问题

汽车到底是发动机重要还是变速箱?

回答
这个问题就像问“心臓重要还是大脑重要?”一样,都是汽车这台精密机器最核心的组成部分,缺一不可,而且两者之间是高度协同、相互依存的关系。

不过,如果非要掰扯一下谁在“最初”或者“概念上”更核心,我觉得可以从几个角度来解读:

发动机:汽车的“心脏”——提供动力

发动机是汽车的动力来源。它的主要职责是把燃料(汽油、柴油、电能等)的化学能或者电能转化为机械能,通过一系列复杂的工作,最终驱动车轮旋转。你可以把发动机想象成汽车的“心脏”,它负责泵送血液,也就是动力。

工作原理: 无论是内燃机还是电动机,其核心都是能量转换。内燃机通过燃烧燃料,产生高温高压的气体推动活塞运动,进而带动曲轴旋转;电动机则是利用电磁感应原理,让转子旋转。
重要性体现在:
动力输出: 发动机决定了汽车能跑多快、能有多大的劲儿(扭矩)。一辆车起步是否猛烈、爬坡是否轻松,很大程度上取决于发动机的性能。
燃油经济性/能耗: 发动机的效率直接影响到汽车的油耗或者电耗。更高效的发动机意味着更低的运行成本。
排放与环保: 发动机的燃烧方式和技术决定了汽车的尾气排放,对环境影响巨大。
声音与震动: 发动机的工作状态也直接影响到驾驶的舒适性和体验,我们常说的“声浪”或者“静谧性”就跟发动机息息相关。
可靠性与寿命: 发动机是汽车中最复杂、最精密的部件之一,其设计、制造和维护直接关系到整车的寿命和可靠性。

变速箱:汽车的“大脑”或者“传动系统管理者”——分配和控制动力

变速箱,顾名思义,它的主要职责是根据不同的驾驶情况,改变发动机输出的转速和扭矩,然后将这些动力传递给车轮。你可以把它想象成汽车的“神经系统”或者“驾驶员的手脚”,它负责协调和控制动力的分配,让发动机始终工作在最合适、最高效的区间。

工作原理: 变速箱内部有很多不同齿比的齿轮组。通过切换不同的齿轮组合,可以实现高扭矩低转速(起步、爬坡时需要)和高转速低扭矩(高速巡航时需要)的转换。
重要性体现在:
动力传递与匹配: 没有变速箱,发动机的输出很可能只能在一个狭窄的转速范围内工作,无法满足不同工况的需求。变速箱就像一个“翻译器”,把发动机的“语言”转换成车轮能听懂并高效运转的“语言”。
燃油经济性/能耗: 合适的挡位能让发动机长时间保持在经济转速区,从而降低油耗/电耗。自动变速箱的换挡逻辑和效率,对油耗影响非常大。
驾驶平顺性与舒适性: 尤其是现代的自动变速箱,其换挡的平顺度直接影响到驾驶的舒适感。换挡顿挫感强的变速箱,会大大降低驾驶体验。
操控性: 好的变速箱能让驾驶员更精准地控制动力输出,实现更灵敏的加速和减速响应,提升操控乐趣。
耐用性: 变速箱也承受着巨大的扭矩和冲击,其设计和制造的质量同样关系到汽车的可靠性。

谁更重要?——共生关系,但如果一定要“谁是源头”…

从“谁是动力源头”的角度来说,发动机是更根本的。 如果没有发动机,变速箱就失去了工作的意义,它只能空转。发动机是能量的“生产者”。

但是,发动机的能量必须通过变速箱才能被有效地利用。 一匹再强的马,如果没有合适的缰绳和驾驭方法,也无法跑出好成绩。变速箱是能量的“管理者”和“传递者”。

换个角度思考:

没有发动机的汽车? 根本不能算汽车,只能算一个带轮子的架子。
没有变速箱的汽车? 理论上可以有一个固定的齿比,但这样的车在起步时会非常困难(可能根本起不来),高速时会非常吃力(或者根本跑不快),而且油耗会高得离谱。这就像一个人只能用一种力量输出,无法适应跑步、跳跃、行走等不同的动作。

现代汽车的发展趋势:

随着技术的发展,发动机和变速箱都在朝着更高效、更智能的方向发展。

发动机: 涡轮增压、缸内直喷、可变气门正时等技术让发动机的效率和动力输出越来越强劲,同时油耗和排放也在不断降低。电动汽车则完全淘汰了传统内燃机,用电动机提供了更直接、更高效的动力。
变速箱: 手动挡逐渐被自动挡取代,而自动挡又从早期的AT、AMT发展到现在的CVT、湿式双离合(DCT)甚至多挡位AT(如8AT、9AT、10AT)。电动车则普遍使用单速或两速减速器,其结构相对简单,但对电机的控制和匹配提出了新的要求。

总结一下:

发动机和变速箱都是汽车不可或缺的、极其重要的组成部分。它们之间是“源头”与“管理者”的关系,是紧密合作、缺一不可的。

发动机负责“产生”动力。
变速箱负责“管理”和“传递”动力,使其能够被高效、合理地利用。

如果你要问谁在“定义”一辆车的“原始动力能力”上更具决定性,那可能是发动机。但如果问谁能让这辆车“真正跑起来”并且“跑得更好”,那么变速箱的作用同样至关重要。

把它们的关系比作歌手的“嗓子”和“伴奏乐队”可能更贴切:没有嗓子,歌唱无从谈起;没有好的伴奏,再好的嗓子也唱不出动人的旋律。

网友意见

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答案是都很重要,但是除此之外还有其他会影响燃油经济性的因素,我也会顺带盘点一下都有哪些因素会影响车辆的燃油经济性。

笼统的来分影响汽车燃油经济性的有两大类的因素,一类是动力总成的综合效率(也就是题主问的发动机和变速箱),而另一类则是汽车的行驶阻力。当同一工况下行驶阻力相同时,动力总成综合效率越高燃油经济性越好;同样,当同一工况下动力总成综合效率相同时,行驶阻力越小燃油经济性越好。

下面我就分别介绍一下这两类因素是如何影响汽车燃油经济性的。

这里我想先跟大家说一说影响汽车行驶阻力的因素,这样有利于后续对动力总成效率的理解。说到影响汽车行驶阻力的因素,就不得不放出车辆行驶方程式这个大杀器了:

式中,是车辆的行驶阻力,等式右侧从左到右分别为道路阻力(滚动阻力)项、坡度阻力项、空气阻力项以及加速阻力项,一个一个来说:

道路阻力项

式中,是车辆总质量;是与道路阻力相关的系数,由轮胎和路面共同决定;g是重力加速度;是车辆行驶速度。那么在这一项中,可以改善车辆燃油经济性的措施就有:减轻车辆质量以及选用低滚阻的轮胎。

坡度阻力项

式中,i为道路坡度。可以认为这一项对燃油经济性是没有影响的,毕竟不能说这个坡我本来是要上的,但是我为了省油就不上去了,不过更轻的车在上坡时会在油耗上更有优势

空气阻力项

式中,为空气阻力系数(即各家厂商宣传中提到的风阻系数);A为车辆迎风面积(约等于车辆的宽*高)。车辆迎风面积这一项在目前车越做越大的这种趋势下很难做文章,但是空气阻力系数还是有下降空间的,目前的趋势主要有:采用流线型车身(尤其是溜背)、隐藏式门把手、用摄像头取代后视镜……等。

加速阻力项

式中,为旋转质量换算系数,主要与飞轮、齿轮、传动轴、车轮……等旋转部件的转动惯量相关;为车辆加速度。在这一项中,对油耗有影响的为车辆质量(第三次出现了,这也是为什么各家都在追求轻量化的原因之一)与旋转质量换算系数,其中降低旋转质量换算系数的措施有:采用双质量飞轮(主要功能是减振)、采用碳纤维传动轴……等。

总结一下,影响汽车行驶阻力的因素主要有:车辆总质量、空气阻力系数、滚动阻力系数、车辆迎风面积以及旋转质量换算系数;而道路坡度、车速、加速度虽然也会影响汽车行驶阻力,但是其与车辆本身无关。此外,车辆低速行驶时滚动阻力占大头,而高速行驶时则是空气阻力占大头。


好了,接下来再来说说动力总成的综合效率,动力总成的综合效率是由发动机效率、变速器传动效率、变速器传动比范围、变速器挡位数以及其他动力总成附件传动效率共同决定的,并且是会根据运行工况的不同而时刻变化的。

上面这张图是某发动机的万有特性曲线,图中紫色与白色分界的那条线是发动机最大扭矩线;一圈一圈的彩色的线是等油耗线,可以体现发动机的热效率;灰色的曲线是等功率线,在这条线上的任意一点发动机输出功率都相同。

发动机的效率越高,一般来说万有特性曲线中的高效区范围就会越大(废话),那么发动机工况点落在高效区的可能性就越大。但是,发动机工况点具体落在哪里,变速箱的意见也是很重要的。给大家介绍一下如何在已知车辆行驶工况的情况下确定发动机工况点,前面介绍了汽车行驶方程式,那么根据下式计算发动机输出扭矩:

式中,为车轮半径,i为传动系总传动比,为传动系统传动效率。而根据车速则可根据下式计算出发动机转速:

计算出发动机转矩和转速后就可以在图中找到对应的发动机工况点,如上图中的点A、点B。这时候咱们再仔细对比一下上面两个公式,可以发现传动系总传动比 分别出现在两式的分母与分子中,即对于同一车辆工况点,不同的 会对应这不同的发动机工况点。 越小(高挡位),对应的发动机转速越低,扭矩越大;反之, 越大(低档位),对应的发动机转速越高,扭矩越小。

对于不同的车辆工况点,合适的 值可以使发动机工况点落在高效区(如图中A点),如果变速箱的传动比范围越广泛、挡位数越多,那么可以选择的 值就越多,再加上合适的匹配,发动机工况点落在高效区的几率就越大,车辆的燃油经济性也就越好。

最后再总结一下,在目前油耗法规日益严格的前提下,但凡是能提升燃油经济性的措施工程师都会积极的去尝试,无论是更高效的发动机还是挡位数更多的变速箱,在实力及成本允许的前提下,厂家都义无反顾的说一句:我全都要!

至于非要说发动机和变速箱那个更重要,这真的很难回答,就好比被疫情关了一个多月的你,现在是更想理发呢?还是更想跟朋友一起吃火锅呢?

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发动机重要,因为变速箱可以配手动变速箱。

如果说燃油经济性,咱简单算算。

发动机最高热效率35%,双离合变速箱传动效率90%,轴传动效率99%,则系统效率=31.185%。

发动机最高热效率40%,AT变速箱传动效率85%,轴传动效率99%,则系统效率=33.66%

还是发动机效率影响比较大。

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