Форум о веломобилях и лигерадах

1. Механическая КПП
2. Робот (в основе которого лежит механическая КПП)
3. Вариатор
4. Современная многоступенчатая автоматическая (с гидротрасформатором) АКПП
5. Устаревшая 3-4-х ступенчатая автоматическая (с гидротрасформатором) АКПП

1. Механическая КПП.
Казалось бы, что может быть проще и до недавнего времени самым распространенным вариантом трансмиссии? И, следовательно, хорошо изученная и правильно используемая в жизни трансмиссия? По факту совсем не так. За прошедшие 10 лет, я встречал не более 3-4 водителей, которые умеют пользоваться механикой правильно, одного из них я сам обучил. И в первую очередь, к моему великому сожалению, не умеют пользоваться механикой на современных а/м очень многие люди старшего поколения, с опытом езды еще со времен СССР. Почему? А потому что конструкция двигателей существенно изменилась, а следовательно и оптимальные режимы работы ДВС, а привычки остались как в СССР и двигателях, конструкция которых ведет к 60-70-м годам. Вторая группа неумех - новички, что логично. Эта группа просто не успела ознакомиться к конструкцией и режимами работы современного ДВС, а по большей части просто не хочет этого делать. Но они прочли в руководстве, посмотрели кучу вредных роликов в ю-тьюбе, прочли псевдо профессионалов и послушали своих дедушек и поверили, что чем ниже обороты, тем меньше расход топлива. Еще есть такая пакость, как подсказки на приборке, когда надо переключаться на повышенную, чему новички многие следуют.

Так в чем же кроется проблема?
Придется немного рассмотреть современный двигатель...Возьмем усредненный бензиновый 4-х цилиндровый 16-и клапанный ДВС с инжекторным распределенным впрыском (не спортивные!).
Такие двигатели массово стали появляться еще в 90-х, в середине 2000-х сильно модернизировались, но принципиально конструкция осталась той же. Диапазон оборотов от ХХ (~700-800об/мин) до ограничителя (6000~6500 об/мин). В движении (назову это рабочими) обороты ДВС несколько уже, т.е. от выше холостых до отсечки, где достигается максимальная мощность. На практике в основном используется и достаточен более узкий диапазон, т.к. максимальная мощность нужна при экстренных ситуациях и при максимальной динамике (макс. скорость не рассматриваем).
Так вот оптимально такой двигатель начинает работать только с 2000-2200 об/мин, к 4000-4500 развивает максимальный крутящий момент и этот диапазон еще и оказывается наиболее экономичным ну и щадящим для ДВС. Оптимальные рабочие обороты в повседневной жизни получаются ~2000-4000. А если надо получить максимальную динамику, то как раз 4000-6000об/мин это позволят сделать. Конечно, нет смысла долго и равномерно ехать на таких оборотах, а вот на разгонах - пожалуйста.

И что же делают водители старой школы и новички? А они используют как раз неоптимальный диапазон от ~1000 до ~2500 об/мин! А динамику хотяn получить туже самую, что и поток, при этом заблуждаются, что экономят топливо. (Тут еще все завязано на смесеобразовании, фазах газораспределения... в общем, долго объяснять.) Просто современный двигатель это извращение над собой позволяет делать без возмущений, и... сжигает неоправданно много топлива! Ну и постепенно убивается двигатель, т.к. нагрузка на КШМ большая, что еще больше нарушает экологию.

А еще механическая КПП в некоторых случаях просто имеет неоптимальный для двигателя и режима/скорости передаточный ряд. Например, пониженная - слишком "густо", повышенная - слишком "пусто".
Все вместе это на практике часто приводит к тому, что на МКПП фактически может и не быть никакой экономии топлива.

2. Робот на основе механики.
Тут переключениями передач управляет электроника. Помните про лживую фразу " чем меньше обороты двигателя, тем меньше расход топлива"? Так вот этот принцип как раз заложен и в робот! Получаем тот же самый рабочий диапазон ~1000 до ~2500 об/мин! И тот же итог, что и при неправильном использовании механики. Единственное, что может спасти ситуацию на некоторых авто, это включение кнопочки "спорт", спортом и не пахнет, просто трансмиссия позволяет двигателю уже приблизиться к оптимальным рабочим оборотам при той же требуемой динамике. Поэтому многие с удивлением отмечают, что в "спорте" расход-то уменьшается . Фактически, робот при адекватной настройке ПО или хотя бы адекватном режиме "спорт" может сравниться по расходу топлива с очень профессиональным водителем на МКПП. А вот новичок или "пенсионер" в режиме "спорт" на роботе даже покажет меньший расход топлива, чем на механике!

3. Вариатор.
На самом деле идея заложена была очень простая и гениальная - всегда держать двигатель в оптимальном рабочем диапазоне, можно даже в очень-очень узком! Фиксированных передач то и нет (за редким исключением 1-й передачи у некоторых кроссоверов). Конструктивно не любит вариатор только резкой смены вращения колес (пробуксовка+резкий зацеп, резкая остановка вращения колес о некий "бордюр", резкий старт). С остальными грехами уже научились бороться, в т.ч. у хороших вариаторов редки перегревы от пары-тройки минут буксования, мертвые пробки более-менее выдерживает без последствий. Казалось бы, это позволит и беречь двигатель и постоянно иметь достаточную мощность и при этом расходовать меньше топлива. Но все же сама конструкция с меньшим по сравнению с механикой КПД не позволяет переплюнуть профессионала на МКПП, а вот новичек с "пенсионером" вполне способны показать меньший расход топлива на вариаторе. Но, и здесь появилась пакость - вариатор тоже на современных движках старается держать обороты низкие, от ~1500об/мин. Так настроено ПО. А еще старается имитировать переключение передач (ну это водителям просто больше нравится).

4. Современная многоступенчатая автоматическая (с гидротрасформатором) АКПП.
Эти трасмисии достигли своего совершенства среди гидротрасформаторных, имеют 6-9 передач, каждая и которых может блокироваться, что снижает потери в трасмиссии. Переключают очень быстро, при этом плавно, почти незаметно, умеют адаптироваться к стилю езды водителя. Теоретически тоже способны максимально близко поддерживать двигатель в оптимальном режиме... Та же хрень - стараются побыстрее уйти на ~1500об/мин... Такое вот ПО. Сложно с уверенностью утверждать, что авто с современным автоматом прожорливее в жизни, чем с вариатором, но не экономичнее конструктивно это точно. Т.к. один из нормальным режимов работы АКПП это тот режим, когда передачи не блокированы и фрикционы проскальзывают. Поэтому под управлением новичка и "старовера" могут показать сопоставимый с механикой расход топлива, но, разумеется, проигрывают профи на механике.

5. Устаревшая 3-4-х ступенчатая автоматическая (с гидротрасформатором) АКПП.
Это, пожалуй, тот случай, когда действительно самый низкий КПД трансмиссии с большими потерями. Как правило передача только верхняя может блокироваться, обеспечивая псевдо жесткую связь, снижая тем самым потери, но и передач все 4... Т.е. есть некий очень узкий диапазон, в котором авто может прблизиться по расходу к вышеописанным коробкам, но...В подавляющем большинстве в жизни авто с такой АКПП самые прожорливые. Зато она проста, хорошо изучена, сравнительно надежна, а временами о очень надежна (привет старым АКПП Aisin/Toyota)

А теперь самое интересное. Откуда пошло правило, что чем ниже обороты, тем меньше расход? Откуда эти обороты 1000-1500?
История уходит корнями в 40-50-е годы. Тогда двигатели были еще несовершенны по всем параметрам, а также масла и охлаждение тоже были примитивны, ну и низкооктановые бензины. Двигатели в большинстве были низкооборотистые, 8-и клапанные, крутились максимум до 3500-4000об/мин. Рабочие/оптимальные обороты у них тоже были очень низкие, старались поддерживать эти самые 1500 +/- об/мин. В ~60-80-й был качественный скачек в среде массовых ДВС, рабочие обороты увеличились, как и оптимальные, но в целом, правило это еще более-менее работало. С 90-х же, с началом массового внедрения 16-и клапанных двигателей актуальность правила стало резко падать. А после 2000-х она стало откровенно вредным.

Почему все ПО современных авто настроено на работу от 1500 об/мин или менее?
А вот это уже результат псевдоэкологического лобби! Вообще, только внедрение нейтрализаторов (катализаторов) и прочих фильтров дало эффект, но не сразу, т.к. по началу это работало как сопротивление для двигателя и заставляло сжигать больше топлива для сравнения с безкатализаторными двигателями. Причем, все эти катализаторы надо еще и разогреть, чтобы они начали работать, сожженым топливом).
Вернемся к 1500об/м и меннее. Экологи Европы в конце 90-х приняли новую методику измерения расхода топлива (соответственно выбросов газов), которая только сейчас признана устаревшей (по факту изначально ошибочной). По ней инженеры и вынуждены были работать, замеряя расход топлива на стенде и фактически искусственно показывая заниженный. Делалось то до безобразия просто: программа испытания на стенде предполагала Ооочень слабую динамику разгона авто и низкие скорости... А вот показать такие шикарные искусственные результаты можно было как раз на очень низких оборотах! С реальностью это имеет крайне мало общего. Но ПО так настроили, что двигатель сейчас загоняется на 1500 и ниже об/мин и фактически работает "с колен", чтобы на стенде при сертификации показал высокую экологичность. А современная трасмиссия при малейшем ускорении быстро и незаметно сразу же повышает обороты. Производителям это тоже оказалось очень даже выгодно - износ двигателя увеличился, КПП стали делать очень много переключений, ресурс снизился близко к гарантийному, а не как в 80-90-е в 3-5 раз превышал его. Соответственно изношенный двигатель не позволял в Европе уже соответствовать нормам экологии и вынуждал покупать новый авто, да и трансмиссия начинала доставать поломками из-за износа. Ну и фактически расход топлива не то чтобы и уменьшился за последние 20-30 лет (лишь только если на возросшую массу а/м пересчитать).

Да, современные ДВС очень высокопроизводительные, как и высоконагруженные, по сравнению со старыми, для этого в него внедрены гоночные технологии прошлых лет и еще некоторые действительно классные решения. Расход несколько снизится должен теоретически (меньше потерь ведь), но нормы экологии были сильно завышены, массы росли, это и вызвало ухищрения с ПО. Да и добывать, перерабатывать и продавать углеводороды очень выгодное занятие! Пилить сук, на котором сидишь, чтобы заботиться о снижении расхода топлива?

Стоит задумываться, кому выгодно ужесточать требования и кто фактически за это расплачивается. Получается, что много доверчивых, которые бесплатно, за красивую идею все это поддерживают, вместо более эффективных, но менее прибыльных инициатив...

Отдельная история с гибридными авто и электричками. Тоже весьма любопытная и неоднозначная история