De ce cutiile de viteze au din ce în ce mai multe rapoarte de transmisie?

Imperfecțiunea motoarelor cu ardere internă
Cutii de viteze moderne și motoare cu ardere internă din ce în ce mai bune
Diverse motoare, diverse soluții
Cutie de viteze modernă

Șapte, opt, și unele chiar zece! Există atât de multe rapoarte de transmisie în cutiile de viteze moderne. De ce să complici construcția așa de tare? De ce sunt necesare nu mai puțin de șapte trepte de viteză la o mașină de oraș? 

Imperfecțiunea motoarelor cu ardere internă

Primul motiv pentru care cutiile de viteze au început să fie utilizate a fost imperfecțiunea motoarelor cu ardere internă. Motoarele cu ardere internă la începuturi aveau o gamă mică de turații utile. Astfel, la primele generații de motoare, când conducătorul avea o plajă de 1000-1500 rpm între ralanti și turația maximă, o mașină fără cutie de viteze ar fi avut performanțe slabe. Pe de altă parte, după utilizarea treptei de viteză suplimentare, a fost posibil să se deplaseze confortabil și apoi să se mențină o viteză relativ mare după trecerea în treapta a doua. Da, primele mașini aveau doar cutii de viteze cu două trepte. Această soluție, în versiunea automată, a durat până în anii 1960. Cu timpul, cu toate acestea, numărul de trepte de viteză a început să crească.

Cutii de viteze moderne și motoare cu ardere eficiente

Acest lucru a coincis cu dezvoltarea unor motoare mai bune și mai eficiente - cele în care gama de turații utile a devenit mai largă și mai largă. Astăzi, motorul mediu pe benzină are o gamă utilă de aproximativ 6000 - 6600 rpm. Teoretic, motoarele diesel se descurcă mai rău din acest punct de vedere, deoarece nu au o turație maximă așa de mare, dar aici cutia de viteze și rapoartele treptelor de viteză intervin și elimină neajunsurile acestor motoare termice.

Cum se determină intervalul utilizabil? Puteți utiliza matematica destul de complicată pentru acest lucru, dar este mai ușor să vizualizați graficele de putere și cuplu ale unui anumit motor. Când le suprapunem în așa fel încât punctul maxim al cuplului să fie la aceeași înălțime cu punctul maxim de putere, vom observa două puncte unde curba cuplului și curba de putere se intersectează. Prima dată este la turații relativ mici, iar a doua este imediat după turația puterii maxime. Intervalul între cele două puncte este intervalul utilizabil.

Motoare diferite, soluții diferite.

Trebuie sa remarcăm soluțiile foarte diferite utilizate pentru tipurile vaste de motoare termice. Dieselul modern are un cuplu enorm puțin peste turația de mers în gol: la BMW 530d, acesta este de 650 Nm la 1.500 rpm. La rândul lor, motoarele cu turație mare, aspirate natural, ating valoare de cuplu maxim la o turație mult mai mare - de exemplu, Honda Civic Type R ajunge la doar 195 Nm la 5600 rpm. Și aici revenim la motivele pentru care folosim din ce în ce mai multe trepte de viteză.

Din moment ce cunoaștem valoarea inițială și finală a gamei turației utile, știm și vitezele (minime și maxime) la care mașina noastră, până acum cu o singură viteză, ar rula la aceste turații. Acum, să adăugăm mai multe trepte de viteză, calculate în așa fel încât viteza minimă în treapta următoare să fie aceeași cu cea maximă din cea anterioară. Să repetăm această operație de mai multe ori și avem rețeta cutiei de viteze. Designul creat în conformitate cu aceste ipoteze ne va oferi cea mai bună accelerație în fiecare treaptă de viteză.

Cu toate acestea, problema nu este atât de simplă. Există ipoteze suplimentare care împiedică construirea cutiilor de viteze în acest fel. Primul raport de transmisie nu este calculat pentru viteza maximă. Primul raport de transmisie este de obicei mai mare (în terminologia cutiilor de viteze: mai scurt) decât cel optim, fapt care permite o pornire mai ușoară. Pe de altă parte, treptele de viteză cum ar fi 5 sau 6, au un raport de transmisie mai mic decât cel optim (adică mai lung). Acest lucru se datorează simplului fapt, că atunci când conducem pe șosea, de obicei nu accelerăm la viteza maximă pentru a o menține. Conducem mult sub această viteză, deci nu are sens să ardem combustibil la turații mari, este mai bine să schimbam in treapta 6, unde motorul funcționează mai calm chiar în partea de jos a gamei optime de turații.

Cutia de viteze modernă

Acesta este modul în care a fost construită cutia de viteze modernă. Dar din moment ce motoarele din ce în ce mai moderne au o gamă din ce în ce mai largă de turații utile, de ce să adăugam mai multe trepte de viteză? Ei bine, un alt motiv, după gama utilă, este grija pentru menținerea standardelor de emisii de gaze de eșapament. Cantitatea de substanțe nocive depinde de sarcina și viteza motorului, iar pentru fiecare motor există combinația sarcină-turație care oferă cele mai mici emisii de noxe.

Deci, devine evident că, cel mai profitabil este să ai multe trepte de viteză și să te deplasezi în jurul acestor rapoarte optime în timp ce accelerezi. Pe de altă parte, o dată atinsă viteza de croazieră, treapta a șaptea sau a opta permite reducerea ușoară a turațiilor peste turația de ralanti. Apoi, computerul motorului va lua alte măsuri pentru a utiliza cât mai puțin combustibil posibil și pentru a emite cât mai puține noxe posibil.

Cu toate acestea, nu există nicio îndoială că creșterea numărului de trepte de viteză din cutia de viteze nu va mai avea sens într-o zi - în principal pentru că astfel de cutii de viteze vor fi prea complicate pentru a fi construite și, prin urmare, prea scumpe pentru potențiale beneficii din utilizarea lor. Excludem cazul cutiilor de viteză de la camioane, unde întâlnim 18 trepte de viteză și există încă mult spațiu sub capotă. Dar, deocamdată, japonezii și americanii montează cutii de viteze cu 10 trepte pe mașinile lor și acest trend continuă.

Caută pe www.motointegrator.com/ro un atelier din zona ta dacă ai nevoie de servicii pentru cutia de viteze automată sau manuală.

Urmărește promoțiile atelierelor pe pagina de Facebook Motointegrator