Вы когда-нибудь замечали, что на большинстве телефонов и компьютеров перегрузка автокоррекции приводит к перегрузке? Назовите это забавным совпадением, но это также уместно, учитывая нашу склонность утяжелять наши автомобили бамперами, лебедками, броней, палатками и другим оборудованием. Любая из этих модернизаций может добавить комфорта или возможностей, но они также усложняют работу двигателя, снижают ускорение, снижают экономию топлива, увеличивают износ трансмиссии и в целом делают управление автомобилем менее приятным. Когда вы добавляете к этому шины большего размера, что мы почти всегда делаем, вы обнаружите, что это только усугубляет ситуацию. Так как же это исправить?
В этот момент многие владельцы могут подумать, что им нужно больше мощности. Если бы они могли установить турбонаддув или нагнетатель, грузовик был бы восстановлен в прежнем виде, верно? Ну, не совсем так.
Хотя дополнительная мощность может заставить автомобиль чувствовать себя немного быстрее, это все равно не решает проблему. На самом деле, это, вероятно, создаст новые проблемы, такие как сокращение срока службы трансмиссии или неудобный диапазон мощности на трассе, но что, если я скажу вам, что есть способ вернуть экономию топлива, улучшить ускорение и снизить нагрузку на трансмиссию? за часть стоимости турбо? Ну, есть, и это просто вопрос перенастройки.
Основы передач
Многие люди изо всех сил пытаются понять, как именно передача влияет на производительность их автомобиля, поэтому мы хотели прояснить ситуацию с помощью некоторых основных терминов и пояснений, начиная с самого дифференциала.
Что такое дифференциал?
Представьте на мгновение школьную беговую дорожку. Вы и ваш друг выстраиваетесь бок о бок в начале поворота, ваш друг находится на внутренней полосе, а вы - на внешней. После свистка вы оба бежите с одинаковой скоростью, но ваш друг заканчивает поворот первым, потому что расстояние внутри трассы короче, чем снаружи. Что ж, тот же процесс происходит с внутренней и внешней шиной автомобиля при повороте, но, как вы можете себе представить, одна сторона вашего автомобиля завершает поворот медленнее, чем другая, на самом деле это не сработает, и здесь в дело вступает дифференциал..
Дифференциал позволяет колесам на одной оси вращаться с разной скоростью, что очень важно при повороте, чтобы внешнее колесо не проскакивало или не прыгало, чтобы не отставать от внутреннего. Дифференциал делает больше, чем просто позволяет колесам вращаться с разной скоростью; они также изменяют направление мощности и влияют на величину крутящего момента, передаваемого на колеса. Давайте посмотрим, как это достигается с помощью передач.
Пристальный взгляд на шестерни и на то, что означают такие передаточные числа, как 4,10, 3,73 или 4,56
Когда люди говорят о шестернях внутри дифференциалов, они имеют в виду кольцо и шестерню, которые являются главными шестернями внутри оси. Шестерня представляет собой ведущую шестерню, отходящую от приводного вала и передающую мощность на зубчатый венец. Зубчатый венец является ведомой шестерней и перенаправляет эту мощность на 90 градусов через ось на колеса.
Если бы и кольцевая, и ведущая шестерни были одинакового размера с одинаковым количеством зубьев, передаточное число у них было бы 1:1. Это означает, что при каждом обороте ведущей шестерни (шестерни), отходящей от ведущего вала, ведомая шестерня (кольцо) также будет вращаться один раз. Это также означает, что происходит прямая передача крутящего момента в соотношении 1:1. Это было бы не очень эффективно для нормальных условий вождения, так как двигателю пришлось бы очень сильно работать, чтобы повернуть колеса. Вот почему мы используем более низкие передаточные числа, которые умножают крутящий момент двигателя на колеса, подобно тому, как ломающий стержень увеличивает крутящий момент на болте. Давайте посмотрим на пример.
Допустим, ваша ведущая шестерня имеет 10 зубьев, но вы используете зубчатый венец, который намного больше, с 41 зубцом. Чтобы вычислить передаточное отношение, нужно разделить количество зубьев ведомой (кольцевой) шестерни на количество зубьев ведущей (шестерни). Это 41/10=4,10, что дает соотношение между ними 4,10:1.
Это означает две вещи. Во-первых, каждый раз, когда большее зубчатое колесо поворачивается один раз, меньшее зубчатое колесо будет вращаться 4,1 раза. Что еще более важно, это также означает, что крутящий момент, передаваемый от карданного вала к колесам, увеличился в 4,1 раза, потому что большая шестерня действует как рычаг, передающий больший крутящий момент на колеса. Это означает, что двигателю не нужно работать так сильно, чтобы разгоняться и поддерживать скорость. Так почему бы производителям просто не использовать минимально возможную передачу? Давайте посмотрим ниже.
Баланс передач
Поскольку зубчатая передача напрямую влияет на величину крутящего момента, прикладываемого к колесам, и число оборотов, которые колеса совершают относительно оборотов двигателя, они влияют на гораздо более широкий спектр факторов, чем многие думают. Такие вещи, как экономия топлива, ускорение, максимальная скорость и буксировка, связаны между собой через передачу, но часто противоположным образом. Когда вы улучшаете один, вы обычно вредите другому, поэтому передаточные числа должны быть тщательно сбалансированы, если вы хотите, чтобы практичный автомобиль управлялся. Вот почему производители традиционно прилагают кропотливые усилия, чтобы найти золотую середину между эффективностью и производительностью.
Чтобы получить хороший пример того, как именно передача повлияет на модифицированный автомобиль, мы обратились в компанию Just Differentials в Кашемире, штат Вашингтон, чтобы получить точные данные об оборотах двигателя, передаточном числе и о том, как все это коррелирует в FJ 2007 года. Крейсер.
Допустим, вы только что купили FJ Cruiser. Это костяной запас с передаточным числом 3,73: 1 и 31-дюймовыми шинами, поэтому ваш двигатель будет вращаться со скоростью 1839 об / мин на скорости 65 миль в час. Именно для этого предназначен автомобиль, и его двигатель будет эффективно работать в этой части диапазона мощности. Экономия топлива, ускорение и езда по шоссе теперь хорошо сбалансированы.
Вы только что получили налоговую декларацию, поэтому добавляете лифт, 34-дюймовые шины, бамперы и палатку. Это увеличивает вес, аэродинамическое сопротивление и вращательную массу, но есть и другой фактор. Поскольку шины имеют большую окружность, ваш автомобиль теперь проходит большее расстояние за каждый оборот колес, что означает более высокую скорость движения при тех же оборотах двигателя. Глядя на это с другой стороны, обороты вашего двигателя теперь ниже на скорости 65 миль в час, чем раньше. Это может показаться эффективным, но помните, что эти современные грузовики уже настроены на минимально возможные обороты, и это изменение выводит двигатель из оптимального диапазона диапазона мощности, что дает ему меньший крутящий момент и мощность, чем раньше, чтобы двигаться больше. масса.
Вы быстро обнаружите, что ускорение затруднено, что вынуждает автомобиль с трудом набирать крейсерскую скорость. Как только он достигает скорости шоссе, дела обстоят не намного лучше. На скорости 65 миль в час с заводской передачей 3,73:1 и 34-дюймовыми шинами ваш двигатель будет вращаться со скоростью 1607 об/мин, что на 232 оборота меньше, чем предполагалось. Это ниже приемлемого уровня, чтобы удерживать FJ на скорости 65 миль в час, что приводит к переключению трансмиссии на пониженную передачу, резкому увеличению оборотов и ускорению грузовика до 65 миль в час. Вскоре он снова переключается на более высокую передачу, пытаясь двигаться с желаемой скоростью, но снова выдыхается, вызывая пониженную передачу, и поэтому цикл повторяется. Эта склонность переключаться между передачами не только раздражает, но и способствует снижению расхода топлива и ускоренному износу компонентов. Таким образом, возникает вопрос, как переоснащение изменит это?
Преимущества переоборудования
Как мы уже говорили, снижая передаточное отношение, вы, по сути, даете двигателю больший рычаг, с помощью которого он может передавать крутящий момент на колеса. Это означает, что вы можете понизить передаточное число, чтобы вернуть обороты автомобиля в диапазон, предусмотренный производителем, что:
- Улучшение экономии топлива
- Уменьшение износа компонентов
- Улучшить ускорение
- Увеличить крутящий момент на колесах
- Улучшить возможности буксировки
- Предотвратить охоту трансмиссии за шестернями
Чтобы увидеть, как работает переключение передач, давайте еще раз взглянем на нашу Toyota. Как вы помните, с передаточным числом 3,73:1 и 34-дюймовыми шинами FJ разгонялся до 1607 об/мин при скорости 65 миль в час, тогда как заводские спецификации устанавливали его на 1839 об/мин. Теперь предположим, что вы переключились на 4.10s.
С этим набором передач вы обнаружите, что грузовик движется со скоростью 1817 об / мин и скоростью 65 миль в час, что очень близко к штатному. Это компенсирует большие шины, но не учитывает дополнительное сопротивление ветру бамперов и палатки или вес брони и походного снаряжения.
Итак, переходим к 4. Передаточное отношение 56:1, обеспечивающее скорость вращения 2021 об/мин. Хотя оно немного выше, чем заводское, это вернет FJ в надлежащий диапазон диапазона мощности, давая ему достаточный крутящий момент для преодоления собственного сопротивления и поддержания скорости. шоссе. Это означает лучшую экономию топлива, более низкие температуры трансмиссии, а также улучшенные характеристики ускорения и буксировки. К сожалению, переналадки на заводские или близкие к заводским не всегда достаточно.
Положение современных полноприводных автомобилей
Как мы упоминали ранее, производители традиционно прилагали кропотливые усилия, чтобы найти золотую середину между эффективностью и производительностью, но благодаря новым правилам EPA этот баланс быстро меняется. В то время как полноприводные автомобили раньше имели более низкую передачу для большей полезности, теперь компании испытывают огромное давление, чтобы выжать все возможное из экономии топлива, что побуждает их выбирать гораздо более высокие передаточные числа для более низких крейсерских оборотов. Теоретически это увеличивает количество миль на галлон при наличии на складе, но также ставит эти грузовики и внедорожники прямо на грань их рабочего диапазона, который они быстро превышают, если вы добавите шины даже немного большего размера или дополнительную полезную нагрузку. Результатом является худшая экономия топлива и низкая производительность.
Одним из лучших примеров этой проблемы, несомненно, является Tacoma третьего поколения с автоматической коробкой передач. Хотя основную часть вины за вялое поведение грузовика взял на себя 3,5-литровый двигатель, это больше связано со штатной коробкой передач. Давайте посмотрим на производительность шоссе в качестве примера. Если вы возьмете заводской набор передач третьего поколения 3,90: 1 от автоматической коробки передач и объедините его с шестой передачей 0,58: 1, вы получите смехотворно высокое передаточное число главной передачи 2,26: 1. Из-за этого Tacoma чрезвычайно сложно оставаться на шестой передаче, поскольку она работает только со скоростью 1500 об/мин при 60 милях в час или 1750 об/мин при 70 милях в час. Для сравнения, Tacoma с механической коробкой передач и тем же двигателем имеет набор передач 4,30: 1 и шестую передачу 0,85, что дает передаточное число 3,65: 1. Другими словами, вы можете перенастроить автомат с набором передач 5,29: 1, и он ВСЕ ЕЩЕ не будет соответствовать передаточному числу главной передачи, указанному в заводском руководстве.
«У Tacoma очень высокая повышающая передача на пятой и шестой передачах, позволяющая переключаться на низкие обороты. Новый 3,5-литровый двигатель V6 выдает достаточно лошадиных сил, но ему нужно увеличить обороты. Мы обнаружили, что даже со стандартными шинами шестая передача почти бесполезна; передача настолько высока, что передача постоянно переключается. В стандартной Tacoma с автоматической шестой передачей вы получаете 1500 оборотов в минуту на скорости 60 миль в час, что просто не работает. Вы можете этого не осознавать, но вы, вероятно, почти никогда не переключаетесь на шестую передачу, если только вы почти не едете под гору. Эти грузовики нужно переоборудовать. Это единственный способ должным образом компенсировать неадекватную заводскую передачу и увеличение диаметра шины». - Карл Монтойя
Чтобы увидеть эту проблему в действии, просто посмотрите это короткое видео на Youtube.
Страх передозировки
Но как насчет тех компромиссов между передачами и хрупким балансом, о которых мы упоминали ранее? Можете ли вы включить слишком низкую передачу?
Короткий ответ: да, можете. Понижение передаточного числа увеличивает число оборотов в минуту при любой заданной скорости движения, поэтому вы быстрее достигнете красной линии на каждой передаче, и, таким образом, ваша общая максимальная скорость будет снижена. Это не является фактором для современных полноприводных автомобилей с шести- или восьмиступенчатой трансмиссией, поскольку ваша разрешенная крейсерская скорость должна быть значительно ниже пределов передачи автомобиля, но это больший риск для старых автомобилей с четырехступенчатой коробкой передач.. Если вы перегрузите эти грузовики, вы можете обнаружить, что если раньше вы могли комфортно двигаться со скоростью 75 миль в час, то теперь вы можете двигаться только со скоростью 65 миль в час, прежде чем обороты двигателя достигнут неудобно высокого уровня.
Идеальный баланс
Как и любая модификация транспортного средства, передаточное число заключается в достижении баланса, который имеет смысл для его владельца, и нет лучшего выбора. Для некоторых более низкая крейсерская скорость на шоссе - это небольшая плата за улучшенный крутящий момент на колеса и более низкое передаточное число, в то время как другие могут захотеть остаться с немного более высокой передачей, соответствующей размеру их заводских шин, и сохранить более высокие максимальные скорости. Владелец должен определить, какая передача лучше всего подойдет для его личных нужд.
Если вы не уверены, какие именно шестерни будут соответствовать вашим потребностям, не волнуйтесь, вы не одиноки. Выбор правильных соотношений для баланса экономии топлива, внедорожных характеристик, буксировки и скоростей на шоссе может быть большой проблемой, но, к счастью, такие магазины, как Just Differentials, могут устранить догадки. Они уже провели расчеты, а это значит, что вы можете приобрести 5. Передаточное отношение 29:1 для вашего Tacoma 2019 с автоматической коробкой передач, зная, что с 33-дюймовыми шинами вы будете работать со скоростью 1900 об/мин на скорости 60 миль в час или 2250 об/мин на скорости 70 миль в час, и это значительно упрощает жизнь.