5 мин.

Переключение передач для максимально эффективного разгона

117

Начнём с того, зачем нам вообще нужна коробка передач. Дело в том, что диапазон скоростей, на которых двигается автомобиль, гораздо шире, чем диапазон устойчивых оборотов работы двигателя. Ну например, для среднестатического гражданского автомобиля скорости меняются раз в 40 (5км/ч-200км/ч), в то время как обороты двигателя меняются раз в 8 (750 об/мин - 6000 об/мин). Таким образом, встаёт вопрос о согласовании режимов работы двигателя со скоростью вращения колёс на любых скоростях движения автомобиля. Его и решает коробка передач, позволяя нам выбрать необходимую для движения на данной скорости передачу.

При разгоне мы раскручиваем двигатель, а потом переключаем передачу вверх, уменьшая его обороты и снова раскручивая. В какой момент необходимо переключать передачу для обеспечения максимально эффективного разгона? Для ответа на этот вопрос давайте обратимся к внешней скоростной характеристике двигателя - зависимости развиваемой двигателем мощности от оборотов коленчатого вала при полностью нажатой педали газа. Разумеется, для каждого двигателя характеристика своя, но в целом выглядит она примерно вот так:

 

 При неспешной езде в городе мы переключаемся на следующую передачу примерно здесь (впрочем, при неспешной езде редко кто ездит в полный газ):

 

Во время динамичного обгона на трассе мы крутим двигатель чуть побольше:

Однако это всё гражданская лирика, отношения к автоспорту не имеющая. Пилот гоночного болида имеет право для достижения результата не думать ни о ресурсе мотора, ни о создаваемом шуме, ни о расходе топлива (ну или почти не думать). Для достижения максимально эффективного разгона двигатель эксплуатируется на оборотах, близких к максимальной мощности. Встаёт вопрос: в какой же момент переключаться, чтобы обеспечить максимально эффективный разгон?

Некоторые считают, что крутить мотор выше оборотов максимальной мощности не имеет смысла:

Другие, наоборот, заявляют, что мотор надо крутить до максимальных оборотов и только потом переключаться:

Я же утверждаю, что переключаться надо вот так (чтобы мощность двигателя до и после переключения была одинаковой):

 

И сейчас я объясню, почему.

Мощность двигателя расходуется на создание тяговой силы на колёсах, которая и разгоняет автомобиль. Чем больше сила - тем больше ускорение и более эффективен разгон. Силу эту можно вычислить по формуле Сила=Мощность/Скорость автомобиля.

Поскольку переключение передач занимает мало времени, особенно на спортивных болидах, то скорость движения автомобиля за это время практически не падает. А значит, тяговая сила на колёсах непосредственно до и после переключения будет зависеть только от мощности, подаваемой на колёса (скорость-то не изменилась). Вот и получается, что надо крутить двигатель выше оборотов максимальной мощности ровно до того момента, пока мощность его не сравнится с мощностью, которую двигатель будет развивать после переключения.

Поясню ещё раз на картинках.

Вот здесь переключаться ещё рано, потому что в этом случае мы, вместо того, чтобы разгоняться на мощности, пусть уже убывающей, но ещё близкой к максимальной, своими руками уменьшаем тяговую силу на колёсах.

Вот здесь мы уже опоздали с переключением: после его совершения тяговая сила на колёсах увеличится, а значит, надо было выполнить переключение раньше.

А вот здесь переключаться в самый раз: мы только что отработали горб мощности вокруг максимума, и сохраняя тяговую силу, можем переключаться на следующую передачу, чтобы снова оказаться на восходящей ветви этого горба!

На этом с переключением передач всё. Конечно, эти знания не особенно нужны в гражданской жизни, но, надеюсь, вам было интересно почитать приведённые теоретические рассуждения.

Если вам хочется почитать  ещё о чём-нибудь интересном, оставляйте варианты в комментариях. Пока планирую в следующей статье рассказать о таких автомобилях, у которых из-за некоторых конструктивных особенностей разгон на более "длинной" второй передаче оказывается эффективней, чем на "короткой" первой передаче (и пробуксовка колёс тут не при чём). Если у вас есть предположения, почему так получается, пишите в комментариях.

P.S. После прошлого поста получил пару отзывов, что используемая мной лексика специфична и не всегда проста для понимания, поэтому в этом посте я постарался объяснять ещё доходчивей. Получилось ли? Кстати, написание следующего планируемого материала может занять немало времени именно по причинам адаптации текста для широкого круга читателей, так как там всё не очень просто. Но я буду стараться)

logoWTCC
logoWEC
logoчемпионат мира по ралли
logoФормула-1
logoтехника