 錐輪 液力變矩器的組合在傳動效率方面肯定特别吃虧。但由于CVT變速箱具備持續不間斷變扭的功能,所以損失掉的傳動效率又會被其能讓發動機持續保持最高功率輸出的特性所彌補。最終,哪怕CVT的理論傳動效率較低,但依舊可以幫助車輛獲得不錯的加速成績。
綜上所述,無論是換擋速度還是傳遞效率,優化得當的雙離合變速箱都具有很大的優勢,也更能做出更好的0-100km/h加速成績。其次才是手動擋和AT變速箱。而CVT變速箱因為結構的特殊性,不同産品的差距很大,所以不好一概而論,需要每個産品單獨讨論。
發動機動力在經過變速箱後,就需要考慮如何将動力釋放給路面了!畢竟隻有将動力高效地傳導至路面,最終才能取得一個優秀的加速成績。這時,就需要靠車輛的牽引力了。
其實,影響車輛牽引力的因素有很多,比如車輛束角、外傾角甚至是懸架形式和發動機安裝位置都會對牽引力造成影響。但要論影響最大的,絕對就要屬車輛的驅動形式了,也就是前驅、後驅和四驅。
在加速過程中,由于車輛會受到慣性影響,導緻整體重量更偏向車輛後方。所以車輛前部的重量便會減小,前輪的附着力也會比車輛靜止狀态下更低一些。最終造成的結果就是,前驅車在急加速過程中無法完全發揮出車輛理論上的極限牽引力,車輛的加速時間便會受到影響。
而反觀後驅車,反倒還會因為重量的突然靠後,收獲到比以往更大的車輛牽引力,最終獲得更好的加速成績。但如果車輛馬力過大的話,後驅車後輪的牽引力極限便會被突破,并出現影響加速成績的空轉。這時,四驅系統在加速時的優勢就凸顯出來了。
由于四驅車加速時四個車輪都擁有向前的驅動力,所以相比起兩輪驅動的後驅車或者前驅車來說,四驅車在牽引力上的提升會顯著降低輪胎空轉的幾率,減少加速所需時間。同時,真正側重加速的四驅并非是前後50:50的動力分配,因為這樣還是會在急加速過程中,由于重量後移,導緻前輪出現打滑,白白損失動力。所以通常來說,前30後70這樣的四驅動力分配才是加速牽引力最好的狀态。
除了上述這些硬件系統會影響到車輛的加速成績外,車身重量對加速的影響同樣很大。雖然理論上更重的車身重量可以獲得更好的輪胎牽引力,但由于重量的增加,車輛就需要更多的動力用來突破靜止狀态,最終拖累車輛的加速成績。所以如果你不想對車輛進行大幅改裝,那給車輛減重将會是一個很好的方案。另外需要注意的是,随着車速的提高,車身重量對于車輛加速性能的影響也會越來越小,所以車重較輕的車通常在100km/h以下時,優勢才會比較明顯。
對于分秒必争的0-100km/h加速來說,空氣阻力所帶來的影響絕對是不能忽視的。比如SUV這種空氣阻力較大的車型,在0-100km/h的加速成績上就會有先天劣勢,畢竟在時速達到100km/h時,大概有70%左右的動力都會用來克服風阻了。所以,風阻系數更小的轎車,在同動力水平下往往會擁有更好的破百成績。
此外,由于0-100km/h的區間時速相對較低,以至于還不能激發出車輛尾翼的下壓力,所以像是前唇、側裙、尾翼等空氣動力學套件便會因為自身的阻力産生副作用,最終拖慢加速成績。而賽車之所以願意在車上安裝那些會增加阻力的空氣動力學套件,是因為賽車比賽的平均時速都得在160km/h以上,能激發出足夠的下壓力。同時更重要的是,賽車比拼的更多是需要下壓力的彎道速度,而非直道和加速度。
其實,一台車的加速快慢就像一家公司一樣,講求的是人才協同工作。産品經理再強,負責執行的人員拉胯也全白搭。産品經理和執行的人能力都強,但公司制度低效也同樣完蛋。同時,一家公司的好壞,也不能全憑3、5年的成績來評判,就像有些車雖然沒有刻意搞“應試教育”去單純追求0-100km/h加速成績,但卻能在後段加速中展示出很強的統治力一樣,它們難道就不是“快車”嗎?
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