当驱动功率和克服行驶阻力所需功率相等时,该点车速即为最高车速。对于轿车,最高车速经常设计在发动机最大功率附近,有3种设计方案。
(1)“Va max设计”。最高车速(即阻力功率曲线与驱动功率曲线的交点)对应于发动机最大功率点的转速n(Pmax)。这种设计方案的优点是可以利用发动机发出的最大功率,达到理论最高车速。其缺点是在接近Va max的车速范围内,后备功率较小,加速、上坡和克服逆风的能力不足。
(2)“高速设计”。最高车速对应的发动机转速高于n(Pmax)。这种设计的方案常用于带4挡变速器的轿车。其优点是有较大的后备功率。缺点是达不到理论最高车速;而且当以Va max行驶时,发动机转速过高,因而噪声、磨损和油耗都过高。
(3)“低速设计”。最高车速时对应的发动机转速低于n(Pmax)。这一设计一般用于带5挡变速器的轿车。这类轿车的5挡是“超速挡”(又称“节能挡”,过去也叫“高速公路挡”)。其优点是车辆以Va max行驶时,发动机转速较低。同时由于发动机负荷较高,油耗下降。缺点是达不到理论最高车速,同时后备功率比前2种设计都小。
一般4挡变速器中,4挡的速比等于1(即这时的传动系速比等于主减速比),作为直接挡。如果我们把该挡按“高速设计”或”Va max设计”;而再增加5挡(变速器速比小于1),按“低速设计”,作为“超速挡”,就可以把这些设计的优点都利用起来。4挡和5挡的最高车速可能相等,甚至5挡的最高车速还可能略低于4挡。采用这种方案,车辆在以Va max速度行驶时,既经济、噪声和磨损又低,又有一定的后备功率。
可见,所谓“超速挡”只是指变速器速比小于1,输出轴转速高于输入轴而言,而并不是其对应的最高车速一定高于直接挡的最高车速。
对于丰田4700,通过图4的驱动力与行驶阻力曲线图,我们可以得到:4挡采用的是高速设计,发动机最大功率点在4800r/min,而该挡的最高车速高于此转速。5挡采用的是低速设计,最高车速对应的发动机转速低于n(Pmax),大约在最大扭矩点附近。