自动挡公交车的换挡操作相对手动挡公交车要简单许多,主要通过车辆的自动变速器(Automatic Transmission,简称AT)来实现,以下是其换挡的具体过程和原理:
换挡操作方式
挡位选择:自动挡公交车通常设有几个主要的挡位,包括P(停车挡)、R(倒车挡)、N(空挡)、D(行驶挡)等,部分车辆还可能设有S(运动挡)或L(低速挡)等特殊挡位。驾驶员通过操作换挡杆或换挡按钮,将挡位切换到所需的位置。

停车挡(P挡):当车辆需要长时间停车时,将挡位挂入P挡。此时,变速器内部的锁止机构会将输出轴锁住,使车辆无法移动,起到驻车制动的作用。一般在车辆完全停稳后,拉起手刹,再挂入P挡。
倒车挡(R挡):需要倒车时,将挡位挂入R挡。此时,车辆的动力传递方向改变,驱动车轮反向旋转,使车辆倒退行驶。在挂入R挡之前,通常需要先踩下制动踏板,确保车辆处于静止状态,以避免在挂挡瞬间车辆突然移动造成危险。

空挡(N挡):空挡是变速器不传递动力的挡位,主要用于车辆短时间停车或进行发动机怠速运转时。在空挡状态下,发动机的动力不会传递到车轮,车辆可以依靠惯性滑行。但需要注意的是,在下坡时不能长时间挂空挡滑行,以免失去发动机的制动辅助作用,导致车速过快而引发危险。
行驶挡(D挡):这是车辆正常行驶时使用的挡位。当挡位挂入D挡后,自动变速器会根据车辆的行驶速度、发动机转速、节气门开度等传感器信号,自动选择合适的挡位进行行驶。在D挡状态下,驾驶员只需控制油门和制动踏板,车辆就可以自动完成换挡操作,实现加速、减速和爬坡等功能。

运动挡(S挡):部分自动挡公交车设有运动挡,当挂入S挡时,变速器的换挡策略会发生改变,使车辆的加速性能得到提升。在S挡模式下,变速器会延迟升挡时机,让发动机保持在较高的转速区间,以获得更大的动力输出,适合在需要快速超车或爬陡坡等对动力要求较高的情况下使用。但使用S挡时,油耗相对会有所增加。
低速挡(L挡):低速挡主要用于车辆在下陡坡或需要较大制动力的情况下使用。挂入L挡后,变速器会限制车辆的挡位上升,使车辆保持在较低的挡位行驶,通过发动机的牵阻作用来增加车辆的制动力,减轻制动系统的负担,同时也有助于控制车速,避免车辆在下坡时速度过快而失控。

换挡过程:在行驶过程中,当驾驶员踩下油门踏板加速时,发动机转速和车辆速度会逐渐升高。自动变速器的电子控制单元(ECU)会根据这些信号,判断是否需要升挡。如果满足升挡条件,ECU会发出指令,控制变速器内部的液压系统或电磁阀等执行机构,使变速器从当前挡位切换到高一级挡位,车辆继续加速。反之,当驾驶员松开油门踏板减速,或踩下制动踏板时,车辆速度降低,ECU会根据速度变化判断是否需要降挡,以适应车辆的行驶状态,确保发动机始终在合理的转速范围内工作,同时提供足够的动力输出和良好的燃油经济性。
换挡原理
液力变矩器的作用:液力变矩器是自动挡公交车自动变速器的核心部件之一,它位于发动机和变速器之间,起到传递动力和自动调节扭矩的作用。液力变矩器内部有泵轮、涡轮和导轮三个主要部件,它们通过液体(通常是自动变速器油)的循环流动来传递动力。

当发动机运转时,泵轮被发动机驱动旋转,将液体甩向涡轮。涡轮在液体的冲击下也开始旋转,并将动力传递给变速器的输入轴。由于液体的流动具有一定的惯性,当车辆起步或低速行驶时,泵轮和涡轮之间的转速差较大,液力变矩器可以自动增大扭矩输出,使车辆获得足够的驱动力轻松起步和加速。随着车速的提高,泵轮和涡轮的转速逐渐接近,液力变矩器的扭矩放大倍数逐渐减小,最终接近于1,此时液力变矩器主要起到传递动力的作用,减少了动力传递过程中的能量损失。
行星齿轮机构的挡位切换:自动挡公交车的变速器通常采用行星齿轮机构来实现不同挡位的切换。行星齿轮机构由太阳轮、行星轮、行星架和齿圈等组成,通过不同的齿轮组合和锁止元件(如离合器、制动器等)的配合,可以实现多种速比的输出,从而形成不同的挡位。

当ECU发出换挡指令后,液压系统或电磁阀会根据指令控制相应的离合器或制动器的接合与分离。例如,在升挡过程中,可能会使某个离合器接合,将太阳轮或行星架锁止,同时使另一个制动器分离,改变行星齿轮机构的传动路径,从而使变速器的输出速比降低,车辆进入高一级挡位。降挡过程则相反,通过改变锁止元件的状态,使变速器的输出速比升高,车辆回到低一级挡位。行星齿轮机构的这种巧妙设计,使得自动挡公交车能够在不同行驶条件下,自动、平顺地切换挡位,为驾驶员提供了便捷的驾驶体验。
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