从发动机结构看最佳换档时机

    有一位老司机，驾驶技术很好的那种，开了很多年的车了。刚出帕萨特那会，他开上了帕萨特1.8，但是这位老师傅就跟我抱怨起他的帕萨特：“这车太面了，提速特别慢，比我原来开的桑塔纳2000差远了。而且还老爱出毛病，光喷油嘴就洗过好几回了！”先来看看他开车，那叫一个熟啊！技术娴熟捣腾着他手上的档把和脚下的离合器。老师傅就是老师傅，手脚干净利落，每个档停留的时间绝对不超过2秒钟，转速刚到1500转就升档，不到一句话的时间，这位师傅已经升到五档了！再看一下仪表盘，老天——速度还不到50公里/小时，转速也就1000来转！听着发动机“突突突”的声，听着就难受，可把车给憋坏了！~但老师傅浑然不觉，让可怜的帕萨特在5挡上慢悠悠的提速，一直提到90公里/小时！“为什么这么低转速就换档呢？”老师傅答：“这样开省油啦，发动机不累啦……”无语啦。 

　　其实存在这样误区的司机不少，指出这种错误的文章也不少，比较经典的就是网间广为流传的《最佳换档时机》这篇文章。不过这类文章大多数是从实例和技术参数来解释的，没有说明为何在最大扭矩转速区域换档的基本原理。

　　大家都知道进排气对于发动机工况和效率的重要性，许多先进的发动机在这方面的设计也是绞尽脑汁，例如什么可变气门正时、可变气门行程、可变进气歧管长度等等，无不是在改善不同转速范围的进排气状况，让发动机在不同的转速范围都尽可能的运行在最佳状态。

　　但是普通的经济型轿车 ，特别是档次比较低的欧系美系轿车的发动机，基本上都没有采用上述三种“可变”技术，包括上文说到的帕萨特1.8的发动机。下文就从气门正时、气门行程和进气管长度这三项结构来说明为何在普通发动机上，换档转速应该在最高扭矩附近的转速。

　　气门正时

　　气门正时是指的进排气气门的开启时机，是由凸轮轴的转角所控制的。普通发动机的凸轮轴转角是固定的，所以其气门的正时也是固定的。

　　我们知道，空气是有惯性的，在进气门开启的瞬间，空气并不能0时差的迅速进入气缸，他需要一个很短的反应时间，所以，在设计发动机的时候，就会在进入吸气冲程之前（也就是活塞向下运行之前），提前打开进气门，以抵消这个进气时差，以获得更充分的进气。而在排气阶段，同样原理，在活塞排气上升到顶部时，废气并没有排到最大程度，由于惯性和速度的原因，废气排放的最大量时刻出现在活塞上升到顶部后的一个很短的时间里。为了更充分的排气，需要让排气门在活塞到达顶点以后延迟一瞬间再关闭。这一个提前，一个推迟，必然有一个时间内进气门和排气门是同时打开的，这种现象被称作“气门叠加角”。

　　发动机在高转速和低转速运转的时候，对于叠加角的需求是不一样的。低转速时需要较大的叠加角，高转速时需要较小的叠加角——没有一种叠加角可以同时适合高低转速。但是普通发动机的气门正时是不变的，也就是说，气门叠加角是固定不变的。对于没有特殊需求的发动机（如赛车发动机会有意设计成适应高转速的较小的叠加角），气门叠加角的设计往往取一个折中的值，在这个折中的转速区域，叠加角是最合适的。有最合适就有不合适，这种固定不变的气门叠加角在低转速和高转速时，发动机的工作状态都不是最佳的。这也就不难理解，为何低转换档难受了——没有获得最佳的气门叠加角，发动机工作状态不佳，扭矩小，副作用大。前文说到的那位老司机也许不知道，他整天这样开车，不但动力小，对发动机的损害也是很严重的。帕萨特1.8的发动机由于是德国人的设计，刻意将发动机的叠加角设计成偏高转速需求的——因为几乎所有的德国人开车都喜欢高转速换档。而这位老师傅正好相反，大多数时间让这个可怜的高转发动机在最不适合它的低转运行，这种满足高转需求的气门叠加角设计让它在低转时运行十分的不健康。这也就可以理解为何他的帕萨特老是出毛病了吧！