汽车发动机与变速箱的「匹配」具体指什么？

在很多地方都会看到关于发动机和变速箱的匹配的描述，如发动机和变速箱「匹配」的质量会影响整体的平顺性、顿挫感等等。想了解所谓「匹配」具体指什么。

热心的小回应 · 2021-1-15 08:27:49

谢邀。这两天对这道题想了很多，大概会写一大堆废话。

同一台发动机或变速箱会去匹配不同车型，车与车之间的硬件状态以及配置有很多不同。不同的车在功能上也不尽相同（是否有起停、是否有巡航、是否有运动模式……）。但是运行在同一台变速箱或发动机内的软件，基本都是一样的，所以就会有很多软件参数需要修改——这就是标定工作。

我想聊聊标定的细节，为何标定工程师需要一点一点去打磨各种参数。

当我端着电脑坐在车里，盯着眼前的曲线的时候，我常常会感叹。车，是如此不完美的器物。不完美的，不仅仅是硬件，也包括各个控制器里面运行的软件。

一颗芯片，仅仅是安静地躺在那里，这里面运行的，却是大大的乾坤。

理科生和工科生的区别是什么？
理科生说：世界按照我的公式来运行。
工科生说：我的公式运行如同真实的世界。

当我刚从学校毕业入职的时候，我被眼前的景象惊呆了。变速箱不就控制几个离合器吗，这软件，居然要有几万个变量，真是浩如烟海。我一头扎入这海洋，看到一个炫彩斑斓的世界。小小芯片，确实是自成一格的独立王国。这个世界的输入，不过是数量不多的传感器和通过总线从其他模块传过来的几十上百个信号。这个世界的输出，也不过是控制几个电磁阀的电流而已。从输入到输出的距离居然有几万个变量之多。何也？

道生一，一生二，二生三，三生万物……

我渐渐明白，几万个变量，不过是01之间的幻化，其目的，乃是模拟出汽车运行的状态以及外部环境。

没有GPS，没有气压传感器——没关系，海拔可以算出来（发动机功能）。
离合器上没有温度传感器——没关系，建一个温度模型可以算出来。
执行器油路中为了节省成本不要装油压传感器——没关系，我们想想办法算出来。
……

芯片里运行的，是工科生的公式，充分知晓了整辆车的状态后，真正输出的，也就几个电磁阀的电流。真是先至繁，而后至简。

有时我会想，会不会有那么一天，理科生的公式和工科生的公式可以统一起来。我们洞悉了世间的规律，工业产品都能臣服于理性，所有的表现都和公式一样精准可以预见。到了那一天，软件工程师开着上帝视角写完代码，一切运行完美，应该就不需要为标定专门设置一个岗位了。

然而我所见的，全是不完美。

传感器是不完美的，不是所有的地方都能安装传感器，因为成本原因，不能装太多传感器。

模型是不完美的，模拟出来的世界，怎可能那么好地贴近真实。我们需要简化模型以方便计算，同时也不可能考虑到所有的影响因素。

其他模块过来的信号是不完美的，每个模块都有难以预计的误差。在开发过程中，不同模块的工程师也经常会相互扯皮，要求对方调整某个信号。

汽车的世界是如此的不完美，但是我们不可以投降，我们依然需要利用有限的资源，尽可能计算出最合适的输出，获得当前条件下的最佳驾驶感受，这就是标定的价值。为何可以做到？因为尽管无法用数学精准地去描绘这个世界，并不代表这个世界是无序的。物理的世界，一定是在某种规律下运行的，一定是具有一定可重复性的。即使找不到公式也没有关系，用一张张人为填写的表格去贴近真实就可以了。

最初级的标定参数的修改也就两个关键词就差不多了。

1. 扫点
软件不断地划分工况，使得一种工况下的运行，使用一种模型即可。这种模型就是一个更小的子程序。这个子程序有多个比较关键的输入——比如当前油门踏板开度和发动机转速。于是形成一张大表，负责任的标定工程师会努力把每一种踏板开度配合每一种发动机转速在此工况下的状态都在车上开一遍，保证每一种组合能较为理想地运行。

2. Offset
数学的公式如此不完美，自然需要加加减减各种Offset来补救。还有许多输入对某个参数的影响没有模型，就直接以Offset的方式加减到这个参数上面。

如果诸位愿意看这不算短的文字，那么到这里，大概能够初步了解标定是在干嘛了。

回想起学生时代，我在焦虑的求职季之时，曾经给一个师兄打过一个电话表达自己的疑惑：“标定就是调调参数，感觉也没有太多技术含量，做几年之后该怎么发展呢……”那位师兄当时一定在心里骂我了。

现在我明白了：标定，也是一门工匠的艺术，只是充满了工程上的妥协。

热心的小回应 · 2021-1-15 08:27:50

匹配的概念最多地被提起还是在自动变速箱兴起后。
手动变速箱需要匹配么？当然。硬件上有离合器最大扭矩，齿比，还有NVH和发动机的“匹配”，更主要的是驾驶员在换挡过程中对变速箱的"匹配"操作，这是一个驾驶员和车辆的磨合过程，比如：

通过观察发动机转速，通过听发动机的声音，通过感受加速度来选择合适的换挡转速。
通过找准离合器的半结合位置，通过感受离合器对发动机飞轮端的冲击和振动来选择在起步的时候补多少油，什么时候松离合，以什么速度松离合，来保证又快又稳的起步过程。
在刹车降挡的时候，通过类似跟趾的补油操作，来帮助发动机转速和低档位齿比转速同步，避免车轮对发动机的反拽，让换挡更平顺快速。

类似的例子还有很多。手动变速箱和发动机的匹配过程其实就是驾驶员学习车辆特性（离合特性，发动机扭矩转速特性）的一个过程。这时好的匹配需要的就是一个熟悉这辆车，懂得如何驾驭的驾驶员而已，匹配的最佳状态就是人车合一吧。

那么自动变速箱普及后这个匹配指的又是什么？在自动挡驾驶中驾驶员所要控制的只有两个变量：刹车和油门。手动挡汽车人车合一的关键：离合和换挡杆都被变速箱控制器TCU接手了。这个时候对于驾驶员来说成为老司机的要求降低了，但是人车合一的难度变高了，一切全靠变速箱和发动机的自动匹配，驾驶员能干预的程度很低。比如只能通过换挡拨片来改变挡位，但是却不能干涉自动变速箱具体怎么换挡。
这个时候发动机和变速箱的匹配指的其实就是发动机控制器ECU和变速箱控制器TCU的匹配。如果说手动变速箱的匹配是追求人机合一，那么这里追求的就是机机合一：）发动机是心脏，而自动变速箱是大脑。
具体怎么匹配，主要分为三个部分：
1. 通讯的匹配。人机合一也好，机机合一也好，讲究的是交流。人机的交流通过人的感官（视觉，听觉，对加速度和振动的感知）以及人对踏板和挡杆的控制来实现。而机机交流的唯一途径就是车载的通讯总线，比如CAN总线。那么具体哪些信息需要交互？哪些操作可以互相干预？就是通讯匹配的主要内容。
2. 控制功能的匹配。少了人的干预，前面提到的一些手动变速箱的操作中需要发动机变速箱联动的部分就只能由机机联合来完成了。比如跟趾操作，什么时候踩离合，什么时候松离合，什么时候补油，什么时候换挡，这一系列操作不再由驾驶员来介入，而完全由变速箱和发动机自治协调完成。类似的驾驶功能非常多，需要用到的就是发动机和变速箱控制功能的匹配。
3. 标定的匹配。你应该从没有听过家用手动挡的汽车有运动模式和舒适模式的功能按钮，但是这个在自动变速箱普及的今天非常常见。手动变速箱运动舒适与否完全是通过驾驶员的不同操作来实现的：换挡转速的高低，挂挡和松离合的速度变化等等。而对于自动变速箱来说，这个就要完全通过在同样的功能（比如换挡）中使用不同的参数来实现了，具体参数怎么选择，需要结合发动机甚至整车特性来变化，这是一个标定匹配的过程。如果你开过双离合的宝马M5的话就会有明显的感觉，在舒适模式下换挡很平顺但是换挡速度相对慢，如果你切换到运动挡之后各种运动感的换挡顿挫都出现了，但是这时换挡速度就相当快了。

关于汽车发动机和变速箱匹配更加细节的实例解释和总结讨论，欢迎参加我8月的Live：
Live链接：到底什么是发动机变速箱匹配

热心的小回应 · 2021-1-15 08:27:51

谢邀 @Joseph Liu ，这里的“匹配”，换一个词为“调校”也许就好理解的多了。
先说点不具体的，匹配就是好不好用。再说点具体的，你刚刚学车的时候，是不是离合器老是拿捏不准啊？熄火过没有啊？有时候踩了油门离合放太慢了光吼不走有过没啊？你说这都是怎么回事儿啊？因为发动机就不认识变速箱啊，你得操作离合器在中间牵线搭桥啊。所以，手动变速箱的匹配工作其但是你还得小心操作就。然后回到自动变速箱上，虽说传统自动变速箱用液力变矩器取代离合器简化了许多事情，比如半联动和松离合太慢导致的光吼不走几乎不会出现了。但是该换挡还得换挡，该起步还得起步，驾驶员只要控制刹车踏板好了（所以自动挡的刹车踏板其实有一部分离合器踏板的功能）那么其他的活谁干呢？电脑喽。那电脑怎么办呢？工程师们事先匹配好喽（其实就是工程师指挥电脑帮你操作一个简化了的变速箱，匹配得好就像技术好的司机在开车，匹配的不好就像新手刚开上手动挡的车那样）。那工程师们匹配些什么呢？告诉变速箱：什么时候该升挡，转速到多少升挡，发动机负荷重的时候（加速）转速要拉的高一点，油门踏板的深的时候换挡要晚一点，不同模式要有多少区别，降档的时候转速要注意别闯动，换挡速度要如何，整体趋向要舒适还是运动，如果过热了怎么办。其实说的变速箱匹配就是如何处理好这些问题。比如说，6个7个档的变速箱在市区走走停停时快时慢的时候，2-3-2-1-2-3之间档位一多经常换挡容易顿挫，那么就尽量让变速箱固定在一个档位上少换挡（但这样转速区间就会拉得比较开，噪音震动油耗都不太好）。又比如说频繁的起步停车起步停车，液力变矩器也会过热，那就提前锁止里面的离合器（但动力还没出来的时候就这样也会导致起不来，手动挡就直接表现在半联动）在比如说滑行减速的时候降档的时机和动作一定要把握好（手动挡滑行可以一直保持高档或者空挡，自动挡就不行，滑行减速匹配不好就容易顿挫）。再具体的什么气门开度啊，变速箱逻辑啊，执行机构速度啊什么的匹配工作，就让工程师去做吧。

热心的小回应 · 2021-1-15 08:27:52

谢邀。

先把答案放到最前面吧——发动机和变速箱的匹配，也叫标定，调教，是指相关工程师通过一系列实验对ECU和TCU的各种参数进行设定，以达到设计时的目标动力性能，燃油经济性，排放，NVH，驾驶性等。

下面开始吐槽。

题主的问题其实可能可以体现一个现在普遍存在的现象———汽车相关媒体和社区对于专用术语的滥用造成了许多爱好者对于一些概念的认知有些混乱。

比如题主这个问题里

如发动机和变速箱「匹配」的质量会影响整体的平顺性、顿挫感等等。想了解所谓「匹配」具体指什么。

复制代码

按照我对这个问题的解读，我觉得题主现在对于“匹配”这个词的理解可能偏向于多少排量的发动机应该配几速变速器这种概念，而且应该是受网上盛传的小排量发动机配6速是浪费和大排量发动机配4速发挥不了性能这种近乎于谣言的伪概念的影响。

为什么说这是伪概念呢，因为按照一俩车的开发流程，厂商在设计当初就已经决定了发动机和变速器的选择，工程师在已经确定的发动机和变速箱下通过匹配（其实业内现在基本叫标定）后拿出来的产品肯定是在这种硬件下的最优解，但凡是负责任的厂商的产品根本不存在发动机排量和变速箱档数不“匹配”的问题。

所以其实一辆车的发动机和变速箱是什么组合最主要还是出于成本考虑，而并非匹配的问题。就比如我司被人喷了好久的四速变速箱，其实用起来比好多厂商的六速好用多了。

有些扯远了，匹配的基本概念我放在开头了，具体是干些什么，怎么干可以参考
汽车标定工程师是一个怎样的工作？ - 社区用户的回答
年薪十万、二十万、三十万的汽车工程师的真实生活状态是怎样的？ - 社区用户的回答

顺带一提，其实发动机和变速箱的标定一般是两个部门分开干的，我们发动机的管ECU，驱动的管TCU。

如果有什么错漏之处还请其他大神补充指教。

以上。

热心的小回应 · 2021-1-15 08:27:53

我想扭矩输出和齿比匹配大家都知道。这里不谈。话题太大我谈个细节我自己这几年来两台车的感悟。
我要谈的变速箱的锁止离合器的逻辑，也就是锁止。
两台车都是前置后驱纵置布局的车我不说具体的我只说和主题相关的。这两台车变速箱都是6AT ，排量都是3.0 但是行为举止截然不同，并且我觉得这两部车调教的都很好。
车A： 3.0 自然吸气 6AT 发动机峰值扭矩300NM 马力220-240之间马力不说具体怕别人对号入座。这个6AT 有个特点，巨平顺。
在普通模式下，轻踩油门加速时候从2档升到6档你可以发现，发动机的转速永远高于齿轮比-时速计算出来的。一直到6档才会稳定在2100转。120公里速度。为啥？因为锁止离合器一直采用非锁止的方式换挡，离合器没有锁止，就是通过变矩器软连接的方式传输动力。你能明显感觉到转速特别灵敏稍微一踩转速原来1500呼的到了2500，车子还没动准备动了。这样低效的工作方式，换来的是异常的舒适平稳，发动机扭矩也就250-300，整个加速过程乘客基本没有太大感觉。我们都很喜欢乘坐这个车。

车B 3.0 涡轮增压 6AT 马力机实测扭矩620NM，发动机曲轴输出接近500马力。这个6AT ，简直了，很早很早就锁止。后来我又刷了波箱程序，驾驶感受非常像双离合，在运动方式下换挡，车子砰砰砰的往前推。转速和时速-档位永远精确可以计算。一脚油门下去，转速和时速永远同时提升。只有很轻很轻的油门才能感觉到变速箱变矩器虚链接的存在。
因为有这么极端的变速箱锁止率，所以整个车动力系统输出非常高效。后驱车2档起步弹射0-100能4.3秒。而前面一辆车最快也就7.2秒。
但是我家里人不喜欢坐这部车，因为换挡顿挫-排气响。
大家都是6AT ，结构基本一样，都是纵置布局，不同的调教方式产生完全不同的使用体验和适用情况。如果发动机换一下，我觉得也不合适。

汽车发动机与变速箱的「匹配」具体指什么？

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