Почему автомобиль не трогается с места на более высоких передачах?

Это так и есть.

Я успешно начал движение на 2-й или 3-й передаче автомобиля с механической коробкой передач. Включить 2-ю передачу довольно просто, нужно только позже отпустить сцепление. При включении 3-й передачи сцепление будет подвергаться дымной проверке.

Причина, по которой вы не делаете этого часто, заключается в том, что у двигателя есть минимально возможные обороты, при которых он создаёт полезный крутящий момент.

Я не согласен с ответом, набравшим наибольшее количество голосов, о том, что двигателю не хватает крутящего момента. Второй закон Ньютона гласит: F = ma, то есть сила равна произведению массы на ускорение. Если вы можете разогнаться на 5-й передаче со 100 км/ч до 120 км/ч (да, это медленно, но возможно), то вы можете разогнаться на 5-й передаче с 0 км/ч до 20 км/ч, используя ту же силу/крутящий момент за то же время.

Проблема в том, что минимально возможные обороты, при которых двигатель создаёт полезный крутящий момент, ограничены примерно 1000 об/мин. Таким образом, медленное ускорение на 5-й передаче с 0 км/ч до 20 км/ч полностью выведет из строя ваше сцепление. Вам придётся выжимать сцепление на протяжении всего медленного ускорения.

Если вы едете по абсолютно ровному и гладкому льду на шинах без шипов, возможно, имеет смысл переключиться на другую передачу, кроме первой. Крутящий момент на первой передаче слишком велик для данной ситуации.

Коробка передач в автомобиле выполняет две функции:

• Это меняет скорость вращения колёс: на первой передаче она часто снижается примерно в 4 раза, то есть на 1 оборот выходного вала приходится 4 оборота двигателя. На высшей передаче соотношение составляет примерно 1:1 (выходной вал вращается с той же скоростью, что и двигатель). (1)


• Это изменение скорости приводит к изменению крутящего момента (то есть силы, вращающей вал). На первой передаче крутящий момент на выходном валу в 4 раза превышает крутящий момент двигателя. На высшей передаче соотношение составляет 1:1.

Таким образом, на высшей передаче сила, приводящая в движение колёса, намного меньше, чем на первой передаче, и зачастую слишком мала, чтобы уверенно тронуться с места на высшей передаче.

Ещё больше усложняет ситуацию то, что у двигателя есть минимально возможная частота вращения (холостой ход), которая часто составляет ~1000 об/мин.
Поэтому, когда вы трогаетесь с места, разница между частотой вращения двигателя и частотой вращения колёс (0 об/мин) очень велика. Чтобы преодолеть эту разницу, мы используем сцепление, которое позволяет постепенно передавать мощность на колёса, пока частоты вращения не сравняются.

Если вы попытаетесь тронуться с места на высшей передаче, разница будет намного больше (в 4 раза), поэтому вам придётся долго выжимать сцепление, пока вы не сравняетесь по скорости.

1. Да, в рамках этого вопроса я не буду учитывать овердрайв и т. д.

Можно заставить автомобиль тронуться с места на высокой передаче. Действительно, можно заставить достаточно мощный автомобиль тронуться с места на высокой передаче на ровной поверхности или на спуске. Однако для этого нужно полностью открыть дроссельную заслонку, увеличить обороты, а затем очень медленно выжимать сцепление, фактически пробуксовывая его, пока автомобиль не наберет скорость, при которой сцепление можно полностью отпустить.

Обычно это сопровождается сильным шумом, дымом, характерным запахом горящего ферродо от диска сцепления, а затем чиханием и почти полной остановкой двигателя при полном отпускании педали сцепления.

При таком запуске двигателя выделяется много тепла, с которым должна справляться система охлаждения, сильно изнашивается сцепление и связанные с ним компоненты, такие как коробка передач, расходуется много топлива и требуется довольно большой промежуток времени, чтобы автомобиль тронулся с места.

В качестве примера можно привести Гран-при Барселоны 1994 года, когда Шумахеру удалось занять второе место на подиуме, несмотря на неисправность коробки передач, из-за которой его болид большую часть гонки (включая пит-стоп, во время которого машина стартовала с места) был постоянно на пятой передаче.

Просто двигателю не хватает крутящего момента на высших передачах.

На низких передачах трансмиссия обеспечивает высокий крутящий момент, но низкую скорость. На высоких передачах трансмиссия обеспечивает низкий крутящий момент, но более высокую скорость.

Для отрыва требуется высокий крутящий момент. Как на велосипеде с педалями.

Хотя некоторые из других ответов верны в том, что касается возможности оторваться от земли в других видах спорта, следует учитывать несколько моментов.

Сцепление рассчитано на определённый крутящий момент. Сцепление должно быть как можно меньше и легче, но при этом выдерживать обычные для автомобиля нагрузки. Отрыв от места на более высокой передаче, чем обычно, может привести к превышению проектных характеристик.

Первая передача в автомобиле выбирается для того, чтобы можно было тронуться с места на подъёме. На первой передаче автомобиль может тронуться с места на гораздо более крутом подъёме, чем на второй.

Попытка тронуться с места на высшей передаче, скорее всего, потребует больше усилий, чем может передать сцепление, чтобы преодолеть инерцию автомобиля, так что это может оказаться невозможным.