Введение

Трансмиссия с близкими передаточными числами – это автомобильная трансмиссия с меньшей, чем обычно, разницей между передаточными числами. Чаще всего они используются в спортивных автомобилях для поддержания двигателя в диапазоне максимальной мощности.

Расчет диапазона мощности двигателя

Двигатели внутреннего сгорания, используемые в легковых автомобилях, способны работать в относительно широком диапазоне скоростей: от холостого хода до красной зоны для бензиновых двигателей это примерно от 700 до 6500 об/мин и выше; однако рабочий диапазон, представляющий собой оптимальный диапазон оборотов двигателя с учетом расхода топлива, крутящего момента и выходной мощности, обычно уже. Автомобильная трансмиссия используется для поддержания оборотов двигателя в пределах рабочего диапазона при движении транспортного средства в широком диапазоне допустимых скоростей. Во время ускорения, когда скорость автомобиля возрастает до такой степени, что обороты двигателя превышают скорость, при которой достигается максимальная мощность, водитель или трансмиссия переключаются на более высокую передачу (с меньшим передаточным числом), что снижает обороты двигателя, удерживая их в оптимальном рабочем диапазоне и обеспечивая продолжение ускорения. Возможно, что передаточное число следующей, более высокой передачи будет значительно меньше предыдущего, из-за чего переключение на нее приведет к чрезмерному снижению оборотов двигателя, и он выйдет за пределы своего "рабочего диапазона"; для достижения максимального ускорения обороты двигателя автомобиля следует поддерживать в этом диапазоне. Трансмиссия с широким диапазоном передаточных чисел требует от двигателя работы в более широком диапазоне оборотов, но позволяет реже переключать передачи и обеспечивает больший диапазон выходных (скоростей автомобиля). Высокопроизводительные двигатели часто настраиваются для достижения максимальной мощности в еще более узком диапазоне рабочих скоростей. Трансмиссия с близкими передаточными числами разработана для того, чтобы двигатель оставался в этом относительно узком диапазоне рабочих скоростей и обычно устанавливается на спортивные автомобили, где от водителя ожидается частое переключение передач для поддержания двигателя в рабочем диапазоне.

Диапазон мощности

В 1967 году Porsche 911 S был оснащен 2,0-литровым оппозитным шестицилиндровым двигателем, который развивал мощность при 6600 об/мин и крутящий момент при 5200 об/мин. Используя передаточные числа стандартной коробки передач, указанные выше, при переключении с 2-й на 3-ю передачу на 6600 об/мин, обороты двигателя упадут до об/мин (что составляет 6600 × 1,32 / 1,78). В этом случае переключение на 3-ю передачу приводит к тому, что обороты двигателя оказываются немного ниже оборотов, при которых достигается максимальный крутящий момент. При использовании коробки передач с близкими передаточными числами, как в примере Hill Climb, переключение на 3-ю передачу снизит обороты двигателя до об/мин (6600 × 1,55 / 2,00), что почти соответствует максимальной мощности двигателя. Кроме того, набор передач для Нюрбургринга также имеет немного большее передаточное число, чем стандартный набор, что делает его более подходящим для спортивных целей. Однако спецификация Нюрбургринга имеет "более длинную" (цифрово меньшую) 5-ю передачу, чем коробка передач Hill Climb, что позволяет достигать более высоких максимальных скоростей, необходимых для этой более быстрой трассы. Стандартный набор передач с его меньшим передаточным числом 5-й передачи позволит еще более низкие обороты двигателя на шоссе, тем самым снижая шум двигателя и расход топлива, но ухудшит динамику разгона на очень высоких скоростях.

Непрерывно переменные трансмиссии (CVT)

До 1970-х годов механические коробки передач, производимые различными компаниями, обычно имели три или четыре передачи. Чтобы соответствовать требованиям по максимальной экономии топлива, производители начали предлагать 5- и, в 1990-х годах, 6-ступенчатые механические коробки передач. Аналогично, 3-ступенчатые автоматические коробки передач были стандартом до недавнего времени, но теперь предлагаются 6-, 7- и 8-ступенчатые автоматические коробки передач. Уменьшая интервал между передаточными числами за счет большего количества передач, можно поддерживать обороты двигателя в узком диапазоне. В 5-ступенчатой коробке передач диапазон рабочих оборотов должен быть относительно широким, что требует компромисса в отношении эффективности двигателя. В 8-ступенчатой коробке передач диапазон рабочих оборотов можно поддерживать относительно узким, что позволяет инженеру оптимизировать эффективность двигателя на определенной скорости, а коробка передач стремится поддерживать двигатель в работе именно на этой скорости. (Эффективность двигателя значительно повышается при максимальной нагрузке; поэтому автоматические коробки передач также переключаются на более высокую передачу, когда это возможно, чтобы максимально снизить обороты двигателя, что увеличивает нагрузку и эффективность.) Недавнее появление трансмиссий с бесступенчатым изменением передаточного числа (CVT) призвано довести эту стратегию до логического завершения. Это обеспечивает почти бесконечное "количество" передаточных чисел, что подразумевает трансмиссию с бесконечно близкими передачами. Однако, учитывая отсутствие физических передач или конкретных передаточных чисел, такую трансмиссию вряд ли можно считать близко передаточной.