浅谈发动机的工作原理和低转速换挡的危害

让你的发动机咆哮起来！——浅谈发动机的工作原理和低转速换挡的危害
每次看到新手开手动挡汽车的时候低转速换挡，内心就对车子的发动机有一种怜悯和惋惜之情。我也不知道中国人什么时候开始形成的这 种传统，也不知道最早是怎么形成的这种现在已经根深蒂固的错误观念：低转速换挡省油？！ 相信不少人在驾校里，师傅就是这样教的：起步用1档，车子动了用2档，20公里换3档，30公里换4档，40公里换5档，很多人对驾校师傅教的这一“秘 籍”深信不已，认为这是省油又爱护发动机的宝典。 有时候想想，驾校师傅，也就开车熟练一点，经验丰富一点，对发动机的工作原理，未必熟悉，网路零零星星有些关于如何正确换挡的***，但大多不全面，也 没有从原理上分析原因，所以觉得有必要写一篇关于正确换挡的***，希望对所有新手甚至很多错误换挡的“老手”有帮助。

从长期综合来看，低转速换挡并不省油也不省钱，还会对发动机造成不可逆的损害，大大缩短发动机寿命，并且失去了驾驶的乐趣。
简单的说，对于低速发动机，中速发动机，和高速发动机，对应的换挡转速和行车转速应该如下：
1，对于最大扭矩3000转就出现的“低速”发动机，应该尽量2200转以上加速和换挡，换完档保持发动机1800转以上行车。
代表车型： 普桑，老捷达
2，对于最大扭矩3600转左右出现的“中速”发动机，应该尽量2500转以上加速和换挡，换完档保持发动机转速2200转以上行车。
代表车型：大众朗逸，宝来
3，对于最大扭矩4200转以上才出现的“高速”发动机，应该尽量2800转~3000转加速和换挡，换完档保持发动机转速2500转左右行车。
代表车型：爱丽舍，307
雨燕G13B是3500---4500

首先我还是想强调一下发动机健康转速的概念：
发动机由于气门提前角、点火提前角等原因，只有在一个特定的转速范围内运转状态才最好，汽油燃烧才最充分，发动机运转在这个范围内才最“健康”，这个转速范围就是所谓的“健康转速范围”。 具体的原理可以参考上面连接中的帖子。
以前很多车都会在转速表上专门标注发动机的健康转速区间，我不知道为什么现在的很多车都不标了，比如以前桑塔纳，在转速表表盘上，发动机转速1800~4000转的范围标注的颜色是绿色的，表明这个转速范围是发动机的健康转速区间，开车的时候应该尽量让发动机保持在这个区间；从怠速到1800的转速标注的是黑色，4000~6500左右标注的也是黑色，表示这两个转速范围发动机在“亚健康”转速范围内，保持在这个范围内发动机要么容易产生积碳（低转速区间），要么磨损比健康转速区间稍微高一点（4000~6500的高转速区间），在这个转速范围内开车问题总的来说不大，但应该尽量避免； 转速6500以上就标注成红色，红色表示警告，表明发动机转速到了这个范围会有严重磨损，应该避免把发动机转速拉到这么高。现在的发动机基本都有自我保护功能，如果发动机转速被拉到了红线，保护电路会自动切断油门让发动机转速降下来。
以上的例子是拿桑塔纳来举例的。桑塔纳的健康转速范围大概是1800~4000，但不是每一款发动机的健康转速范围都是一样的。 桑塔纳是低速发动机，健康转速范围偏低，那么那些高转速发动机，健康转速范围就要高一些。如果你的车子转速表上没有明确标记绿色区间，你怎么知道你的发动机健康转速区间是多少转呢？
有一个很简单的经验公式可以大概的算出来：
即：健康转速区间=最高扭矩转速*0.6 ~ 最高扭矩转速*1.2
以赛欧1.2为例，赛欧1.2的发动机最高扭矩转速是4400，那么这款发动机的健康转速范围应该是：
4400*0.6~4400*1.2 大约是 2500~ 5000 转
雨燕的1.3L车型采用的是G13B发动机，它的机器采用的全铝合金材质，双顶置凸轮轴16气门结构，其最大功率为63/6000（kw/rpm），最大扭矩为110/3500-4500（N?m/rpm].

这个公式只是经验公式，只能大致的判断出发动机的健康转速区间，有时候用这个公式算出来的范围是偏高的，还有一种方法可以进一步确定发动机的健康转速：
挂3档，开到某一个速度，在这个速度下，点油门时发动机响应很快，车子提速灵敏，那么当前的这个转速基本就是发动机健康转速区间的下区间了。 为什么要用3档测试呢？ 因为3档的齿数比适中，如果3档时当前的转速发动机响应很快动力很足，那么1、2档更加没问题了，4、5的话也应该够了。 
当然最精确的方法还是看你的发动机 转速-扭矩 曲线图，然后参照车子的重量算出来。
好了，以上说了健康转速的概念和大概的计算方法，现在来探讨一下帖子中有疑问和争议的问题：
1. 这么高的转速换挡在市区行驶时顿挫很严重
在市区行驶时，车速一般都比较低，大部分都是在40公里以下的速度，一般用1、2、3档即可，因为1、2档的齿数比比较大，变速箱对发动机的扭力的放大作用比较明显，所以即使发动机转速低于低于健康转速了，（比如1500~1800）发动机此时负担也不会很重，因此不用担心发动机“累着”，此时虽然转速低，但并不算拖档，不会对发动机有磨损的危害，但是长期低转速行驶，积碳会比较多，所以高转速发动机的特点决定他了不适合在市区行驶，高速公路和国道才最适合高转速发动机行驶。 况且市区行驶一般没有机会大脚油门，一般都是缓踩油门，而缓踩油门可以缓解拖档对发动机的危害。 举例来说，40公里的时速，挂4档，如果一个地板油下去，这么低的速度挂4档发动机肯定拖档，声音会很“闷”，提速会很“肉”，发动机此时也会很“累”，这会严重损害发动机。但同样的速度同样的档位，你用很轻柔的幅度踩油门，让车子速度慢慢的上来，发动机转速慢慢的提上来，这时候就没有明显的拖档感觉，对发动机就基本没危害。 因此结论就是在市区，只要用低档位，发动机转速低一点也没关系，不会损害发动机，没有必要教条主义，非要把发动机拉到健康转速再换档。 但是如果你在郊区，红灯转绿灯踩大油门快速起步，那么就算1、2档也需要高转速换挡， 否则就算低档位，低转速大油门对发动机伤害也比较大。
汽车生产厂家在设计一款汽车的时候，都是经过充分的计算的，绝对不会把一台动力不够的发动机装到一台车上，很多朋友所谓的某款车动力不足，开车肉，其实不是真正的动力不足，只能说动力储备不足。什么意思呢？ 一些超大大排量的车2000转，就能输出200Nm的扭矩，轻松带动1.5吨的车行驶，这种大排量的车如果发动机转速拉到4000、5000转，可以说用动力野蛮来形容，这种车就是动力储备很足的车。那么小排量的车，2000转可能只有100Nm不到的扭矩,要推动1.2吨或者1.4吨的车，当然会动力不足感觉“肉”，你需要降低档位，将发动机转速拉上来，拉到最高扭矩转速区间，我相信没有一款车会动力不足！ 哪怕是面包车！ 一般来说，1吨重的车身需要100Nm左右的扭矩才能比较轻松的驱动，你可以去查看一下你的发动机的工况图曲线，再看看你的车子有多少重量，这样可以定出一个比较合理的行车发动机转速。 这样即可以省油，又不会导致发动机拖档。
以新赛欧1.2为例，这款车发动机是16v的高速发动机，最高扭矩4400转的时候才出现，最高扭矩115牛，而新赛欧的车重才1020KG，115牛的扭矩推动1020KG的车身虽然不够奔放，但也足够了，但是为什么有人说开新赛欧1.2动力不够呢？ 查看新赛欧发动机的工况图，2000转的时候，发动机输出扭矩只有大约90Nm多一点,推动1020的车重，加上车上的驾驶员和乘客，可以说比较勉强，最多刚好够吧。但是你如果像开桑塔纳一样2000转就换挡呢？ 2000转驱动车子匀速行驶只是勉强够，2000转换挡，换完档发动机转速降低到1500~1800的区间，这个时候发动机扭矩是多少？ 看工况图！只有80Nm了，这个时候你还要干踩油门让汽车加速，不是赶着一头瘦骡子拉大车吗？动力能够吗？骡子会累趴下、累死，发动不会累死，但是会加剧发动机的磨损，增加积碳，使得发动机工作状态越来越差，最后寿命缩短提前报废。 这款发动机转速2500转的时候扭矩输出才达到100Nm以上的扭矩，对于1020KG的车身重量才刚刚到达能轻松推动的动力。所以这款发动机就应该3000转左右换挡，换完档，让发动机转速落到2500转左右行车。1.4的发动机最高扭矩转速稍微低一点，可以适当提前换挡，比如2600~2800左右换挡，保持2200~2300行车，这样才是正确的开法！
开车时间长，不等于会开车，有些老司机，开惯了桑塔纳和老捷达，以为所有的发动机都2000转可以换挡，自己不懂得发动机的工作原理，按老经验来开车，车子没动力还怪车子动力不够，经验主义害死人。 类似的车还有爱丽舍，也是高转速发动机，很多司机也按开桑塔纳的方法开，不管发动机的最大扭矩是多少转，一路到底全是2000转换挡，甚至还有1500转就换挡的，白瞎了这款16v的发动机。

低速换挡时，由于发动机动力不足，缸内气压过高，活塞对曲轴连杆的压力也很高。力的作用是相互的，活塞对曲轴连杆的压力高，曲轴连杆对活塞的压力就高，因为曲轴连杆和活塞是成一定角度的，因此曲轴连杆对活塞的压力分解成一个竖直向上的力，和一个垂直于气缸壁的力，正是这个垂直于气缸壁的力，加剧了气缸的磨损！ 拿一张砂纸，轻轻的按在一块铁板上，快速在铁板上摩擦1分钟，再用另一种方法，将砂纸用力按在铁板上，慢速在铁板上摩擦1分钟，这两种情况哪种对铁板的磨损大？ 高转速换挡就好比第一种情况，虽然磨得快，但由于气缸壁压力低，在发动机设计范围内，不会加剧发动机的磨损，后一种情况就好比低转速换挡，虽然转速慢，但是曲轴连杆会将活塞死死的压在气缸壁上，会加剧发动机的磨损！ 这个结论和很多人想想的不一样吧？ 确实，如果发动机转速特别高，比如高到红线区域，发动机确实会加剧磨损，但只要转速在健康转速范围内，绝对不会加剧磨损，相反发动机动力充沛，磨损减少，油路气路都很通畅，寿命可以延长。 现在知道为什么有些人发动机开30万公里不用大修，有些人开10来万公里就要开缸大修了吧！ 错误的驾驶习惯是导致发动机寿命缩短的罪魁祸首。
有一次我开朋友的307，我知道307是高速发动机，在加速的时候把发动机拉到了4000转，发动机“咆哮”了起来，朋友“心疼”不已，说发动机要坏掉云云，还说自己平时很爱护发动机，都没舍得踩到2500转以上，一般都是2000转就换挡。哎~ 我也不好说他什么，明明是在害发动机，还以为是爱护发动机。
还有一个人，他和我说他的POLO，他很爱护，从来不舍得让发动机拉高转速，都是1500转就换挡了，我问他这样开开了多久了，他说开了2万公里，于是我就不说什么了，免得他晚上睡不着觉。
低速换挡的另外一个危害是发动机积碳，导致发动机性能降低。这个危害估计知道的人比较多，不多讲了，积碳可以拉高速消除一些，也可以通过清洗发动机来清除(打吊瓶)。但要记住，发动机的磨损是不可逆的，一旦因为错误的驾驶习惯使发动机严重磨损了，只能通过大修，换活塞环等方法解决，有时候甚至需要镗缸来解决，而镗过缸的发动机，就算维修技术再高寿命也没多少了，基本宣判了这个发动机即将退役。
低速换挡还有一个危害：费油！费钱！ 这个也是和大部分人的认知相反的，因为我说的这个费油是长期来看费油，短期来看，也许低速换挡确实可以省那么一点点油。 长期的低速换挡导致气缸磨损，导致气缸密封性降低，从而使发动机燃油经济性降低。 我看到过一个人开1.3排量的发动机，第一年油耗不到7升，开了4年多以后，油耗到了百公里13L！ 因为他长期低速换挡拖档开车导致了发动机严重磨损。最后只好通过大修发动机，换活塞环解决。这发动机一大修就是几千块，再加上后2年多烧的油耗，前2年省下的油钱全搭进去还远远不够！
以私家车一年开2万公里为例，一辆1.6排量的小排量车，根据经验，2000转换挡，和2500转换挡实际油耗相差大约只有0.5L。本来百公里8L，现在变成8.5L，一年多烧100L油，按现在的油价，一年也就多支出700多块钱。换来的是发动机源源不断的充沛动力！换来的是发动机长久的工作寿命！ 省下清洗发动机钱和清洗节气门、怠速马达的钱！

2. 就算在郊区行驶，高转速换挡3、4、5档还是会有明显的顿挫啊？
我在上篇***中说了，高速发动机都是大缸径短行程，转动惯量比低速发动机小，因此松油门后发动机转速掉的很快，因此高转速换挡会顿挫。 这个就是脚上功夫的问题了，由于高转速发动机松油门后转速掉的快，因此在油离配合的时候需要“先油后离”的操作，即：踩油门踏板要导前于放离合踏板0.2~0.3秒左右，就是说，要让掉下去的发动机转速在离合器合上之前就加点油门补上来一点。 这个补油的操作在开低速发动机的时候是不需要的，开高速发动机这个动作是有必要的。 那么补多少油呢？这个真的很难说清楚，全靠自己多体会了，总的来说原则就是宁愿补多了让车子往前冲，也不要补太少让车子有突然刹车停顿的感觉。 这个动作需要练习，开熟练了才能体会。当然如果你放离合的技巧比较好，而且换挡动作非常快，松油门后发动机转速掉下去的很少，那么不补油也可以做到平顺换挡。 一般来说，把换挡动作练快一点要比练习补油动作要容易的多。 因此还是建议大家加快换挡速度，补油的动作真的很难掌握精准。
3. 为什么自动挡的换挡转速都没那么高呢？
自动挡基本都是电子油门，我在《拉线油门 vs 电子油门》一文（***地址：http://club.autohome.com.cn/bbs/thread-c-163-13139446-1.html）中也说了，电子油门可以在一定程度上缓解拖档的危害，所以自动挡换挡转速一般都稍低一点。 而且一般真正的液压传动自动挡发动机和变速箱的连接是液体连接，属于软连接，因此有一定的缓冲作用，所以也可以减少拖档对发动机的危害，所以一般自动挡车的换挡转速普遍会低一点。 如果手动挡车主参考自动挡的换挡速度，那么要在自动挡换挡速度的基础上适当再增加200~300转的转速，这对发动机有好处。
4. 高转速换挡费油吗？
明确的说，短期来看确实会比低转速换挡费油，但是多的油耗并不厉害，一般来说就多6~8%的油耗。就算百公里多半个油，一年开2万公里算，一年才多700多块钱。但是换来的好处是什么呢？
a) 发动机状况良好，不会积碳
b) 发动机负担轻，磨损程度低，可以延长寿命
c) 省下清洗节气门和怠速马达的钱
d) 省下将来大修发动机的钱
e) 燃油燃烧充分，废气污染小，环保
因此，虽然短期来看确实会多费一点油，但是长期而言，是经济省钱环保的做法。
5. 我在国道上5档1900转就基本到最高限速了，难道要降到四档？
这个要看具体情况，如果确实道路状况良好，车上人少，脚踩在油门上的幅度基本不动，那么这样开也未尝不可，但是如果路况并不是十分理想，经常有电瓶车和行人等等，需要松油门减速再踩油门加速，那么这种情况最好用4档。 4档开60~80公里速度过分吗？ 对于新赛欧这款发动机来说，一点也不过分，正好而已，尤其是1.2的发动机并且坐满人开空调的情况下，80公里以下不要用5档，4档就可以了，爬长坡的时候甚至可以用3档，高速发动机3档开到80公里时速，并不过分，非常正常，除了声音大一点，油耗高一点外，对发动机没有任何危害，非但没危害，还有好处，油路气路都会很通畅。 不知道这里有没有爱看拉力赛的赛车爱好者，WRC赛车手用的车也是民用改装的，他们开车的时候直线的速度最高都要100以上，但是你们可以观察一下，他们从来都不用5档，4档都极少使用，基本都是用1、2、3档。 2档直接拉到80公里时速，3档直接破百，发动机轰轰的，加速非常凌厉。当然这样开的油耗是十分惊人的，民用车这样开真的开不起。所以民用车，出于兼顾保护发动机和省油的目的，只要发动机转速不低于健康转速就可以了（1、2档除外）。
6. 为什么说明说上说尽量低转速换挡
如果大家都高速换挡，口口相传，说这个车费油，会影响销量，但发动机积碳，清洗发动机的钱是车主自己出的，车商又不补给你钱，想想吧。 但过低的换挡转速会损伤发动机，也会影响车辆的口碑，所以，一般说明书上让你低速换挡，但是绝对不会特别低。 总之，按说明书上换挡，能保持发动机3、5年没问题，但是积碳肯定会有，清洗积碳的钱你省不了。