&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-68f00a2fbbfe702f1cfaa848eebf7ecc_b.jpg& data-rawwidth=&1024& data-rawheight=&707& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1024& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-68f00a2fbbfe702f1cfaa848eebf7ecc_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-5a1cdd96cbecb2df1c402_b.jpg& data-rawwidth=&1186& data-rawheight=&665& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1186& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-5a1cdd96cbecb2df1c402_r.jpg&&&/figure&&p&曲轴位置传感器（crankshaft position sensor）是发动机电控系统的重要组成部分，用于计算发动机的转速，计算点火提前角，喷油时刻，检测上止点位置等。按照原理的不同，目前在发动机上使用的主要是&strong&霍尔式&/strong&或&strong&磁电式&/strong&传感器。&/p&&b&1、霍尔式&/b&&p&霍尔式转速传感器属于磁敏式传感器，利用霍尔效应实现磁特性到电信号的转换，由霍尔元件、永久磁铁、导磁钢片、触发叶轮等组成，具有体积小、使用方便的特点。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-e0dabe42e8d63499ebd0d_b.jpg& data-rawwidth=&650& data-rawheight=&381& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&650& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-e0dabe42e8d63499ebd0d_r.jpg&&&/figure&&p&它的信号电压的大小与发动机转速无关，在发动机启动的低速状态下仍可获得很高的检测精度。霍尔式传感器与磁感应式传感器不同的是需要外加电源。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-9332c1aac7d53bc1029959_b.jpg& data-rawwidth=&505& data-rawheight=&328& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&505& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-9332c1aac7d53bc1029959_r.jpg&&&/figure&&blockquote&&p&发动机工作时，触发叶轮的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的空气隙时，霍尔元件周围磁场被旁路，霍尔元件不产生霍尔电压，霍尔集成电路输出级三极管截止，传感器输出的信号电压为高电位；当触发叶轮离开空气隙，永久磁铁的磁力线通过霍尔元件而产生霍尔电压，集成电路输出级三极管导通，传感器输出的信号电压为低电位。&br&&/p&&/blockquote&&p&&strong&优 点：&/strong&&/p&&p&（1）输出电压信号近似于方波信号。&/p&&p&（2）输出电压高低与被测物体的转速无关。&/p&&b&2、磁电式&/b&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-3984cea5abbceea6978a19bd_b.jpg& data-rawwidth=&502& data-rawheight=&323& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&502& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-3984cea5abbceea6978a19bd_r.jpg&&&/figure&&p&磁电式转速传感器（以下简称磁电式传感器）主要由电磁线圈、永久磁铁和信号轮组成，它是利用磁电感应原理实现的一类传感器，将通过线圈的磁通量变化转变为感应电动势。这种传感器的特点是结构简单牢固、成本低。此外，它的工作温度范围大，而且只需要两根连接导线，所以在汽车上得到了广泛的应用。&/p&&blockquote&发动机转动时，由于信号盘定时齿相对感应线圈位置的变化，引起通过感应线圈的磁场发生变化，当该缸定时齿接近线圈时 , 气隙变小，磁路的磁阻变小，磁通增加；当定时齿对准线圈时 , 磁通达到最大值；
当定时齿离开线圈时 , 磁通开始下降 。这样 , 每个定时齿都会引起线圈内磁通由零变到最大 , 又由最大变到零的 周期性变化，从而在感应线圈里产生一个类似正弦波的感应电动势输出，其大小与磁通的变化率成正比。把上述输出信号经整形、放大后输入发动机电控单元， 电控单元就可确定发动机转速和曲轴位置，根据该信号对点火正时和喷油进行修正。&/blockquote&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-6d78fb1b7eb51b3a04d211d493b47883_b.jpg& data-rawwidth=&710& data-rawheight=&461& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&710& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-6d78fb1b7eb51b3a04d211d493b47883_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-820fec0f2a95e37ec24cb24_b.jpg& data-rawwidth=&633& data-rawheight=&450& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&633& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-820fec0f2a95e37ec24cb24_r.jpg&&&/figure&&blockquote&&p&在发动机的起动阶段（对应发动机平均转速为100~200r/min），磁电式转速传感器的输出信号的幅值只有0.2~1.0V；但在发动机高速工况（对应发动机转速r/min）时，磁电式转速传感器的输出信号幅值可以超过50V。因此磁电式转速传感器在信号处理上，要比霍尔转速传感器复杂。&br&&/p&&/blockquote&&p&&strong&优 点：&/strong&&/p&&p&（1）传感器本身无需ECU供电。&/p&&p&（2）结构简单，传感器主要部件就是线圈加上永磁铁，相对霍尔传感器，其成本低。&/p&&p&（3）齿盘和传感器之间的安装间隙，不像霍尔式传感器要求那么敏感。&/p&&p&参考文献：&/p&&p&《汽车电子学》——清华大学&/p&&p&汽车故障诊断与维修实习指导书&/p&&p&更多资料，扫一扫图片，请关注微信公众号：QCECUSJ&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-fd810db507a6bcf76f0b2_b.jpg& data-rawwidth=&450& data-rawheight=&253& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&450& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-fd810db507a6bcf76f0b2_r.jpg&&&/figure&&/p&
曲轴位置传感器（crankshaft position sensor）是发动机电控系统的重要组成部分，用于计算发动机的转速，计算点火提前角，喷油时刻，检测上止点位置等。按照原理的不同，目前在发动机上使用的主要是霍尔式或磁电式传感器。1、霍尔式霍尔式转速传感器属于磁…
&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-e5acd9dcaec09f81303a1c_b.jpg& data-rawwidth=&1834& data-rawheight=&917& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1834& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-e5acd9dcaec09f81303a1c_r.jpg&&&/figure&&p&用相机记录“事故车”修复，俨然成为了我的一大爱好。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-e5a3b4d1b6b_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&1148& data-rawheight=&646& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1148& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-e5a3b4d1b6b_r.jpg&&&/figure&&p&前两天，我们又从赛道拖回来了一辆宝马328，车身左侧全撞了进去，我都可以想象到碰撞现场惨烈的一幕。然后，我就扛着相机拍下了整个修复的过程。&/p&&p&然后，欢迎大家收看我的《3分钟修车》小节目，咔咔咔。&/p&&a class=&video-box& href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.zhihu.com/video/379712& target=&_blank& data-video-id=&& data-video-playable=&true& data-name=&& data-poster=&https://pic3.zhimg.com/80/v2-9fdb4c9322_b.jpg& data-lens-id=&379712&&
&img class=&thumbnail& src=&https://pic3.zhimg.com/80/v2-9fdb4c9322_b.jpg&&&span class=&content&&
&span class=&title&&&span class=&z-ico-extern-gray&&&/span&&span class=&z-ico-extern-blue&&&/span&&/span&
&span class=&url&&&span class=&z-ico-video&&&/span&https://www.zhihu.com/video/379712&/span&
&p&&br&&/p&&p&另外，没过瘾的同学，欢迎收看上期的延时视频小节目：&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& class=&internal&&如何修复一台“事故车”？&/a&&/p&
用相机记录“事故车”修复，俨然成为了我的一大爱好。前两天，我们又从赛道拖回来了一辆宝马328，车身左侧全撞了进去，我都可以想象到碰撞现场惨烈的一幕。然后，我就扛着相机拍下了整个修复的过程。然后，欢迎大家收看我的《3分钟修车》小节目，咔咔咔。 …
&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-111db34e941e84047aae7dd1f3d8f3e3_b.jpg& data-rawwidth=&1920& data-rawheight=&1080& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1920& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-111db34e941e84047aae7dd1f3d8f3e3_r.jpg&&&/figure&&h2&&b&导读&/b&&/h2&&p&对于汽车来说，单向离合器（One-way Clutch，后文简称OWC）是非常小的一个零件。1912年，通用汽车（后文称GM）首次在汽车上应用OWC。1948年，GM又首次把OWC用于自动变速箱。一直到2017年，GM经过长达十几年的研发，首次在量产车型上应用&b&可选单向离合器&/b&（Selectable one-way clutch，后文简称SOWC）。在其最新9AT上，该零件可以减少离合器搅油过程的能量损失，减小变速箱尺寸，降低重量。从这个零件上面，我们可以看出造车有多么不易。一方面，汽车经过百余年的发展 ，每一个细小的零件上都凝结着一代代工程师积累下来的知识经验，另一方面，即使是已经有百年历史的零件，看似平平无奇，但是只要继续钻研挖掘，往往还能找到新的性能提升空间，而这每一点点的改进力量，从研发到量产，常常需要十年以上的时间。这就是精进的力量。&/p&&hr&&p&日，&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.gm.com/mol/m-2016-dec-1206-9speed.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&GM在其官方网页上宣布发布最新的9速变速箱Hydra-Matic 9T50&/a&。在美国市场，这款变速箱首先亮相于迈锐宝。在中国市场，则已经在探界者和君威得到使用。按照GM的传统，未来很可能会在SAE会议上发表论文，透露这款变速箱的更多技术细节。目前官方对这个变速箱的介绍非常简短，但是我们依然可以从中窥探到一些有趣的信息。官方罗列了一些技术亮点，其中第一条说这是GM首款采用SOWC的变速箱。我在一番搜索后发现，9T50很可能是全球第一款使用SOWC的量产车用自动变速箱。而GM早在差不多十几年前就和供应商密切合作，研发这一技术了。SOWC的应用，可以降低离合器拖拽扭矩（drag torque），减小变速箱尺寸，降低重量，进而提高油耗表现，同时也能降低成本。OWC在自动变速箱上的应用，已经有超过半个世纪的历史，而OWC在汽车上的应用更是超过百年。&/p&&h2&&b&1. OWC历史&/b&&/h2&&p&在解释SOWC之前，我们先来看一看什么是OWC。所谓单项离合器，顾名思义，就是只能从一个转动方向传递扭矩，即离合器锁死，在另一个方向则可以自由转动。&/p&&p&&b&1.1 诞生&/b&&/p&&p&OWC最初诞生于自行车，早年的自行车都是死飞。1869年，William Van Anden发明了用于自行车的OWC（&a href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.google.com/patents/US88238& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&美国专利US88238：Improvement in velocipedes&/a&），从此我们在骑自行车下坡的时候，可以不用再移动双脚了。 &/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-dfbbfdbcc6906_b.jpg& data-rawwidth=&1101& data-rawheight=&2082& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1101& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-dfbbfdbcc6906_r.jpg&&&/figure&&p&&b&1.2 OWC首次用于汽车&/b&&/p&&p&1912年，GM首次把OWC应用于汽车，这一年销售的凯迪拉克Model Thirty，是世界首款装有启动电机的量产车型。这套启动装置的发明人是GM历史上赫赫有名的Charles Kettering。在1911年提交的专利（&a href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.google.com/patents/US1293468& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&美国专利US1293468：Engine starting device&/a&）中，Kettering描述了这套启动装置的工作原理，OWC可以保证电机电枢轴可以带动驱动齿轮，进而带动发动机飞轮，一旦发动机成功启动，飞轮转速提高，超过电机转速后，OWC连接自动断开，防止电机超速造成损坏。这一设计让人们告别了手摇启动汽车的年代，并一直沿用至今。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-bca5f81b17dc_b.jpg& data-rawwidth=&1244& data-rawheight=&880& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1244& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-bca5f81b17dc_r.jpg&&&/figure&&p&上图为Kettering的专利，最左圆形零件为OWC。Kettering后来执掌GM研发部门长达20多年。为GM以及整个汽车行业输送了大量高管的Kettering University就是用他的名字命名。&/p&&p&&b&1.3 OWC首次用于自动变速箱&/b&&/p&&p&1948年，又是GM，第一次在自动变速箱上应用OWC。这一年GM开发出了第一款带液力变矩器的自动变速箱。GM早在1939年，就成功研制出世界上第一台量产车型自动变速箱Hydra-Matic（这个名字一直被GM骄傲地保留到现在），并取得巨大商业成功。Hydra-Matic在发动机和齿轮箱之间采用的是液力耦合器，主要由泵轮和涡轮构成，液体在两者之间流转，如同两位高手相互推搡，由于力的作用是相互的，扭矩传递也不会发生变化，但是从泵轮到涡轮的转速损失，使得液力耦合器的传递效率较低。&/p&&p&液力变矩器在液力耦合器的基础上增加了一个导轮。导轮如同一个有乾坤大挪移之法的太极高手，当其与涡轮有不同的相对转速时，就能用不同的力推拉涡轮，改变输出扭矩。由于我们希望液力变矩器只增扭而不减扭，于是工程师们在导轮和传动轴之间，安装了一个OWC。这样，当发动机转速大于涡轮转速时，液力变矩器有增扭效果，但是当发动机转速小于涡轮转速时，却不会减小发动机扭矩。&/p&&p&液力变矩器的初亮相并没有被用在Hydra-Matic上，而是被用于一款最初为坦克开发的全新自动变速箱Dynaflow。这是一款在今天看来十分诡异的产品。这款变速箱被宣传为一款两挡变速箱，但是行星齿轮部分无法自动变速，D挡只能2挡起步，1挡需要手动挂入Low挡位。这款变速箱的液力变矩器有两个泵轮，一个涡轮，两个导轮，另外还有三个OWC，其中两个OWC装在两个导轮上，还有一个OWC装在第二泵轮上。车辆在起步的时候，主泵轮工作，带动涡轮驱动车辆。第二泵轮受导轮冲击作用，其转速高于发动机转速自由旋转，随着车速及涡轮转速的增加，第二泵轮转速逐渐降低，直到降低至发动机转速，OWC将两个泵轮锁在一起，共同工作。这两个泵轮的叶片形状分别针对起步工况和稳态行使工况进行优化。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-e0d1a079a76e5a978f77b8a_b.jpg& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&417& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-e0d1a079a76e5a978f77b8a_r.jpg&&&/figure&&p&上图紫红色部分为三个OWC。（图片来源：&a href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//ateupwithmotor.com/terms-technology-definitions/hydramatic-history-part-2/view-all/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Dynaflow, Turboglide, Roto Hydra-Matic, and Other Early GM Automatics & Ate Up With Motor&/a&）&/p&&p&这款变速箱在二战期间研发，最开始用于坦克上，而后别克、雪佛兰等品牌也开始使用。这很像是一个点歪了科技树的产品。在当年，这种多阶段液力变矩器也曾风骚一时，被多家企业效仿采用。1963年后，这款变速箱停止生产，退出了历史舞台。&/p&&p&70年代之后随着对油耗要求的提高，液力变矩器离合器（Torque Converter Clutch，简称TCC）逐渐流行起来。TCC在车辆达到较高车速时，把涡轮和泵轮结合起来，从而提高传动效率。我们可以看出，这款点歪了科技树的产品，其OWC的功能，和之后流行的TCC有几份相似之处。&/p&&p&&b&1.4 OWC用于行星齿轮控制&/b&&/p&&p&OWC最早用于行星齿轮的换挡控制，是在1956年，被克莱斯勒用于其一代传奇自动变速箱：TorqueFlite。该变速箱由一个液力变矩器和一套辛普森行星齿轮组成，可以提供三个前进挡位和一个倒挡，最高挡为速比1:1的直接挡。该变速箱使用了两个离合器（Front Clutch和Rear Clutch，后文简称C_f、C_r），两个制动带（Low and Reverse Band和Kickdown Band，后文简称B_lr、B_k），以及一个超越离合器（Overunning Clutch，也就是OWC）。&/p&&p&各挡位动力流如下图 所示（图片来源：&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//papers.sae.org/580018/& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://&/span&&span class=&visible&&papers.sae.org/580018/&/span&&span class=&invisible&&&/span&&/a&）：&/p&&p&1挡：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-e39c14f6_b.jpg& data-rawwidth=&860& data-rawheight=&510& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&860& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-e39c14f6_r.jpg&&&/figure&&p&2挡：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-a92fd8a6b295_b.jpg& data-rawwidth=&868& data-rawheight=&506& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&868& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-a92fd8a6b295_r.jpg&&&/figure&&p&3挡：&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-e15401aabe70c9e760d151b235c0b981_b.jpg& data-rawwidth=&852& data-rawheight=&506& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&852& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-e15401aabe70c9e760d151b235c0b981_r.jpg&&&/figure&&p&倒档：&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-a46fb442afd1c009c9e948c_b.jpg& data-rawwidth=&852& data-rawheight=&448& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&852& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-a46fb442afd1c009c9e948c_r.jpg&&&/figure&&p&有点复杂，我画了一个简图：&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-74fbefe63ec8ac_b.jpg& data-rawwidth=&1692& data-rawheight=&754& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1692& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-74fbefe63ec8ac_r.jpg&&&/figure&&p&这款变速箱的一大创新就是在1挡及倒挡制动带（Low and Reverse Band）旁边，增加了一个OWC。该制动带和OWC共同作用在前端行星齿轮的行星架上。&/p&&p&各挡位工作状态如下表：&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-9c347edd26d3561d52bba_b.jpg& data-rawwidth=&1612& data-rawheight=&472& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1612& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-9c347edd26d3561d52bba_r.jpg&&&/figure&&p&我们可以看到，有了OWC之后，变速箱从1挡不带发动机制动的状态切换到2挡，只需要一个制动带（B_k）接合，这种换挡方式带来的好处很明显：&/p&&ul&&li&&b&换挡更加简单，减少换挡时间，增加换挡平顺性&/b&。省了两个离合器扭矩交互的过程，输出扭矩也更加线性。&/li&&li&&b&更少的离合器滑磨&/b&，尤其是1-2挡之间，速比变化较大，滑磨功也比较大，OWC可以减少变速箱工作中产生的热量，保护硬件，更加省油。&/li&&/ul&&p&不像后来流行的PRND换挡，这款变速箱提供的是换挡按钮：&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-8dce78e8ef456b92fc5545_b.jpg& data-rawwidth=&720& data-rawheight=&448& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-8dce78e8ef456b92fc5545_r.jpg&&&/figure&&p&这是当时道奇的换挡按钮广告，还是左手操作，是不是帅气至极？&/p&&p&早年的自动变速箱当然都是纯液压控制，没有电控。这款变速箱的1挡及倒挡制动带（Low and Reverse Band）只能由手动阀驱动。R挡好说，驾驶员按下R就能锁住这个制动带。但是在D挡行使的时候，该制动带无法自动锁住，所以无法在D挡的1挡提供发动机制动。如果下坡需要发动机制动（还记得38号怎么开哈弗H9的吗？），就需要按下手动1挡。稍微补充下，为了防止发动机超速，这款变速箱在手动1挡下，如果车速超过30迈/小时，也是会进入2挡的。早年的汽车缺乏电控手段，因此会比今天的汽车多很多妥协。&/p&&p&这是带OWC的辛普森式行星齿轮自动变速箱第一次登上历史舞台。可以认为，&b&这个结构是第一个稳定的现代自动变速箱结构&/b&。&/p&&p&1964年，福特推出了辛普森结构的C-4，和TorqueFlite结构非常类似。&/p&&p&同样在1964年，GM推出辛普森结构的Turbo Hydramatic，而且GM把1-2和2-3都做成了带OWC的换挡。&/p&&p&OWC配合辛普森行星齿轮这种结构对自动变速箱发展的影响有多大呢。北美三大主机厂在随后几十年时间里面，其生产的变速箱都是在对这一结构进行不断改进。辛普森结构的4挡自动变速箱，甚至包括少量3挡变速箱，被这几家公司一直用到了21世纪。&/p&&p&GM在2006年推出的6挡自动变速箱Hydra-Matic 6T70同样采用了OWC结构。（图片来源：&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//papers.sae.org/5/& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://&/span&&span class=&visible&&papers.sae.org/2007-01-&/span&&span class=&invisible&&1095/&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&）&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-ca95bbf6dc2c25d4c7b18ef_b.jpg& data-rawwidth=&1550& data-rawheight=&1143& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1550& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-ca95bbf6dc2c25d4c7b18ef_r.jpg&&&/figure&&p&如图红框部分，和最初的TorqueFlite一样，OWC和Low and Reverse Clutch紧挨在一起，多数时候1挡依赖OWC传递动力，Low and Reverse Clutch用于一挡发动机制动及倒挡。&/p&&h2&&b&2 SOWC与自动变速箱&/b&&/h2&&h2&&b&2.1从OWC到SOWC&/b&&/h2&&p&尽管应用已经超过半个世纪，但是这一结构仍然是有缺点的。工程师最为关心的，是对油耗的影响。Low and Reverse离合器在D挡下使用率极低，除了1挡发动机制动以外，都处于打开状态，离合器片浸润在油液里面旋转，会产生拖拽扭矩（Drag Torque），浪费一部分能量。另外和单个离合器相比，OWC也增加了硬件复杂程度。&/p&&p&GM的工程师很早就开始思考如何改进这套古老的零件了。他们的想法是：既然Low and Reverse离合器利用率这么低，有没有可能把这个离合器取消掉。顺着这个方向，需要从两个方面改造OWC：&/p&&ul&&li&OWC需要可控&/li&&li&OWC需要可以双向锁止&/li&&/ul&&p&于是OWC升级为SOWC（单向锁止可控的OWC也叫SOWC，GM使用「SOWC」这个名称并没有刻意区分是否可以双向锁止，本文SOWC都指可以双向锁止的可控OWC）。查阅专利发现，至少从2006年开始，GM就开始大量申请SOWC的专利了，把各种常用结构都申请了个遍。然后在2009年，GM发表了一篇论文揭示当时的研究成果：Selectable One-Way Clutch in GM's RWD 6-Speed Automatic Transmissions，链接：&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//papers.sae.org/9/& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://&/span&&span class=&visible&&papers.sae.org/2009-01-&/span&&span class=&invisible&&0509/&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&。&/p&&p&在这篇论文里，GM采用了机械二极管式（Mechanical Diode，简称MD）SOWC。该SOWC在普通OWC的基础上，在另一个旋转方向也增加了一套锁止装置，并且由一个滑板控制，该滑板受液压控制，可以选择是否反向锁止。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-fac1a338be3ed938b27c63f0e825ae28_b.jpg& data-rawwidth=&1184& data-rawheight=&866& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1184& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-fac1a338be3ed938b27c63f0e825ae28_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-91d80f09f15b80b05aea48e_b.jpg& data-rawwidth=&1176& data-rawheight=&810& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1176& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-91d80f09f15b80b05aea48e_r.jpg&&&/figure&&p&该论文的参考文献透露出这套SOWC的供应商：Means。在其官网（&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.meansindustries.com/& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://www.&/span&&span class=&visible&&meansindustries.com/&/span&&span class=&invisible&&&/span&&/a&）上，我们能找到该SOWC的工作动画，和论文描述简直一模一样：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-565d82c21da1fd6c8daa2257_b.jpg& data-rawwidth=&800& data-rawheight=&456& data-thumbnail=&https://pic4.zhimg.com/v2-565d82c21da1fd6c8daa2257_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&800& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-565d82c21da1fd6c8daa2257_r.gif&&&/figure&&p&也就是说，早在十几年前，GM就已经和供应商密切合作，共同研究SOWC在自动变速箱上的应用了。从论文还能看出，GM在4、5、6速变速箱上都进行过相关试验。从某装配6速变速箱的后驱SUV上的试验结果来看：SOWC能使车辆在EPA油耗测试下省油1.2%，变速箱减重2%。&/p&&p&在Means官网上，我们能看到一些这款SOWC的最新信息。在其第一款应用的变速箱上（显然就是指GM 9AT），SOWC减少了50%的拖拽扭矩，变速箱减重1.5kg，尺寸减小5到25毫米。（链接：&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.meansindustries.com/news/2017/01/means-launches-selectable-one-way-clutch-gm-9-speed-automatic-transmission& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://www.&/span&&span class=&visible&&meansindustries.com/new&/span&&span class=&invisible&&s/2017/01/means-launches-selectable-one-way-clutch-gm-9-speed-automatic-transmission&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&）&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-33c99902feb888e68b58_b.jpg& data-rawwidth=&1200& data-rawheight=&800& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1200& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-33c99902feb888e68b58_r.jpg&&&/figure&&p&&b&2.2 SOWC的缺点&/b&&/p&&p&我们知道，工程问题常常就是各种取舍和妥协。几乎任何一个更改在带来一些优点的同时，往往不可避免的也会带来一些缺点&/p&&p&1. 可靠性&/p&&p&在原论文中，正向锁止通过了一百万次的耐久测试，反向锁止则在进行了26.3万次锁止后卡环出现断裂。这是八年以前的论文。相信这八年时间，GM和Means应该花了很多功夫进行改进。&/p&&p&2. 高转速下手动2-1换挡平顺性挑战&/p&&p&在D挡行使时，车辆很少有需要1挡发动机制动的需求。但是驾驶员在手动模式下做2-1降挡时，通常希望车辆能马上提供发动机制动。在传统自动变速箱做手动2-1降挡时，由于离合器滑磨过程中的制动感比较强烈（手动挡驾驶员应该很熟悉这种感觉，所以手动挡驾驶员一般不喜欢做2降1，而是2挡直接进空挡），通常自动变速箱会请求发动机提升扭矩，降低制动感。对于传统带Low and Reverse离合器的变速箱来说，即使发动机转速没有与1挡转速完全同步，Low and Reverse离合器也可以接合，通过滑磨完成同步。但是对于SOWC，由于不具备滑磨能力，因此必须要求发动机主动提升转速，精准完成同步后，再让SOWC反向锁止。这对发动机与变速箱的精准配合提出了更高要求。一旦控制出现偏差，将有可能出现换挡顿挫和噪音。在低转速下，这一过程相对更容易控制，但是在高转速下，控制难度不小。事实上，ZF 9AT由于采用了无法做滑磨控制的狗齿离合器（Dog Clutch），就有类似控制，也是这款变速箱上存在的一些顿挫和噪音来源。GM在论文中坦承这是SOWC最大的挑战。2009年，GM专门发表了一篇专利详细描述这一换挡的控制方法：&a href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.google.com/patents/US7491151& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&美国专利US7491151：Selectable One-way Clutch Control&/a&&/p&&p&由于手头并没有GM 9AT的车辆，以上都是我个人的「云测评」。GM到底控制得如何呢？我带着这个疑问咨询了几个摸得到车的人。发现之前的探届者并没有提供手动模式，而最新上市的新君威则提供了手动模式，简单开下来觉得这个换挡还挺顺畅。相信GM的工程师在这个地方肯定多花了更多功夫，去适应新君威上更宽广的SOWC工作范围。&/p&&p&&b&2.3 倒挡需要担心吗？&/b&&/p&&p&倒挡的时候SOWC也是双向锁死状态，N挡或1挡切换到倒挡会有冲击吗？这个SOWC还真没影响。下图是不同挡位离合器接合图（&a href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.google.com/patents/US& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&美国专利US
Nine speed transmission with latching mechanism&/a&）：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-3ea0edcedd77_b.jpg& data-rawwidth=&546& data-rawheight=&365& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&546& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-3ea0edcedd77_r.jpg&&&/figure&&p&其中34为SOWC，其他六个为传统多片式湿式离合器。在整个1挡、倒挡、空挡中，SOWC都是双向锁死状态。换挡在24和32离合器之间进行，和传统AT的原地换挡并没有什么区别。&/p&&p&&b&2.4 SOWC的未来展望&/b&&/p&&p&GM并不是唯一一家对SOWC感兴趣的企业，今年福特就发表了一片论文（&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//papers.sae.org/3/& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://&/span&&span class=&visible&&papers.sae.org/2017-01-&/span&&span class=&invisible&&1133/&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&）讨论在混动系统中应用SWOC。SOWC未来是否会有更多应用场合，我们可以拭目以待。&/p&&hr&&h2&&b&一点感想&/b&&/h2&&p&技术的积累和进步都是非常不容易的事情。汽车上很多不起眼的小零件在西方都经过了上百年的积累。我记得自己之前在了亨利o福特博物馆游览，刚进门没走几步看到马车的时候就感觉要跪了。这一百五十年前的东西，上面的钢板弹簧和大学《汽车构造》上的图一模一样啊。汽车呈现成我们今天看到的样子，是无数的工程师们一点一点改进的结果。今天看来很复杂的结构，最初都有其来源。一百多年过去了，从自行车到GM 9AT，OWC依然走在进化的道路上，这就是技术的魅力吧。&/p&&p&50年前，汽车行业曾经是最先进的技术与商业结合的行业。在当年。通用汽车在美国的影响力超过了今天的苹果。彼时最杰出的汽车工程师们就和今天的互联网精英一样，改变世界，顺便创造巨额财富。自动变速箱的发明与发展，就是汽车行业黄金时代的见证。在密歇根的Ypsilanti Herititage汽车博物馆，有一则短片记录了GM在Ypsilanti的变速箱生产线的兴衰历程。在片尾，这些已经退休的工程师们骄傲地打出字幕：We moved America。&/p&&p&今天，中国企业正在努力追赶世界先进水平，我们之前欠下的债太多，但是最近这十年的进步，大家有目共睹。汽车行业虽然没有了当年的风光，但是依然足够有趣。现在整个行业处于变革之中，我们这些工程师们，也需要和前辈们一样，在各种细节处不断积累，不断改进，创造更加美好的汽车。&/p&&p&顺便做个小广告。本文的考古过程得到了Ypsilanti Herititage Museum的Ron Bluhm和Bob Elton的帮助。对自动变速箱感兴趣的朋友，如果有机会去密歇根，一定要去拜访一下Ypsilanti Herititage Museum，馆长Ron Bluhm在GM工作了三十六年，退休后专职经营这个博物馆。在那里能看到1939年的世界第一台自动变速箱Hydra-Matic，以及GM这几十年造的各种变速箱。&/p&&hr&&h2&&b&最后的彩蛋，寻找SOWC&/b&&/h2&&p&这台变速箱长这样（&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.motortrend.com/news/peeking-inside-the-gmford-transverse-nine-speed-automatic/%232018-chevrolet-equinox-9-speed-transmission-02& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&图片来源&/a&）：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-86ca5c6db4a0fd0f71940_b.jpg& data-rawwidth=&2048& data-rawheight=&1360& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&2048& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-86ca5c6db4a0fd0f71940_r.jpg&&&/figure&&p&结构简图是这样的（&a href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.google.com/patents/US& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&美国专利US
Nine speed transmission with latching mechanism&/a&）：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-1579ba7ebeda95bbdc36b6e_b.jpg& data-rawwidth=&559& data-rawheight=&397& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&559& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-1579ba7ebeda95bbdc36b6e_r.jpg&&&/figure&&p&其中34是SOWC，你能根据这个示意图在前面的展示图中找到SOWC吗？可以先自己找找，答案往下翻。&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&p&↓&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-368e9d8f56a27ec48a396cbf_b.jpg& data-rawwidth=&2048& data-rawheight=&1360& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&2048& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-368e9d8f56a27ec48a396cbf_r.jpg&&&/figure&&p&你找对了吗？&/p&&hr&&p&最后加个声明：本文所有资料来自不同年代的公开论文专利等，与现有实际产品可能存在差异。&/p&
导读对于汽车来说，单向离合器（One-way Clutch，后文简称OWC）是非常小的一个零件。1912年，通用汽车（后文称GM）首次在汽车上应用OWC。1948年，GM又首次把OWC用于自动变速箱。一直到2017年，GM经过长达十几年的研发，首次在量产车型上应用可选单向离合器…
&p&此文本人在汽车之家论坛有发表过，所以有水印。请理解，请轻拍。&br&&/p&&p&浅谈---四轮定位&br&&/p&&p&车子的轮胎并不是垂直平行接触地面的，它有很多角度，根据车子的性能和设计而定。而调整这些角度的工作就叫四轮定位（wheel alignment）。&/p&&p&1. 轮胎的角度&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/3e1d69a3d2a_b.jpg& data-rawwidth=&482& data-rawheight=&548& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&482& data-original=&https://pic3.zhimg.com/3e1d69a3d2a_r.jpg&&&/figure&&br&&p&轮胎在车上的角度分为三种，前后束（toe in，toe out），轮胎正外倾角（camber），和主销正后倾距（caster）。&/p&&p&a. Toe in, toe out主要影响的是车辆直线行驶的性能。&/p&&p&一般前驱车是toe in，因为前轮在驱动和直线行驶的情况下，轮胎会往外移一点，这样轮胎在行驶过程中就会变成对直向前的状态，不会有toe in的存在。&/p&&p&而后驱车则是toe out&/p&&br&&p&b. Camber主要是影响车辆过弯时的平衡。&/p&&br&&p&c. Caster则影响的是车辆刹车，加速，悬挂受力。&/p&&p&因此三个角度如果不对，就会造成驾驶员在操控车辆时会感觉失真，意思就是驾驶员在判断转弯角度或者刹车距离时，跟平时开同一辆车的实际结果会不一样。在危险极端情况下很容易发生车祸。&/p&&br&&p&2. 造成轮胎角度改变的原因&/p&&p&a. 车辆在长年累月的使用中，时不时轮胎会压过路面的坑。轮胎过坑时，会对车辆的转向系和悬挂系零件形成冲击和压力。再加上时间长了，零部件老化，因此这些零件就容易破损，一旦破损，当轮胎过坑后，就会产生角度的改变。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/041e8861b5cda9cfeb18_b.jpg& data-rawwidth=&681& data-rawheight=&519& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&681& data-original=&https://pic1.zhimg.com/041e8861b5cda9cfeb18_r.jpg&&&/figure&&p&如上图，因为零部件老化，右边轮胎入坑后角度发生改变。当车辆继续直线行驶时，由于车辆直线的推力，轮胎之间又有个平衡杆，右边轮胎就会外拉一点，左边轮胎就会内移一点，就造成了过多的toe-in。&/p&&br&&p&b. 转向系和悬挂系的零件破损。轮胎由很多金属杆固定支撑，但是各个金属杆之间并不是直接相连，而是通过橡胶圈之类的东西联系来一起，目的是为了缓冲和避免金属磨损。而橡皮胶如果破裂，就会对轮胎的角度偏离形成隐患，并且无法准确的进行四轮定位。&/p&&p&因此，做四轮定位前应先确保：&/p&&p&四轮胎压一致&/p&&p&各个关节的橡胶套无破损&/p&&p&悬挂系统无破损。如下图&/p&&p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/ea_b.jpg& data-rawwidth=&700& data-rawheight=&418& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&700& data-original=&https://pic4.zhimg.com/ea_r.jpg&&&/figure&最简单的检测方式就是把轮子架空（离开地面），保持轮胎静止不动。&/p&&p&双手放在轮胎两侧，稍微用点力（但不要使轮胎转动），左右来回摇晃轮胎（一手推，另一手拉）&/p&&p&双手放在轮胎上下部分，稍微用点力，上下来回摇晃轮胎（一手推，另一手拉）&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/4d01c0a1b93a01a108c0_b.jpg& data-rawwidth=&305& data-rawheight=&300& class=&content_image& width=&305&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/9d7ecbc537b095f_b.jpg& data-rawwidth=&718& data-rawheight=&530& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&718& data-original=&https://pic4.zhimg.com/9d7ecbc537b095f_r.jpg&&&/figure&&p&如果左右摇晃轮胎时，感觉轮胎有抖动，说明所谓的关节有松动。当你晃动轮胎时，另一个人可以检查轮胎后面是哪一个部位在移动导致轮胎左右抖动。&br&&/p&&p&如果上下摇晃轮胎时，感觉轮胎有抖动，说明是轮胎轴承（如下图）破损&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/2f0f9b16e23bfba9dea472adc3e3b9ea_b.jpg& data-rawwidth=&766& data-rawheight=&573& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&766& data-original=&https://pic3.zhimg.com/2f0f9b16e23bfba9dea472adc3e3b9ea_r.jpg&&&/figure&&br&&p&3. 如何四轮定位&/p&&p&四轮定位需要昂贵的专业仪器（当然也有人工的，但是需要人工计算花时间，或者经验非常丰富的老师傅）。在做四轮定位前，应该先检查车辆悬挂系统是否有破损现象，确定无误之后再将四个轮胎的胎压调整到同样的标准胎压，最好还需要将四个轮胎做一次动平衡，然后再进行定位。&/p&&p&a. 带角度的轮盘&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/f5a2671891bbf86960ebc_b.jpg& data-rawwidth=&700& data-rawheight=&418& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&700& data-original=&https://pic1.zhimg.com/f5a2671891bbf86960ebc_r.jpg&&&/figure&&p&把轮盘调衡到零度，然后将车的前轮压在上面，如果角度不对，可以之后转动标记设置为0度。&/p&&br&&p&b. 车轮固定夹&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/789af5cc60d63d31f22bb6e78fb8c50a_b.jpg& data-rawwidth=&700& data-rawheight=&418& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&700& data-original=&https://pic3.zhimg.com/789af5cc60d63d31f22bb6e78fb8c50a_r.jpg&&&/figure&&p&把它固定在轮毂上，它便自动设定在了车轮的中心。&/p&&br&&p&c. 水平仪&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/dbbd6133cfe18bde0c68e0db_b.jpg& data-rawwidth=&700& data-rawheight=&418& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&700& data-original=&https://pic3.zhimg.com/dbbd6133cfe18bde0c68e0db_r.jpg&&&/figure&&p&确保车轮固定夹处在水平位置，中间绿灯即为水平位，如果有水平偏离，左右红灯会相应亮起，绿灯之后按下ok键。&/p&&br&&p&d. 四轮定位电脑软件（这个很贵的说）&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/88e88dcb834f17eb2765a_b.jpg& data-rawwidth=&700& data-rawheight=&418& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&700& data-original=&https://pic3.zhimg.com/88e88dcb834f17eb2765a_r.jpg&&&/figure&&p&接下来就很简单了，跟着软件的指示走。&/p&&p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/a4b55f904c5b79fcefe98_b.jpg& data-rawwidth=&700& data-rawheight=&418& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&700& data-original=&https://pic1.zhimg.com/a4b55f904c5b79fcefe98_r.jpg&&&/figure&箭头在绿色区域即为合格，否则需要调整。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/403f102b791ec8aa6d5eac6a3c2c4830_b.jpg& data-rawwidth=&700& data-rawheight=&418& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&700& data-original=&https://pic1.zhimg.com/403f102b791ec8aa6d5eac6a3c2c4830_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/07a95c5cface88f6b0f55ce6ae8fcd70_b.jpg& data-rawwidth=&700& data-rawheight=&418& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&700& data-original=&https://pic1.zhimg.com/07a95c5cface88f6b0f55ce6ae8fcd70_r.jpg&&&/figure&&p&为了精确，应该在数据库中找到相应的车辆（通过车名，车型，生产年份等车辆信息查找）尽可能的把角度调校至最完美数值，而不仅仅是在绿色区间内。这个精准度很难调整，因为有时调整一个角度之后，其它角度会跟着变化。&br&&/p&&br&&p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/857cdfaaceee_b.jpg& data-rawwidth=&700& data-rawheight=&418& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&700& data-original=&https://pic3.zhimg.com/857cdfaaceee_r.jpg&&&/figure&然后找到车辆上调整角度的螺丝进行调校。&/p&&br&&p&4. 怎样判断车辆是否需要进行四轮定位&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/0a286a88b87eca3aed0f7f8_b.jpg& data-rawwidth=&284& data-rawheight=&228& class=&content_image& width=&284&&&/figure&&p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/66a8c3ad0f88e_b.jpg& data-rawwidth=&480& data-rawheight=&281& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&480& data-original=&https://pic2.zhimg.com/66a8c3ad0f88e_r.jpg&&&/figure&a. 最直接的办法就是看轮胎胎面是否有吃胎现象。&br&&/p&&p&如果轮胎角度不对，长期行驶之后轮胎会很明显地体现出来。你会发现同一个轮胎胎面，一半跟新买来时差不多，而另一半基本快要磨平了。这也是为什么需要四轮定位的另一个原因，轮胎会耗损很快。（如上图）&/p&&p&如果耗损不明显，又不想花钱，可以选择不做&/p&&p&如果耗损明显，由于种种原因无法做四轮定位，那么请定期仔细检查轮胎整个胎面，是否有一边快要磨平了。如发现此情况请尽早更换新胎，否则有爆胎隐患。&/p&&br&&p&b. 直线加速时，把方向盘调整到直线，双手松开（注意行驶安全），看车辆是否直线行驶。不过有时候是因为轮胎左右气压不一样，或者路面不平等影响。因此推荐第一个办法。&/p&
此文本人在汽车之家论坛有发表过，所以有水印。请理解，请轻拍。 浅谈---四轮定位 车子的轮胎并不是垂直平行接触地面的，它有很多角度，根据车子的性能和设计而定。而调整这些角度的工作就叫四轮定位（wheel alignment）。1. 轮胎的角度 轮胎在车上的角度分…
&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-70bdf8e01cefdf_b.jpg& data-rawwidth=&3000& data-rawheight=&1482& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&3000& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-70bdf8e01cefdf_r.jpg&&&/figure&&p&碍于排量税，价差，油耗等等因素。不少入门级越野爱好者和自驾游发烧友在买第一辆车的时候都会考虑某些有口皆碑的热门车型之低排量低配型号（俗称斋版）例如下文的~主角普拉多2700（TRJ152L）。&/p&&p&但很多车主在使用一段时间后就会实实在在的感觉到2.7升排量的2TR-FE无论在实际越野还是公路驾驶都常常会出现动力捉急的情况出现~~~~这时后悔不买大排量高配型号已经来不及了！解决动力提升的问题才是最实际。而最立竿见影的做法肯定就是加装增压套件，而对于越野车来说，选择增压器时考虑的问题比起轿车复杂得多.......&/p&&p&而这次我们找来了机械增压改装达人~波哥。实地科普一下各种增压方式各有什么特点。那一种又更适合越野车。&/p&&a class=&video-box& href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.zhihu.com/video/327040& target=&_blank& data-video-id=&& data-video-playable=&true& data-name=&& data-poster=&https://pic4.zhimg.com/80/v2-f77c0f6af8ef9f72e2e498f853d4bc03_b.jpg& data-lens-id=&327040&&
&img class=&thumbnail& src=&https://pic4.zhimg.com/80/v2-f77c0f6af8ef9f72e2e498f853d4bc03_b.jpg&&&span class=&content&&
&span class=&title&&&span class=&z-ico-extern-gray&&&/span&&span class=&z-ico-extern-blue&&&/span&&/span&
&span class=&url&&&span class=&z-ico-video&&&/span&https://www.zhihu.com/video/327040&/span&
&p&对于越野车来说，特殊路段很看重线性的油门反应。能见度比较高的废气涡轮增压改装方案虽然是非常成熟，但涡轮迟滞的特性对越野驾驶始终会造成负面影响，比如一些攀爬情况，0点几秒的油门反应滞后加上突而其来的动力输出，发生危险的几率就会倍增。&/p&&p&对比废气涡轮增压，机械增压的驱动力源始于曲轴的旋转，通过皮带直接带动，作动反应自然而且直接。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-8fbb8595f48add08334f_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&660& data-rawheight=&660& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&660& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-8fbb8595f48add08334f_r.jpg&&&/figure&&p&而机械增压之中的分支~离心式机械增压，可以说是废气涡轮增压的一个简化版，省却了排气管路的改动，但泵轮叶片和废气涡轮一样，正常运转速度高达10万转以上~~~~曲轴驱动皮带轮，再通过内部行星齿轮9.3倍的增速之后方可达到！工作环境恶劣，寿命也并不理想，只能是一些机舱体积有限的车型的折中之选。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-be404a0fe96ff7b3c385f89e1073018e_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&918& data-rawheight=&638& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&918& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-be404a0fe96ff7b3c385f89e1073018e_r.jpg&&&/figure&&p&而螺杆式（罗茨式）机械增压，原理是一个容积式空气泵，不产生内部压缩，单位流量和效率非常高，通过皮带轮增速2.5倍之后就可以达到理想的增压值。正常使用场景，转速可以维持在1万转左右，并不会因为自身的高速转动产生惊人的热量。耐用性和稳定性有绝对的优势。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-325f19ab0da6ae9e496ae16ff964c31b_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&911& data-rawheight=&610& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&911& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-325f19ab0da6ae9e496ae16ff964c31b_r.jpg&&&/figure&&p&新一代伊顿TVS增压器的压气转子由第5代的3叶片增加到4叶片，扭转角度也增大到160度。在达到2.4增压比的同时，可令升功率提升至135匹/升。瞬态增压响应时间可控制在100ms~200ms内,在低转速下就有十分出色的反应能力。以致现在世界上大部分主机厂配置有机械增压器的车型，配套的基本上都是美国伊顿生产的螺杆式机械增压器。&/p&&a class=&video-box& href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.zhihu.com/video/287808& target=&_blank& data-video-id=&& data-video-playable=&true& data-name=&& data-poster=&https://pic1.zhimg.com/80/v2-17d05e9f450a96849dbbe0_b.jpg& data-lens-id=&287808&&
&img class=&thumbnail& src=&https://pic1.zhimg.com/80/v2-17d05e9f450a96849dbbe0_b.jpg&&&span class=&content&&
&span class=&title&&&span class=&z-ico-extern-gray&&&/span&&span class=&z-ico-extern-blue&&&/span&&/span&
&span class=&url&&&span class=&z-ico-video&&&/span&https://www.zhihu.com/video/287808&/span&
&p&而针对小马力的普拉多2700开发的机械增压套件，波哥早在1年多前已经成功研发并且装车使用。由于机械增压的主体选用了伊顿TVS R系列产品，在经历一年多的实验性使用后（包括进藏路段）整套增压器系统依然非常稳定，并且这个基础上对原车改动非常有限。&/p&&a class=&video-box& href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.zhihu.com/video/426496& target=&_blank& data-video-id=&& data-video-playable=&true& data-name=&& data-poster=&https://pic3.zhimg.com/80/v2-7a4e8da88f48ace0f7c32e4a2d3a2b6a_b.jpg& data-lens-id=&426496&&
&img class=&thumbnail& src=&https://pic3.zhimg.com/80/v2-7a4e8da88f48ace0f7c32e4a2d3a2b6a_b.jpg&&&span class=&content&&
&span class=&title&&&span class=&z-ico-extern-gray&&&/span&&span class=&z-ico-extern-blue&&&/span&&/span&
&span class=&url&&&span class=&z-ico-video&&&/span&https://www.zhihu.com/video/426496&/span&
&p&有赖于丰田机器（2RT-FE与AC60F组合）原装状态下就有十分强健的体质，在早期没有加装水冷式中冷器的情况下，增压系统带来的动力提升也没有对发动机和传动系统的稳定性造成任何负面影响。而现在可以配合上最新的水冷式中冷器进气系统，可靠性和动力性能会更上一个台阶。&/p&&a class=&video-box& href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.zhihu.com/video/448128& target=&_blank& data-video-id=&& data-video-playable=&true& data-name=&& data-poster=&https://pic2.zhimg.com/80/v2-af92853adc6fa4ef38cd37d7ea997629_b.jpg& data-lens-id=&448128&&
&img class=&thumbnail& src=&https://pic2.zhimg.com/80/v2-af92853adc6fa4ef38cd37d7ea997629_b.jpg&&&span class=&content&&
&span class=&title&&&span class=&z-ico-extern-gray&&&/span&&span class=&z-ico-extern-blue&&&/span&&/span&
&span class=&url&&&span class=&z-ico-video&&&/span&https://www.zhihu.com/video/448128&/span&
&p&整个套件的神经中枢“专用外挂电脑”更让后期的调教更灵活。&/p&&a class=&video-box& href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.zhihu.com/video/838400& target=&_blank& data-video-id=&& data-video-playable=&true& data-name=&& data-poster=&https://pic4.zhimg.com/80/v2-4ded4cefcc5f3c19a84eeee3a5f70093_b.jpg& data-lens-id=&838400&&
&img class=&thumbnail& src=&https://pic4.zhimg.com/80/v2-4ded4cefcc5f3c19a84eeee3a5f70093_b.jpg&&&span class=&content&&
&span class=&title&&&span class=&z-ico-extern-gray&&&/span&&span class=&z-ico-extern-blue&&&/span&&/span&
&span class=&url&&&span class=&z-ico-video&&&/span&https://www.zhihu.com/video/838400&/span&
&p&硬件之外。波哥浸淫机械增压改装行业多年的经验累积，已经可以单独为加装增压套件的车型刷写程序。&/p&&a class=&video-box& href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.zhihu.com/video/162432& target=&_blank& data-video-id=&& data-video-playable=&true& data-name=&& data-poster=&https://pic3.zhimg.com/80/v2-8a9b032bf666aa4875d2e_b.jpg& data-lens-id=&162432&&
&img class=&thumbnail& src=&https://pic3.zhimg.com/80/v2-8a9b032bf666aa4875d2e_b.jpg&&&span class=&content&&
&span class=&title&&&span class=&z-ico-extern-gray&&&/span&&span class=&z-ico-extern-blue&&&/span&&/span&
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&p&机械增压传闻噪音巨大的问题，其实在正确施工和安装的情况下并不存在。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-eefa23ceefd04d0f7dbb12_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&877& data-rawheight=&673& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&877& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-eefa23ceefd04d0f7dbb12_r.jpg&&&/figure&&p&出气口的改进，和取消回流槽。是NVH性能大大提升的慕后功神。&/p&&a class=&video-box& href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.zhihu.com/video/824768& target=&_blank& data-video-id=&& data-video-playable=&true& data-name=&& data-poster=&https://pic2.zhimg.com/80/v2-faef115f9b8570e1fefdd2b14974d62d_b.jpg& data-lens-id=&824768&&
&img class=&thumbnail& src=&https://pic2.zhimg.com/80/v2-faef115f9b8570e1fefdd2b14974d62d_b.jpg&&&span class=&content&&
&span class=&title&&&span class=&z-ico-extern-gray&&&/span&&span class=&z-ico-extern-blue&&&/span&&/span&
&span class=&url&&&span class=&z-ico-video&&&/span&https://www.zhihu.com/video/824768&/span&
&p&在保养方面，不同于废气涡轮增压与发动机共用润滑油。机械增压采用独立的润滑系统，而且有专用的润滑油品供其使用。技术成熟的伊顿螺杆式机械增压相对比较省心，原厂指标在每5万公里换一次专用润滑油就可以了。而离心式机械增压器就没那么简单了，因为转速极高！发热和磨损都是几何级数增加，要保证正常使用，一定要保持每2万公里更换一次专用润滑油。&/p&&a class=&video-box& href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.zhihu.com/video/068736& target=&_blank& data-video-id=&& data-video-playable=&true& data-name=&& data-poster=&https://pic1.zhimg.com/80/v2-feb9d3b7c5d6d27c5a5d6e8c26de740c_b.jpg& data-lens-id=&068736&&
&img class=&thumbnail& src=&https://pic1.zhimg.com/80/v2-feb9d3b7c5d6d27c5a5d6e8c26de740c_b.jpg&&&span class=&content&&
&span class=&title&&&span class=&z-ico-extern-gray&&&/span&&span class=&z-ico-extern-blue&&&/span&&/span&
&span class=&url&&&span class=&z-ico-video&&&/span&https://www.zhihu.com/video/068736&/span&
&p&现在我们要上车体验一番这套为普拉多2700量身定做的伊顿TVS R系列机械增压器套件在实际路况上面是怎么一个表现了。&/p&&a class=&video-box& href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.zhihu.com/video/456512& target=&_blank& data-video-id=&& data-video-playable=&true& data-name=&& data-poster=&https://pic4.zhimg.com/80/v2-aa54cf3378eff67d33bf_b.jpg& data-lens-id=&456512&&
&img class=&thumbnail& src=&https://pic4.zhimg.com/80/v2-aa54cf3378eff67d33bf_b.jpg&&&span class=&content&&
&span class=&title&&&span class=&z-ico-extern-gray&&&/span&&span class=&z-ico-extern-blue&&&/span&&/span&
&span class=&url&&&span class=&z-ico-video&&&/span&https://www.zhihu.com/video/456512&/span&
&p&普拉多2700在加装机械增压之后，增压值上限定在0.4巴，动力提升已经十分明显。原装的163匹马力现在可以跳升至280匹马力，接近V6 4.0的水平。最重要是反应快，对中低速扭矩的提升非常有利，对于本来吨位就不小的普拉多来说这简直就是福音。&/p&&a class=&video-box& href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.zhihu.com/video/846976& target=&_blank& data-video-id=&& data-video-playable=&true& data-name=&& data-poster=&https://pic4.zhimg.com/80/v2-f52eedae86e56bf_b.jpg& data-lens-id=&846976&&
&img class=&thumbnail& src=&https://pic4.zhimg.com/80/v2-f52eedae86e56bf_b.jpg&&&span class=&content&&
&span class=&title&&&span class=&z-ico-extern-gray&&&/span&&span class=&z-ico-extern-blue&&&/span&&/span&
&span class=&url&&&span class=&z-ico-video&&&/span&https://www.zhihu.com/video/846976&/span&
&p&波哥是一位典型的工科男，解说可能不够精彩，大家还请见谅。&/p&&figure&&img src=&https://pic7.zhimg.com/v2-223ce3ca1e30a430ff4d2a1e64a8a829_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&876& data-rawheight=&662& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&876& data-original=&https://pic7.zhimg.com/v2-223ce3ca1e30a430ff4d2a1e64a8a829_r.jpg&&&/figure&&p&这里附上TVS R900的Performance Maps.&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-aac1af2db782e1aee9ece9_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&800& data-rawheight=&450& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&800& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-aac1af2db782e1aee9ece9_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-23c6c6d84ebcc0bbce92f2e_b.jpg& data-caption=&& data-rawwidth=&748& data-rawheight=&595& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&748& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-23c6c6d84ebcc0bbce92f2e_r.jpg&&&/figure&&p&最后还有就是剧透一下波哥已经开始批量生产，完成度更高，安装更方便的普拉多2700水冷式进气岐管铸造件。&/p&&p&下期将会是更火爆的牧马人篇~~~敬请期待。&/p&&p&
鸣谢：摄像 ~高小强
AV大导演.维爷&/p&
碍于排量税，价差，油耗等等因素。不少入门级越野爱好者和自驾游发烧友在买第一辆车的时候都会考虑某些有口皆碑的热门车型之低排量低配型号（俗称斋版）例如下文的~主角普拉多2700（TRJ152L）。但很多车主在使用一段时间后就会实实在在的感觉到2.7升排量的2…
&p&&a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//mp.weixin.qq.com/s/z4mbqdVRRJcaKh6FWzovtQ& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&硬货返场 | 中国汽车市场2.0T引擎全景扫描与排行-2016终极版&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/p&&p&天梯是有的，只是以大多数人的耐心和知识储备很难看得下去吧。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-6e33ba38a21de92cd25c4_b.jpg& data-rawwidth=&1110& data-rawheight=&1418& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1110& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-6e33ba38a21de92cd25c4_r.jpg&&&/figure&&p&以下是市面上主流2.0T前十五排名：&/p&&p&&b&1、宝马B48&/b&&/p&&p&“优异的技术含量和性能表现，无可比拟的均好性，代表着全球该规格引擎的最高水平。”&/p&&p&&b&2、大众第3代EA888&/b&&/p&&p&“一直被逆向，从未被超越，虽然2011年即面世，但在今天仍然表现出前瞻的先进性。3B版本更注重输出与能耗的平衡，代表着全球引擎未来的发展方向。”&/p&&p&&b&3、丰田2.0T&/b&&/p&&p&“丰田的第一款新标准下的涡轮增压引擎，起点之高、技术之先进，不负全球最大车企之名，唯性能输出略显保守。”&/p&&p&&b&4、宝马N20&/b&&/p&&p&“这是一款即将被BMW引擎退至二线的传奇引擎，在BMW史上具有里程碑级的位置，虽然已经被更先进高效的B48替代，但仍处于大多数厂商无法比肩的高度。”&/p&&p&&b&5、奔驰M274&/b&&/p&&p&“戴姆勒集团机械技术的杰作，奔驰原有6缸机的替代者。其压电式喷油技术独树一帜，低扭表现极其出色。”&/p&&p&&b&6、本田地球梦2.0T&/b&&/p&&p&“汽车史上引擎制造的泰斗级厂商终于大规模进入涡轮时代，该引擎在技术匹配并不算前瞻，但性能强大。”&/p&&p&&b&7、福特EcoBoost（2、3代）&/b&&/p&&p&“福特集团最新一代引擎，在整个技术配置中并不亮眼，但在燃烧设计这种核心板块中显示出底特律的深厚功力。”&/p&&p&&b&8、沃尔沃Drive-E&/b&&/p&&p&“将模块化进行的如此彻底的先进引擎，出色的延展能力可变身出更多性能表现的版本，以高效为设计取向但未在性能上有所损失。”&/p&&p&&b&9、通用EcoTec&/b&&/p&&p&“典型的通用作品，技术简单，性能暴力。Ecotec III LTG是本榜中最高功率的输出者。”&/p&&p&&b&10、斯巴鲁FA20F&/b&&/p&&p&“本榜单中唯一一款H4引擎。水平对置所持有的低重心使其有着令人着迷的装车体验。该引擎的低转输出有失水准。”&/p&&p&&b&11、长安D20TGDI&/b&&/p&&p&“终于看到中国车企可以和全球一线品牌同台较量而不输。蓝鲸D20T激进的性能调校令人印象深刻，低标号燃油即可实现高性能，超增压模式直接输出380Nm，堪称强悍。”&/p&&p&&b&12、起亚Theta II 2.0T&/b&&/p&&p&“该引擎可以追溯到‘全球发动机联盟’时代，与三菱有着千丝万缕的技术渊源，电动WG、双涡流技术是该等级引擎的技术亮点，Theta II也因此实现了较好的低转表现。”&/p&&p&&b&13、上汽MGE 2.0T&/b&&/p&&p&“中国品牌能有这种技术配置非常难得，上汽MGE在技术层面已经走在自主同行前列，但性能表现却形成大幅反差。”&/p&&p&&b&14、福特EcoBoost 1代&/b&&/p&&p&“虽然2010年已经面世，但仍有优秀的性能表现。目前仍搭载在捷豹、路虎的所有2.0T车型上，或因为豪华品牌的缘故，而使用高标号汽油，实属不必。”&/p&&p&&b&15、长城GW4C&/b&&/p&&p&“一款受到大众EA888启发的中国引擎，搭载在H8/H9上的版本能效表现严重欠佳，其进阶版搭载于H7，性能输出有较大进步，本成绩由后者呈现。”&/p&&p&&br&&/p&&p&——————&/p&&p&评论区验证了开头那句话……&/p&
天梯是有的，只是以大多数人的耐心和知识储备很难看得下去吧。以下是市面上主流2.0T前十五排名：1、宝马B48“优异的技术含量和性能表现，无可比拟的均好性，代表着全球该规格引擎的最高水平。”2…
&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-39be0f23d116fd1dfad5da9_b.jpg& data-rawwidth=&1121& data-rawheight=&761& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1121& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-39be0f23d116fd1dfad5da9_r.jpg&&&/figure&&p&&b&老树：铅酸电池&/b&&/p&&p&铅酸电池是电池界中的一名老兵，于1859年由法国人G.plante发明，至今已有150多年的历史。同时，在这些年中，铅酸电池的主要工作原理几乎没有变过，可以说是电池界中的元老。普通铅酸电池的正极活性材料是氧化铅(PbO2)，负极活性材料是铅(Pb)，它们附着在板栅上。铅酸电池以硫酸的水溶液为电解液，构造简单，易于使用。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-b5de49fedef52fd8f81f4_b.jpg& data-rawwidth=&640& data-rawheight=&425& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&640& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-b5de49fedef52fd8f81f4_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&其充电、放电反应机理如下：&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-cfdddebd769d7f276bed361_b.jpg& data-rawwidth=&1121& data-rawheight=&649& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1121& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-cfdddebd769d7f276bed361_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&铅酸电池在过去一百多年中一直是人类最常用的电池之一，这主要是因为其几个突出的优点：&/p&&p&1）&b&成本低廉&/b&：只有0.6~0.7rmb/Wh；&/p&&p&2）&b&制备工艺简单&/b&：制备设备、厂房投资都不大，相比于锂电要小的多；&/p&&p&3）&b&较为安全&/b&：爆炸燃烧的可能性很低；&/p&&p&4）&b&环境适应性强&/b&：具有很宽的工作范围区间，而且性能随温度的变化不像锂离子电池一样剧烈，对于温控系统要求更低；&/p&&p&5）&b&易于回收再利用&/b&：废旧的铅酸电池回收活性材料较为容易；&/p&&p&6）&b&技术成熟稳定可靠&/b&：已有百余年历史的技术，使用经验丰富，值得依赖。&/p&&p&&br&&/p&&p&然而传统铅酸电池也一直有其突出的问题：&/p&&p&1）&b&寿命问题&/b&：传统上只有几百次寿命；&/p&&p&2）&b&大功率工作问题&/b&：在0.5C以上的大倍率工作条件下，会发生“硫酸盐化现象，”衰减加速，而这也是铅酸电池寿命不佳的根本原因；&/p&&p&3）&b&能量密度不高&/b&：只有20~40Wh/kg，因此大部分对于能量密度较高的场合都选用了锂电池，这也是锂电池近年来强势崛起的重要原因；&/p&&p&4）&b&回收再利用方面&/b&：虽然铅酸电池回收并不困难，但是因为回收机制不健全、民众环保意识不强的因素，导致了铅酸电池回收存在许多不正规的现象，因而造成了资源的浪费和环境的污染。&/p&&p&随着社会的进步，社会的各种场合对于电池储能的要求不断提升。在过去的几十年中，很多种电池技术都有了长足的进步，而铅酸电池自身的发展也遇到了诸多机遇与挑战。在此背景之下，科学家与工程师共同努力，将铅酸电池的负极活性材料中加入碳，于是就诞生了铅碳电池——这一铅酸电池的升级版本。&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&新花：铅碳电池&/b&&/p&&p&传统铅酸电池的最大问题在于在大电流，长时间服役后出现的负极的硫酸盐化效应，使得材料发生失效，容量骤降。与此同时，大家都看过不少关于电池进步的大新闻，比如充电7秒之类，&b&实际上这些新闻讲的都是充电速度本质上就很快的超级电容，而非电池&/b&。这样不难看出：铅酸电池的短板（快充放），恰恰是电容机理比较擅长应对的情况。因此就有人想到了：在铅酸电池的负极中加入活性碳，可以综合电容和电池的优点。&/p&&p&实际上，是可以把超级电容器与铅酸电池并联使用的（这种用法可称“外并”，即电池和电容器做为两个独立的元件进行一个机械的并联整合）。而对于铅碳电池来说，此时的情景就变成了“内并”(lead-acid battery with a carbon supercapacitor&br&combination)，就是将双电层电容器的高比功率、长寿命的优势内化融合到铅酸电池中，从而提高了功率、比能量，延长了电池寿命，因此也有地方将其称为“超级电池”（Ultrabattery）。&/p&&p&普通铅酸电池的负极活性材料是铅(Pb)，而在铅碳电池中，负极从纯Pb变成了&b&具有双电层电容特性的碳材料（C）+电池特性海绵铅（Pb）混合组成的双功能复合负极&/b&，即铅碳（Lead-carbon）负极，然后再与PbO2正极匹配组装，即组成了铅碳电池。总体来说，铅碳电池的变化主要出现在负极上，电极液、正极等方面的变化并不大。可以这样说，铅碳电池可以说是铅酸电池这颗老树上开出的新花，并且在近年来还结出了很多不错的应用成果。而在这一方面，加入的碳自然是要记头功的。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-3b970c09abbc63b363fd45aa9e798ed2_b.jpg& data-rawwidth=&714& data-rawheight=&483& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&714& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-3b970c09abbc63b363fd45aa9e798ed2_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&目前，国内外有许多电池企业都在生产铅碳电池，代表性的企业包括日本古河，Ecoult，East Penn，Axion，国内的圣阳、双登、南都、C&D等。&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&铅碳电池工作原理分析&/b&&/p&&p&传统铅酸电池中的一个核心问题就在于&b&负极的硫酸盐化&/b&，即在高倍率放电模式下，负极的海绵状铅与HSO4-快速反应生成PbSO4，此时因为HSO4-与Pb这一对反应物的供应失配，导致了PbSO4成核速率太快，这样就使得生成的PbSO4（本质是绝缘的）“糊”在了负极表面，或者是生成了极大的颗粒；而不是按我们所需要的在负极板内部均匀的生成，或者是在表面只是生成细小均匀容易还原的绒状PbSO4。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-49ef835220bdb9be37ef6_b.jpg& data-rawwidth=&679& data-rawheight=&229& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&679& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-49ef835220bdb9be37ef6_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&表面生成的PbSO4堆积层或者是大颗粒PbSO4明显减少了电子转移、反应需要的有效表面积和物质，使得后续的反应更为困难，因此使得负极板内部变成了“死”区。而在充电时，因为表面PbSO4层阻碍了铅酸电池本体反应的发生，此时负极的电位只好将电池中的水电解成氢气，造成电解液的枯竭，这样会进一步导致电池性能的恶化。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-46cc72c3e09c1431dfb5bdfd_b.jpg& data-rawwidth=&2145& data-rawheight=&746& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&2145& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-46cc72c3e09c1431dfb5bdfd_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&为了解决这一问题，我们可以在铅负极中加入的碳粒子，其会形成如上图所示的导电网络结构。该网络结构的优点主要如下：&/p&&p&1）提供反应中心：这些碳粒子表面就形成了新的反应活性中心；&/p&&p&2）形成导电网络降低极化；&/p&&p&3）形成更幼小均匀的传质网络，促进电化学反应在电极表面、内部的均匀进行，从而减轻PbSO4在表面的集中析出效应；&/p&&p&4）作为异质材料阻碍PbSO4颗粒的长大，使其均匀分布。&/p&&p&5）通过碳的电容效应，提高电池的容量和功率特性。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-c94b33e06da0c35b239dba9_b.jpg& data-rawwidth=&764& data-rawheight=&594& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&764& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-c94b33e06da0c35b239dba9_r.jpg&&&/figure&&p&
铅碳电池负极板碳导电网络示意图&/p&&p&&br&&/p&&p&基于以上几点优点，铅碳电池通过加入碳，有效抑制了负极的硫酸盐化趋势，使得电池寿命明显提升。不仅如此，铅碳电池的生产工艺相比于传统铅酸电池并无本质区别，不需改变现在已经成熟的工艺，生产容易实现规模化，尤其对于储能电池长寿命、低成本方面的要求。&/p&&p&对于铅碳电池来说，加入的碳的种类有很多种：炭黑、活性炭、石墨烯、石墨、碳纤维、碳纳米管均可。而它们的主要优点/能为铅碳电池提供的主要功能有：1）导电导热；2）网络孔隙结构，提供反应所需比表面积以及双电层电容。可以说，铅碳电池的发展给了碳材料家族一个施展才华的舞台，&b&但是如何在性能提升与成本控制上寻找一个平衡点，可能是在铅碳电池中应用高级碳材料的一个需要注意的问题。此外，碳材料加入也是需要控制量的，过多的碳材料加入会导致极板活性物质脱落等一系列问题。&/b&&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&工作与性能特点&/b&&/p&&p&铅碳电池的负极形成了铅金属-碳颗粒组成的较为均匀、细小的网络，此结构有利于缩短扩散距离，提高反应均匀性，而且碳本身具有良好的导电性、电容特性使得铅碳电池具有比传统铅酸电池有更好的低温启动能力、充电接受能力和大电流充放电性能。&/p&&p&1）大电流工作时：电容碳材料起“缓冲”作用。当铅碳电池在频繁的瞬时大电流充放电工作时，主要由具有电容特性的碳材料释放或接收电流，此时铅金属负极接收的大电流的冲击较小，从而不会像传统的铅酸电池一样，在大电流下急剧的发生“负极硫酸盐化”，这样就有效地延长了电池使用寿命；&/p&&p&2）小电流工作时：主要由海绵铅负极工作，持续提供能量，而之前因为大电流冲击以电容能量储存在碳中的能量也会就近与铅反应，逐步反应均匀化。&/p&&p&3）能量&功率密度，可以提升到40~60Wh/kg，300~400W/kg左右，性能已经接近了一部分锂电池的能力，而且更关键的一点，是其成本仍然是0.6~0.8rmb/Wh，低于锂电池等其它电池，在成本控制严格的场合最有优势。&/p&&p&4）寿命，在浅充放条件下具有很长的循环寿命（比如4500次（70%DOD））&/p&&p&&br&&/p&&p&市场定位与技术分析：铅碳PK锂电PK其它？&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-15c3e0cc8f1_b.jpg& data-rawwidth=&905& data-rawheight=&659& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&905& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-15c3e0cc8f1_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&
铅酸/铅碳电池的典型应用场景&/p&&p&&br&&/p&&p&近年来，锂离子电池发展速度非常快，给很多人一度造成了“铅酸电池落后应该被淘汰”的印象。然而实际上，随着铅碳电池技术的推出与改进，其核心竞争力：低廉的成本（0.6~0.8rmb/Wh）与较好的寿命使之在固定式储能、低速电动车、电动自行车等领域都取得不小的成果，成为了锂电等技术的强劲对手。&/p&&p&1）在固定式储能方面，光伏电站储能、风电储能和电网调峰等储能领域，常要求电池具有功率密度较大，循环寿命长和价格较低等特点。&b&铅碳电池在空间宽裕、成本要求高的场合竞争优势更大，&/b&而且相对来说一次投资成本较低。而锂电因为能量密度高、成本偏高，&b&更适合用于一些对于空间有要求、成本相比下不那么敏感的场合，在分布式储能场合会更有发展&/b&。而对比其它储能技术，比如电容（储能密度很低，只能进行功率缓冲），液流电池（技术成熟度中等，体积明显偏大），铅碳技术在现阶段仍然具有良好的竞争实力。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-4ab6e76261dae56c1f5ac_b.jpg& data-rawwidth=&556& data-rawheight=&317& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&556& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-4ab6e76261dae56c1f5ac_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&
铅碳电池用于固定式储能&/p&&p&&br&&/p&&p&2）交通工具储能方面，&b&铅碳电池的主要竞争优势在于成本低廉、性能稳定、安全性佳&/b&。A、成本低廉使其在低速电动车等中低端市场上一直占有优势，虽然国家有推广锂电的想法，但是毕竟市场规律更需要尊重。B、性能稳定使得铅碳电池在高、低温等极端条件下一直可以提供可靠的保障，比如汽车启停电源要在-20℃下能够输出大电流，而锂电池的低温性能则一直是个普遍性的老大难问题。C、安全性佳：交通运输工具的安全性无论如何强调都不为过，在这方面锂电客观上就是存在短板的，而铅酸-铅碳电池在这方面先天就具有明显优势。&/p&&p&因此笔者认为：&b&铅碳电池在近年内，在一些细分领域能够保持自己的优势地位。虽然锂电等技术增速较快，但是这些电池技术都是各有自己的优缺点，没有哪种储能技术可以做到在各种规模、场景下通吃。根据实地需求，选择合适的储能技术应用，才是王道&/b&。&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&结语&/b&&/p&&p&铅酸电池是一种古老而又实用的电池技术，通过引入电容碳的优化产生的新一代铅碳电池则成为了这种神奇电池技术在新时代中延续传奇的重要助力。成本、性能稳定性、安全性是这一类电池的核心优势所在，因此在固定式储能、低端电动车领域，仍会在近几年内具有良好的竞争力。当然随着各种技术不断进步，我们也殷切期望会有更多更新更好的储能技术不断涌现、成熟，从而为我们的生活带来便利。&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&参考文献&/b&&/p&&p&陶占良，陈军，铅碳电池储能技术，储能科学与技术，）&/p&&p&陈飞，张慧，马换玉，铅炭电池的研究现状，电池，）&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&声明&/b&&/p&&p&本文已经首发在公众号“ &a href=&http://link.zhihu.com/?target=http%3A//mp.weixin.qq.com/s%3Fsrc%3D11%26timestamp%3D%26ver%3D355%26signature%3DH5KEjtzC%2AC-QbsCjI0Ki6dj%2AaZ5UzORjx8GdjKtVvYdbIlek2ExWqH0dWve7JsuJNDoWNTPiqVNIm91fNvpAi9WZGVKL6rlI9tYcikLbdHAfj1lrJd-rLvl2DFxqDG%2AZ%26new%3D1%23%23& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&清华能源互联网研究院&/a&”，转载请联系本公众号。&/p&&p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=http%3A//mp.weixin.qq.com/s%3Fsrc%3D11%26timestamp%3D%26ver%3D355%26signature%3DH5KEjtzC%2AC-QbsCjI0Ki6dj%2AaZ5UzORjx8GdjKtVvYdbIlek2ExWqH0dWve7JsuJNDoWNTPiqVNIm91fNvpAi9WZGVKL6rlI9tYcikLbdHAfj1lrJd-rLvl2DFxqDG%2AZ%26new%3D1& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&产业观察 | 老树新花--铅碳电池技术介绍与储能应用分析&/a&&/p&
老树：铅酸电池铅酸电池是电池界中的一名老兵，于1859年由法国人G.plante发明，至今已有150多年的历史。同时，在这些年中，铅酸电池的主要工作原理几乎没有变过，可以说是电池界中的元老。普通铅酸电池的正极活性材料是氧化铅(PbO2)，负极活性材料是铅(Pb)…
&p&我想补充下楼主问到的现阶段混动主要类型，在这里介绍下。如果有错误，请各位纠正，欢迎一起讨论。&/p&&p&A．基本类型介绍&/p&&p&B． 各大车企混动结构&/p&&br&&p&A．&/p&&p&说到类型，我想先介绍下主流的混动结构，主流结构主要是说世界量产化车型，其实现阶段所有混动系统基本都是由几种基础构造单一应用或者混合在一起构成的，就我知道的世界著名的AVL和国际知名OEM目前用P0-P4命名这5种主流的基本构造（因为混动中,驱动电机和发电机会取决于工况，两者都可能在某工况实行另外一者功能，所以下文所有统称电机）：&/p&&br&&p&画图工具画的,各位将就看 下
..... Orz&br&&/p&&figure&&img data-rawheight=&134& data-rawwidth=&509& src=&https://pic2.zhimg.com/76dadd34bf61a09c004c68c1_b.png& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&509& data-original=&https://pic2.zhimg.com/76dadd34bf61a09c004c68c1_r.png&&&/figure&&br&&p&1.
P0 电机安装在发动机旁边，驱动发动机轮系，达到助动效果 （一般被称作BSG）&/p&&figure&&img data-rawheight=&212& data-rawwidth=&370& src=&https://pic2.zhimg.com/77a971f0a6a931e6fe715d_b.png& class=&content_image& width=&370&&&/figure&&br&&p&特点：电机功率扭矩都被发动机限制，不能进行纯电驱动，电机小，对发动机布置影响不大&/p&&p&评价：这种结构只是一种发动机电机，对传统汽车结构改变不大，一般很少独立考虑在混动基本结构中，一般混搭&/p&&figure&&img data-rawheight=&422& data-rawwidth=&750& src=&https://pic2.zhimg.com/cb95f62fbbc4749ebc34df5_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&750& data-original=&https://pic2.zhimg.com/cb95f62fbbc4749ebc34df5_r.jpg&&&/figure&BSG 实物图，红框处为电机
Nissan Serena：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.autoblog.com//nissan-unveils-new-serena-minivan-for-jdm/%23slide-264741& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&New Nissan Serena minivan unveiled in Japan&i class=&icon-external&&&/i&&/a&不好意思,之前图源过期了,补了一个新的)&p&2.
P1 电机布置在发动机和变速器之间，与发动机输出轴连接，无离合&/p&&figure&&img data-rawheight=&186& data-rawwidth=&433& src=&https://pic4.zhimg.com/bc76e91f6c8f_b.png& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&433& data-original=&https://pic4.zhimg.com/bc76e91f6c8f_r.png&&&/figure&&br&&p&特点：电机尺寸可以加大，以提供更大的输出扭矩，电机一般用单齿以平衡使用效率并且提供峰值扭矩，电机输出点通过变速器，可支持更宽比例输出扭矩&/p&&p&评价：电机和发动机中间无离合，在制动能量回收时无法断开发动机，对混动功能有一定影响。安装位置非常有挑战性，想应用这种结构，必须保证发动机和变速器之间有足够距离安装电机，要不然需重新开发变速器。 &br&&/p&&figure&&img data-rawheight=&782& data-rawwidth=&1280& src=&https://pic2.zhimg.com/82d63bc3c4de69cb5039_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1280& data-original=&https://pic2.zhimg.com/82d63bc3c4de69cb5039_r.jpg&&&/figure&&br&&p&(图源 BMW google：&a class=& wrap external& href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//www.google.co.uk/search%3Fq%3DBMW%2Bhybrid%2Bsystem%26biw%3D995%26bih%3D560%26source%3Dlnms%26tbm%3Disch%26sa%3DX%26ved%3D0ahUKEwiNp6DGofDOAhXG1RoKHV9-AmMQ_AUIBigB%23tbm%3Disch%26q%3D2010-bmw-activehybrid-7-44-liter-twin-turbocharged-v-8-engine-electric-motor-and-8-speed-automatic-transmission-cutaway-photo-293657-s-imgrc%3DCmWjqFoEBLj2cM%253A& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&google.co.uk 的页面&i class=&icon-external&&&/i&&/a&)&/p&&p&P1示意图，位置2就是电机，如果想在现有传统车上开发这套混动系统（国际大部分厂商都是优先考虑现有动力系统来一进步开发混动，可以节省开发支出和时间），必须保证足够的空间容纳按设计需求的电机，电机越小空间要求更小但是辅助输出功率越弱，反之亦然，大电机更难集成到这套系统中，而小电机输出功率小可能又会比较鸡肋}