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【娱乐分享】转个水贴- -日系重型车1990-2000年代的发展歧路

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日系重型车1990-2000年代的发展歧路——超大排量高转速发动机和少档位变速箱大家别急着插楼,等我写完先几个名词解释:超大排量 ——大于16L高转速 ——额定转速高于2200少档位 ——重型半挂车,入门配置的变速箱档位少于8个或总变速比低于10倍开宗明义的主题:日系重型车之所以在那段时间走上超大排量高转速发动机结合少档位变速箱的发展歧路我看来,主要是受制于自身发动机增压技术的不足,和变速箱制造技术的不足,考虑到日本国情而采取的手段,只是这个模式,被历史证明是错误的。日系商用车企业为此付出了巨大的代价。
日系车的大排量高转速发动机:
同样功率的发动机,标定转速高的,往往输出扭矩低。
低扭矩发动机,对变速箱的规格要求较低
高转速发动机,转速范围大,如果不考虑经济性和动力衔接性的前提下,对变速箱总变速比和档位之间极差要求低,因此变速箱档位可以做的少。变速箱结构也简单。
2000年前后的VOLVO DH12D/D12D 420,排气量12.1L ,额定转速1800rpm
输出扭矩 2000Nm@1050-1475rpm 输出功率 420HP/309KW @ 1475-1800rpm
同等功率的三菱 8M21-3
排气量21公升,额定转速2200,最大马力316KW/430ps@2200rpm,扭矩 1519Nm@1200rpm
同期的奔驰ACTROS 1843LS用的OM501LA 最大马力 400HP/294KW@1800rpm,扭矩 2000@1080rpm
大家有没有发觉,同样功率等级的不同厂商发动机,输出扭矩的差别很悬殊?日系发动机擅长于大排量自然吸气高转速?而欧系发动机普遍是低转速加涡轮增压爆发出高扭矩?我们再来看看变速箱呢?(基于2000年前后的配置)VOLVO FH12-420配备的是VT2214变速箱,14个前进档,最低的爬坡档,速比 16.85,最高档位是直接档,速比 1.0Utväxling VT2014/2514....................................................... Låg–HögKrypväxel VT2014 ........... 16,85:1–13,51:1Krypväxel VT2514 ........... 16,41:1–13,16:11:an ........................................ 11,13:1–8,92:12:an .......................................... 7,16:1–5,74:13:an .......................................... 4,68:1–3,75:14:an .......................................... 2,97:1–2,38:15:an .......................................... 1,91:1–1,53:16:an .......................................... 1,25:1–1,00:1Back hög ................................ 4,02:1–3,22:1Back låg ............................. 15,06:1–12,09:1三菱 SUPER GREAT配备的是10速手动变速箱1. 8.147 6.4072. 4.846 3.8113. 2.824 2.2214. 1.738 1.3675. 1.000 0.786Rev: 7.058 5.550奔驰 ACTROS配备的是16速AMT变速箱传动比是 17.03-1.00Ratios G211 / G231 Low High 1st 17.03 14.19 2nd 11.50 9.583rd 7.80 6.504th 5.28 4.40 5th 3.87 3.22 6th 2.61 2.187th 1.77 1.48 8th 1.20 1.00 Reverse 15.48 12.90
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IP属地:辽宁1楼2014-03-21 16:06回复
    再来比对一下后桥速比:VOLVO FH 3.08三菱 4.22奔驰 2.846那么,最高档位,发动机处于各自额定转速下三台车的最高车速/最低档最高车速/最低档怠速车速(假设为600rpm,车轮 315/80 R22.5) 分别为VOLVO 119/7/2三菱 135/13/3奔驰 129/7/2三者在40吨总重下,行驶中的爬坡能力最大为 37% 18.6% 34.5%从纸面上看,三菱车的最低档怠速车速稍高一点,而最低档持续爬坡能力最低,差距甚至非常悬殊,但是考虑到三菱 8M21巨大的21公升排气量,三菱的坡道起步能力,并不会逊色于奔驰和沃尔沃太多为什么我们这么说?那是因为,欧洲车采用涡轮增压技术,而在600-800rpm的极低转速下,涡轮是发挥不了作用的,这种情况下,发动机的压缩比,排量,或者是小缸径长冲程设计,才是提高这个转速段扭矩的有效方法。
    大排气量有什么好处?大排量发动机,使用排气制动的时候,功率比较大,因此日系车无需复杂的排气门制动技术,就可以获得和欧洲对手接近的发动机制动能力。大排量发动机天生的大怠速扭矩,意味着变速箱的传动比可以做得不用太大,变速箱结构可以简化一些。欧洲车可能需要一主箱双副箱,12-16个前进档才能满足需求,而同期的日本车,10或者12速,已经是豪华配置了,更多车型使用的是总变速比在10倍以下的7速变速箱(例如五十铃的7速手排 6.833-0.728)此外,日系车的小扭矩,意味着不需要那么高扭矩的变速箱,对变速箱的技术要求降低了很多。
    变速箱档位少,意味着司机换档次数少,结合发动机的高转速,在平路上提速就快;就算是山路,日系车在90年代以后基本杜绝了超载,大多数车辆满载总重还不到38吨,变速箱档位少,档位极差较大的问题,在日本国内并不是个大问题。这里插一句:有没有人听说过开西沃 的VOLVO B12M大巴的司机抱怨排挡太多(8个前进档),提速慢?而安徽凯斯鲍尔从来就没这种问题?因此很多人说凯斯鲍尔比B12M更快?但是事实上呢?DH12D/E 380的动力表现,远好于354马力的OM447/OM457,无论扭矩还是功率。
    而且还有个问题,大家有没有考虑到?欧洲,德国高速公路对卡车的限速是100,英国是90,那么对于上述配置的欧洲车来说VOLVO FH12 在100kmh车速下,发动机转速大约过1500rpmACTROS 1843在100kmh车速下,则只有1400rpm 而三菱SUPERGREAT如果在同样车速下,发动机转速为 1650,一般来说,柴油机的经济转速在1100-1500rpm之间,部分新款欧洲车,上限可以提高到1600甚至1700rpm,但是对于90年代后期的车辆来说,1650rpm绝对高于经济转速了。
    但是有一点大家不要忘记了,日本大多数高速公路,对卡车限速是80kmh
    那么在这种情况下,
    三菱 supergreat在这个车速下,发动机转速是1300,绝对的经济转速哦!
    就算是配12PE1 V12 22公升自然吸气发动机 7速手排和 4.875速比大后桥的 的ISUZU GIGA,
    在80kmh车速下,发动机转速也就是1400rpm
    换而言之,日系车的高转速发动机,在日本国内法规限定的80kmh车速下,仍然可以维持在经济转速内运行。
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    IP属地:辽宁2楼2014-03-21 16:10
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      而且日系车,由于发动机转速范围宽,欧洲车,必须在范围只有4-500转的绿色区域内逐级换档。因此很多时候,提速比同等马力级别的欧洲车更快————人家档位多,一个个换档麻烦嘛!
      珠三角地区道路条件好,因此掩盖了日系车的缺点,而大大发挥了日系车的优点:提速快,而且日系车以港口集装箱和混凝土运输为主——这些运用的吨位相对较小,因此日系车重载爬坡不佳的缺点并不明显,外加相对于欧洲车低廉的价格,和便宜的保养费用,获得了华南地区用户的青睐。
      发动机扭矩小了,对变速箱要求降低了,其实对驱动桥的要求也变小了。车桥都有一个最大输入扭矩的限制值,这个数值,很重要。奔驰第一代ACTROS的旗舰车型 1857LS,用的是4.833的双级减速后桥搭配变速比 9.57-0.57的16速变速箱,这个变速箱有4个超速挡,之所以要用这种非常规搭配,那是因为当时的车桥没有那么大的扭矩输入容量。当时1857,发动机输出扭矩是 2700Nm,就算搭配这个变速箱,输出到后桥上的扭矩,仍然将近27000Nm如果是换成 17.03-1.00的直接档变速箱,那就是45981Nm非常惊人的数值今天的欧洲顶级重卡,发动机输出扭矩在2800-3500之间,这种情况下,后桥承受的输入扭矩,是非常惊人的。
      因此,日系商用车,用1档速比相对较小兼较小速比超速挡7-10档变速箱,结合相对较大的减速比的设计输入扭矩相对较小的后桥,结合扭矩较小转速较高的大排气量发动机,造就符合日本国情(限速较低,负载较轻)的商用卡车。
      然而,这种设计,是无视了商用车技术发展趋势,闭门造车的产物,日系商用车丢失了5-10年的宝贵发展时间,或者说是这5-10年都用到了错误的方向上,最终导致了新世纪后,日系商用车技术的全面落伍,最终导致日系车厂被欧洲对手击败,并有部分车厂被收购,欧洲商用车大量进入日本市场的结局。
      关于发动机增压技术,可以使得比较小排量的发动机,比如11公升的,在一定转速下获得相当于22公升发动机的输出功率。日系三菱非增压的8M21 22公升柴油机,最大功率430马力,而11公升的康明斯ISM轻而易举的达到440马力。发动机增压技术,分为废气涡轮增压和机械增压两种后者技术门槛较低,但是增压器的动力源是发动机的曲轴,会消耗掉相当一部分的发动机功率前者不消耗发动机的功率,利用排气管的高温废气做工,而且废气涡轮增压对高海拔气压下降导致发动机功率下降有一定的自动补偿功能,但是对材料工艺,金属表面加工工艺和润滑介质的要求非常高。大型发动机的增压器,全球的供应商屈指可数。大多数现代商用车的增压器都是废气涡轮增压器,简称涡轮增压。为什么前面我说到是在一定转速下?那是因为发动机在怠速或者低于800rpm的低转速下,涡轮增压器未能发挥出作用。譬如说:两台奔驰ACTROS重型卡车一台是 12公升发动机的1848LS一台是16公升发动机的1851LS两者的发动机分别是 V6 12公升的 OM501LA和V8 16公升的OM502LA前者输出功率476马力@1800rpm,输出扭矩是2300Nm@1080rpm后者输出功率510马力@1800rpm,输出扭矩2400Nm@1080rpm两台发动机缸径冲程相同,只是相差两个汽缸表面上看,两者的功率只相差7%,最大扭矩只相差4.3%但是在600rpm转速上的扭矩差别,高达30%以上这是因为在极低转速下,涡轮增压器是不起作用的,只能凭借活塞冲程,压缩比和排气量说话。也正是如此,我在前面一直提到的日系车虽然最大扭矩不高,而且变速箱速比小档位不多,但是起步能力不差,主要就是因为其怠速下的扭矩不小。
      再说到变速箱:一般来说,家用小车和大巴士使用的3-7速变速箱,采用的是 步进级差 的设计什么叫做步进级差?英文叫做 Progressive Gear Steps 我们来看一个典型的步进级差变速箱的设计:ZF Volvo6S-1380BD 1st gear ......................... 6.98:1 2nd gear ........................ 4.06:1 3rd gear ......................... 2.74:1 4th gear ......................... 1.89:1 5th gear ......................... 1.31:1 6th gear ......................... 1.00:1 Reverse ......................... 6.43:1 大家可以看到,随着档位提升,档位之间的级差越来越小,从1-2档之间的1.72倍 到 5-6档之间的 1.31倍这样的设计,考虑到了空气阻力和滚动阻力的因素,车速越快,换档的级差越小,发动机因为换档以后下降的转速越少,发动机动力下降也越小。因此,大多数的乘用车和中轻量级的商用车,采用了这种设计。
      下面来列举一个 有步进级差特性的8档变速箱:
      Volvo EGS-VR
      1st gear ......................... 9.13:1
      2nd gear ........................ 6.42:1
      3rd gear ......................... 4.77:1
      4th gear ......................... 3.75:1
      5th gear ......................... 2.44:1
      6th gear ......................... 1.71:1
      7th gear ..........................1.27:1
      8th gear ..........................1.00:1
      Reverse ......................... 13.69:1
      这个变速箱,是一个4速主箱加2速高低档变速箱组合而成的变速箱
      1-2档,级差 1.42
      2-3 1.34
      3-4 1.27
      4-5 1.53
      5-6档,级差 1.42
      6-7 1.34
      7-8 1.27
      这个变速箱,是带有步进级差限制的早期的组合式变速箱。
      另外一种 叫做 几何级差设计,英文叫做
      geometrical Gear Steps
      几何级差变速箱,常见于重型车的8档位以上的变速箱
      MB ACTROS的G281-12 1st 14.93 9th 2.052nd 11.64 10th 1.603rd 9.02 11th 1.284th 7.03 12th 1.005th5.64 1st Reverse 16.396th 4.40 2nd Reverse 12.747th 3.39 3rd Reverse 3.72 8th 2.65 4th Reverse 2.9这是一个典型的几何级差变速箱各个档位的级差在1.25-1.28之间徘徊
      根据已知的情况奔驰ACTROS 1844LS,最大扭矩2100,变速箱按照G281的速比计算后桥速比 2.846 车胎直径 295/80 R22.5,车货总重1档行驶中的爬坡能力约为39%,推算的1档起步能力大约在30%12档爬坡能力最大为 2.61%国内道路设计的标准基本如下:设计速度(km/h) 120 100 80 60 40 30 20最大纵坡(%) 3 4 5 6 7 8 9那么,在上述坡度上,ACTROS 1844LS的爬坡能力,基本上可以保证以11档爬上 3.34%的坡度,最保守估计,发动机转速1080,车速58kmh,在保留一定余量,使用10档情况下,爬坡能力 4.18%基本上,挂在10档,用1080rpm的发动机转速,折合45kmh车速,爬上4%的坡度并不困难如果是国内限速20kmh的9%坡度上,挂在6档,用1080rpm发动机转速,16.5kmh的车速爬上去也很轻松,绰绰有余。
      如果换成了使用8M21 420马力发动机的三菱车,会怎么样呢?
      最大马力316KW/430ps@2200rpm,扭矩 1519Nm@1200rpm
      假设其7速变速箱速比是
      1st=6.833 2nd=4.734 3rd=2.783 4th=1.822 5th=1.307 6th=1 7th=0.728 R=5.82
      后桥速比 4.875,总重也是40吨,车轮也是295/80 R22.5
      那么其最高档爬坡能力大约相当于 2.356%
      1档爬坡能力相当于 22.11% ,推算的怠速起步能力,应该在18%左右
      同样在国内限速在120kmh 纵坡为3%的高速公路上
      可以保证用6档,转速1200rpm爬上 3.23%的坡度,根据卡车之家车速计算器,车速仅为48kmh
      如果是千分之9的坡道,那么就只有很勉强的用3档,同样1200rpm最大扭矩转速下爬坡,车速17kmh
      实际上,考虑到车辆磨损和风阻,一般只能用2档,为了简化计算,用同样的最大扭矩转速爬坡,车速只有10kmh,实际上考虑到日系车扭矩储备系数,估计可以以12kmh的速度爬上去
      通过分析可以发现,典型的日系车大排量自然吸气加少档位变速箱的配置,就是见坡即死
      我们再来看一下,如果三菱把后桥换成4.222,搭配自家的10速变速箱回事什么样的情形呢?
      10速手动变速箱
      1. 8.147 6.407
      2. 4.846 3.811
      3. 2.824 2.221
      4. 1.738 1.367
      5. 1.000 0.786
      Rev: 7.058 5.550
      1档行驶中最大爬坡能力大约 22.8%
      10档为 2.2%
      典型的3%坡,估计三菱可以以 8档爬上去,最坏情况下,可以是1200rpm转速下用40kmh速度爬上去
      实际上的速度,可能是44左右
      换成了9%的坡度,则是可以用4档,至少用14kmh速度爬坡上去
      通过上述对比,可以发现,同样的发动机,换了后桥和变速箱
      爬坡性能可以得到了一定程度的优化,基本上可以保证以比较经济的转速,爬上比较合理的坡度。
      上述都是以40吨总重来计算的,而事实上,国内运输环境下,列车总重往往在50-55吨
      这种情况下,7速变速箱的配置方案的实际表现会更加劣化,甚至到了不可接受的程度。
      大排量自然吸气发动机加较少档位变速箱的组合,在国内的大吨位环境下,运用效果肯定不如欧系设计。
      事实上,日系车出口型号,一般采用的也是EATON或者ZF的10-18档位变速箱来保证重载能力。
      ---------------------------------------------------------------------来自卡车之家
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      IP属地:辽宁3楼2014-03-21 16:11
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        全是字懒得看


        IP属地:重庆4楼2014-03-21 16:23
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          我想要图


          IP属地:广东5楼2014-03-21 16:30
          收起回复
            太专业,看不懂,顶下


            IP属地:上海来自iPhone客户端6楼2014-03-21 16:46
            收起回复
              楼主辛苦了 涨姿势了 非常感谢


              7楼2014-03-21 16:50
              收起回复
                看完了。。。。好长,眼睛好累,感觉日系车的设计理念可以用在小型货车上面。比如7-8吨的全挂上面。


                IP属地:江苏8楼2014-03-21 17:16
                收起回复
                  其实就是 小日本的商用卡车 适合轻 中载 低速平坡的运输 而欧洲的家伙们则可以 重载 爬坡速度高点的行业


                  IP属地:黑龙江9楼2014-03-21 17:20
                  收起回复
                    这是好帖子 大家都可以 好好看看啊 楼主辛苦了


                    10楼2014-03-21 17:48
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                      放上几张图或许效果更好,这样字太多会睡着的


                      IP属地:四川11楼2014-03-21 17:56
                      收起回复
                        感谢楼主搬运


                        IP属地:北京12楼2014-03-21 22:09
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                          楼主你盗用我在卡某之家的原贴经过我同意了么?


                          13楼2018-02-24 00:10
                          收起回复
                            不错,很专业


                            IP属地:广东来自Android客户端14楼2018-02-24 07:51
                            回复