手动挡的车,1-5 挡各什么区别?什么时候该换挡?不同的路段该切换至什么档位?

本人现在学车,对档位的概念比较模糊,对什么时候该换挡以及该换什么档感到迷惑
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谢谢邀请。
久不写长文再看到题主对MT没什么概念,就在此叨逼一番。
毕竟,要开好MT,不能光靠经验。MT不同于其他自动变速箱,交给驾驶者的空间最大,不光要明白操作规范,最好还要知其所以然,才能最大限度开好MT。

# 1、变速箱是干毛用的
简要说来:变速箱就是用来哄内燃机这个熊孩子的。天使宝宝电动机原则上就不需要多级变速箱。
之所以说内燃机是熊孩子,主要原因:它只愿意在一定的转速区间内发力,超出这个转速区间,对不起,大爷就是要偷懒的。这里是一张发动机的工况图。
图里是EA211的发动机工况图。
如何看发动机工况多嘴一下:
横轴为转速,纵轴为扭矩和功率。这张图里红线代表扭矩,蓝线代表功率。而我们在加减挡的时候,一般涉及到的是加减速,这时候扭矩是主要因素。我们就主要看扭矩线条。
可以看出,发动机在1750-3500RPM的转速区间,扭矩最大。这也是涡轮增压发动机的扭矩平台特性,自然吸气发动机更加傲娇一些,扭矩最大的往往是一个点。因此驾驶NA+MT组合的车,想要发挥出动力总成的最强性能,难度要大于Turbo+MT的组合。Civic SI就是一个每次豁完事后都有自己换挡时机还是拿捏得不那么完美的感觉,而ST的扭矩则是随叫随到,对转速区间控制的要求宽松得多。
所以,在驾驶的时候,最理想的状况就是让发动机随时都有充分的扭矩来带动车子,当然,这也要综合燃油经济性来考量。
那么问题来了。以一台发动机的扭矩,想要让一台车从静止起步,那是不够的。一般5MT的4挡,齿比接近1,变速箱的输入输出轴转速相当,基本上等于发动机直连车轮的效果,然而你可以试试挂上4挡起步看看驾校的教练会不会骂你。。
而当车的速度足够快之后,对发动机的扭矩输出就降低了,较低的扭矩一样可以维持车辆的速度,但是相反的是,对变速箱输出轴的转速要求更高(车速快了),如何用较低的发动机转速来带动飞速旋转的车轮,又成了一个问题。
变速箱就是为了调和这一对矛盾而诞生的。

# 2、概念:齿比
除了CVT以外的所有变速箱,不论传动机构是平行轴还是行星齿轮,都是一个挡位一个挡位变换的。而表述某个挡位特性的关键词就是齿比。
齿比的算法就是当前啮合的一对齿轮组上,输出轴齿轮的齿数与输入轴齿数的比值。
我们以这张图为例:
很理想化的模型了。数一下齿数,小齿轮为12,大齿轮为24,如果说此时小齿轮连接发动机,大齿轮连接输出轴和车轮,那么这对齿轮组的齿比就是2。
我们还可以算一下其他的参数:转速,输出齿轮的转速为输入齿轮转速的1/2,而相应的,输出齿轮的扭矩为输入齿轮的2倍。原理很简单,两个齿轮的基圆半径比值为1:2,动用一点我脑中残存的机械设计知识解释一下:两个齿轮要互相啮合,齿宽必定一样,那么齿数比也就与基圆周长比相等,对应的基圆半径也就与齿比一样了。啮合点的线速度与切向力完全一样,那么计算角速度的时候,角速度与基圆半径反比,而扭矩与基圆半径正比。
大概这样。。我的渣语言组织大致如此,看不明白直接记结论:
输出轴转速=输入轴转速÷齿比
输出轴扭矩=输入轴扭矩×齿比

就这样。

# 3、MT的离散齿比
当然,上面的模型是绝对理想化的。真正的汽车上不会是单独的一对齿轮啮合,而是多个齿轮啮合,然后由套筒和花键轴来决定哪一组啮合的齿轮起作用。而在输入轴和输出轴之间还有一个中间轴,但是齿比的作用仍然遵从上面的转速与扭矩的公式。
一台MT的齿比,大致可以这么表述,以Getrag MMT6变速箱为例:
Gear | Gear Ratio
1 | 3.231
2 | 1.952
3 | 1.321
4 | 1.029
5 | 0.821
6 | 0.685
变速箱各个挡位之间的本质区别,就是齿比不一样。对于驾驶者来说,大不必纠结变速箱里面的结构细节,明白齿比意义,就能够明白为何需要换挡、如何换挡。以及更重要的、驾校从来都不好好教的降挡该如何操作。几日前在Autoblog上看到一篇文章《Is the skill of rev matching being lost to computers?》(转速匹配的技巧已经被自动挡惯没了吗?)里面第一段话颇为惊悚:
If the ability to drive a vehicle equipped with a manual gearbox is becoming a lost art, then the skill of being able to match revs on downshifts is the stuff they would teach at the automotive equivalent of the Shaolin Temple.
翻译过来就是:
如果开手动车的已经变成失落的艺术的话,降挡时的转速匹配技巧简直就是汽车驾驶领域的少林绝学。
当然在国内这种说法也许不准,不过考虑到美国MT被压缩得比国内更过分,就明白Autoblog这一段怨念满满的话是怎么回事了。对此,我作为MT重度爱好者也是感同身受。
说回变速箱,换挡的基本流程是这样:
切断动力→换挡(本质上就是从一个齿比换成另一个齿比)→重新接合动力
而管切断动力与接合动力的就是左脚下面管的事情:离合器。

# 4、动力开关
离合器的基本原理你可以把它看成一个动力的开关,踩下离合器踏板切断动力,抬起来就重新接合动力。
离合器的中间构件是离合器片,在动力接合的时候,它夹在发动机的输出端——飞轮,和变速箱的输入端——变速箱输入轴和位于轴上一同旋转的压盘。那么问题来了,上面提到的转速匹配就在这里凸显了:如果飞轮和压盘的转速落差太大,那么在抬起离合的瞬间,就会有很明显的拉扯感。
而开好MT的核心要诀,就在于控制好这几个数值之间的关系:
发动机转速:对应的就是飞轮的转速。这个可以由油门拉高,松油门会自动掉落。
挡位:可以控制齿比,这是由手上的换挡杆决定的。
车速:挡位与齿比决定了变速箱输入轴的转速。在换档间隙,只能通过踩刹车让车速降低,平地情况下,车速不会自己增加。
开MT,无非就是这三个数值之间的匹配游戏。而如何匹配这三个数字,全在驾驶者自己。
因此常常说MT有驾驶乐趣就是从这里来的。驾驶者拥有远远多于其他种类变速箱的控制权,甚至可以说没有两个开MT的驾驶者拥有完全一致的驾驶习惯,有一百个司机,就有一百个MT的开法。只要不违背基本法(别尝试将发动机转速压制到怠速以下或者红转以上这类),想怎么开怎么开。

# 5、升降挡原则
升挡:
升挡的时候,换档间隙动力断开,因此我们可以认为速度基本不变。这时候,我们将挡位从低档换到高挡,齿比就降低了。在车轮转速不变(也就是变速箱输出轴转速不变)的情况下,相当于输入轴的转速降低了。而这时候由于没有踩油门,发动机转速会天然掉落,飞轮的转速正好能够匹配上降低后的变速箱输入轴转速。抬起离合就不会有明显顿挫。
降挡:
降挡的时候完全相反,变速箱输入轴的转速会升高,而一如上面,发动机的转速是自然掉落的。这时候如果不理会直接抬离合,就会被车子重重踹上一脚。这就需要人工踩油门,将飞轮转速拉上去,或者空挡踩刹车将变速箱输入轴的转速压低,直到可以和飞轮转速匹配上。
那么,为什么要换挡?
原因很简单:伺候好内燃机这个熊孩子,让它一直待在舒舒服服的转速区间里,这样让它出力的时候随时都可以帮你一把。
所以,一直都说换挡不看速度而要看转速。驾校教练告诉你的那绝对不是开MT的真相。在驾校的时候哼哼哈哈但是自己实际开车,只需要记住MT的核心要诀就是四个字:
控制转速
不论是升挡还是降挡,都要维持转速在自己理想的区间内。

# 6、来看实战
其实原理看起来这么复杂,实际驾驶的时候,没人会一边开车一边摁计算器掐着表去换挡。熟练成自然。
对于MT驾驶来说,核心问题就是:如何维持发动机的转速在一个合理区间。
一般民用车的转速范围从900-6500,那是一个很宽泛的范围,合理的标准是什么?
答案仍然在驾驶者心中。
如果你是节油型的驾驶者,那么就尝试将发动机转速控制在经济转速区间,别超过2000转。
如果你是激进型的驾驶者,那么就让发动机的转速控制在亢奋区间内,这就视发动机的特性而定,比如R9DA发动机在1700RPM到6000RPM(大概)都可以发力,那么就相对简单一些,控制在这样宽泛的区间内即可,但是B16这类神奇的发动机,扭矩峰值很窄,加上又有VTEC上身,就需要将发动机转速控制在相对很高但是又很摘的一个转速区间内。所以我之前曾经在另一个答案中说过要将NA发动机的全部实力逼出来,难度比Turbo要大,因为它的容错小得多。