Que desvantagens tem um carro com transmissão de 4 velocidades em comparação com 5, 6 ou 7 velocidades com motor semelhante?

Para um carro com 4, 5, 6 e 7 opções de mudanças, se tudo o resto for igual, então a sua velocidade máxima será a mesma; tudo o que mudaria seria a sua aceleração:

Em cada mudança tem um alcance onde a potência é a mais alta. Abaixo desta velocidade a sua potência é baixa (alguma vez tentou acelerar em 5ª a partir de parada?) E acima dela atinge as limitações de velocidade do motor.

Ter mais mudanças significa que pode passar mais tempo na faixa de potência - assim a eficiência da aceleração é melhorada, no entanto isto pode ser compensado pelo tempo que leva a mudar de velocidade entre as mudanças.

Como exemplo, os camiões grandes podem ter 12 marchas - precisam da potência para acelerar cargas pesadas. Mas como as relações de engrenagens estão tão próximas, leva muito tempo a atingir a velocidade máxima.

A velocidade máxima em si não tem nada a ver com o número de engrenagens. Tudo o que é importante para a velocidade máxima é a potência e a velocidade máxima do motor e a relação de engrenagens da sua caixa de velocidades máxima.

Assim, para a pergunta 1 - Não Pergunta 2 - provavelmente o tamanho do motor/potência Pergunta 3 - uma pergunta demasiado ampla para cobrir aqui. Sugiro a remoção dessa pergunta (só deve fazer uma pergunta de cada vez)

Há duas razões principais para os fabricantes de automóveis terem começado a colocar mais velocidades nos seus automóveis: aceleração e quilometragem de gás. O seu principal objectivo é manter o motor na sua faixa torca. Esta é a área onde o motor está a trabalhar com a sua maior eficiência (melhor quilometragem a gás) e uma vez que não tem de voltar a construir até à sua banda de binário após um turno (já lá está), acelera mais rapidamente.

Dentro da razão, a engrenagem superior para a maioria das transmissões automáticas de overdrive vai ser praticamente a mesma (dentro da razão). Isto significa que a velocidade máxima vai ser mais ou menos a mesma. A potência máxima é o que o vai limitar, sendo todas as outras coisas iguais … isto elimina praticamente a transmissão como factor decisivo quando se olha para isto.

Uma e outra vez, quando são introduzidas melhorias, mesmo pequenas alterações a uma especificação de veículos, o fim último hoje em dia é o consumo de combustível. Menor consumo de combustível significa menores emissões. Quando se tem um veículo com, digamos, 7 velocidades, o motor RPM a 70 MPH na auto-estrada está reduzido a cerca de 1500 RPM. Esta velocidade mais lenta do motor permite aos comandos do motor optimizar totalmente a potência, o consumo de combustível e todas as emissões importantes. A velocidade mais lenta do motor dá ao projectista do motor mais tempo por revolução para implementar um maior grau de controlo. Hoje em dia estão a contar em milésimos de segundos. O desempenho de um veículo, ou seja, a aceleração, está a tornar-se cada vez mais irrelevante nas cidades de hoje. Em Londres (Reino Unido), uma viagem de dez milhas de carro durante um dia de trabalho demorará pelo menos uma hora. Um carro para uso principal na cidade de hoje seria melhor aferido pelo custo de propriedade, banda fiscal anual, banda de seguros e custos de manutenção projectados.

tl;dr: Mais mudanças = maior aceleração e, possivelmente, melhor economia de combustível em troca de maior complexidade e custo.

Imaginemos que todos os automóveis em questão são completamente idênticos, excepto a componente de transmissão primária do sistema (portanto, a transmissão final continua a ser a mesma, a potência e o binário do motor são os mesmos, etc.). Dado isto, vamos considerar as três opções de transmissão: quatro, cinco e sete mudanças.

Irá limitar a velocidade máxima na auto-estrada? (o limite aqui é maioritariamente 120 ou 140 km/h)

& Quase de certeza. Não assumimos que nenhuma das engrenagens individuais corresponda entre os vários conjuntos. No entanto, isto é fácil de verificar: procure as relações de transmissão para os conjuntos de engrenagens. Se todas as outras propriedades forem idênticas, uma relação de engrenagens idênticas dar-lhe-á uma velocidade máxima idêntica.

Irá limitar a aceleração, dificultar a ultrapassagem, etc?

Um número menor de engrenagens produzirá quase de certeza uma aceleração mais lenta do que um número maior de engrenagens. O maior número de marchas permite ao projectista assegurar que, após um turno, o motor regressará a um lugar produtivo na curva de binário (no meu carro, isto significa manter as rotações em alta).

É útil imaginar a caixa degenerada: imagine um carro com apenas uma única mudança. Teria de se alimentar a partir da velocidade de marcha lenta, eventualmente atingindo o seu torque máximo algures em torno da velocidade da auto-estrada, ficando finalmente sem fôlego à velocidade máxima. Este baixo desempenho final é a razão pela qual se quer o maior número possível de mudanças: elas permitem-lhe seleccionar o melhor binário para a situação.

No outro extremo, é preciso um tempo finito para mudar de marcha na transmissão. Se o número de engrenagens for tão elevado e o tempo de troca de velocidades se tornar demasiado extremo, poderá eventualmente ver uma redução na relação custo:benefício de uma transmissão de muitas engrenagens. No entanto, isso não parece relevante para a sua situação.

& > Alguma outra limitação ou questão que me possa ter escapado? A minha utilização é quase inteiramente dentro da cidade.

Se estivesse a conduzir uma transmissão manual, diria que poderia achar sete mudanças de velocidades irritantes, principalmente na condução na cidade. Uma automática na cidade, pode sentir-se muito mais suave e poderá dar-lhe melhor quilometragem. Dependendo da forma como a automática é programada, pode ser rápida a passagem a uma mudança alta (reduzindo as rotações e, portanto, o combustível consumido).