问题

为什么发动机上最大扭矩不能转化为轮上最大扭矩?

回答
咱们好好聊聊,为啥发动机那儿蹦出来的最大力气,到了车轮子上就没那么满了?其实这事儿跟咱们平时吃饭喝水差不多,中间总得经过些“消化”和“传递”的过程,而这些过程都会损耗一部分能量。打个比方,发动机就好比咱们的胃,它把燃料消化成了能量,但这能量不可能原封不动地跑到脚上让我们走路,中间还要经过肠道、血管等等一系列传递系统,每个环节都会有损耗。

1. 传动系统的“黑洞”:

这事儿最主要的责任得归到传动系统身上,从发动机出来的那股劲儿,得经过一系列的“桥梁”才能最终让车轮子转起来。

离合器/液力变矩器: 这是连接发动机和变速箱的第一道坎。如果是手动挡,离合器片之间摩擦传递动力,摩擦总会有能量损失;如果是自动挡,液力变矩器里头是液压油在传递动力,油液的流动、搅动本身就会带走一部分能量,就像你拿勺子搅一锅汤,汤的总能量也没变,但勺子搅动的时候会有热量产生,这热量就是能量的损耗。
变速箱: 变速箱是动力传递的“多路开关”,它通过不同的齿轮组合来改变扭矩和转速。齿轮之间的啮合、润滑油的阻力、轴承的摩擦等等,都是能量损耗的来源。想象一下,齿轮咬合转动时,金属之间总会有摩擦,而且为了让它们顺畅运转,还需要润滑,这油本身就有粘度,也会带走一部分能量。
传动轴和万向节: 从变速箱到驱动桥,需要一根传动轴来传递动力。这根轴转动的时候,轴承会有摩擦;如果是后驱车,还有万向节来适应车桥的摆动,万向节里的零件配合和润滑同样会损耗能量。
差速器和驱动桥: 驱动桥是把动力传递给车轮的最后一道关卡。差速器虽然能让左右车轮以不同速度转动(转弯时非常重要),但它内部齿轮的啮合和运转同样会产生摩擦损耗。

打个比方: 你从厨房把一箱沉甸甸的苹果搬到客厅,虽然你最终把苹果送到了客厅,但搬运过程中你肯定会觉得累,气喘吁吁,这“累”和“气喘”就像是传动系统损耗掉的能量。你不可能把搬运前箱子里的所有“搬运能力”都转化为“把苹果放在客厅的动力”。

2. 空气阻力:

咱们的车轮子在高速旋转的时候,也是在和空气进行一场“搏斗”。高速旋转的车轮会带动周围的空气一起转动,这就会产生一个跟车轮转速和速度都有关的空气阻力,这个阻力也会抵消一部分传递到轮上的扭矩。尤其是在车速很高的时候,这个影响会更明显。

3. 轮胎和地面:“粘性”的博弈

轮胎和地面的接触,是实现运动的关键,但也是能量损耗的另一个环节。

轮胎形变: 轮胎在和地面接触的时候,会发生形变,就像咱们踩在软垫上,垫子会往下陷一样。轮胎的形变需要消耗能量,而且在轮胎滚动过程中,这个形变会在轮胎的不同部位不断重复,这部分能量损耗就是所谓的“滚动阻力”。
滑动摩擦: 在理想情况下,轮胎和地面是纯滚动,没有滑动。但实际情况中,总会有微小的滑动产生,这种滑动摩擦也会消耗能量。

4. 机械效率是个“平均数”:

通常我们说传动系统的效率是多少,这是一个综合的数值,它包含了上面提到的各种损耗。没有哪一套传动系统是百分之百有效的,总会有能量以热能、噪音等形式散失掉。

总结一下:

发动机产生的最大扭矩,是一个“原始数据”。但当它要通过离合器、变速箱、传动轴、差速器、车轮,最终作用在地面上,让车子动起来的时候,就像是从山顶用一个管道把水送到山下水库一样,管道越长、弯道越多、越粗糙,水流的压力和流量就会有所损失。

所以,我们看到的“轮上最大扭矩”之所以比“发动机最大扭矩”小,是因为它是在经历了所有这些机械传递、摩擦、形变、空气阻力等一系列“能量消耗”环节之后,所剩余并最终作用在地面上的有效扭矩。这就像是一场能量的“层层过滤”,最后留在轮上的,自然就不是最开始的全部了。

这其实也是汽车工程师们需要不断优化的一个重要方面,通过改进材料、优化设计、采用更先进的技术来提高传动系统的效率,从而让更多的发动机功率转化为驱动力,让车辆性能更好、油耗更低。

网友意见

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因为看的是扭矩1 x 角速度1 vs 扭矩2 x 角速度2。

那为什么发动机在最大扭矩的时候传动系统就不能让轮上扭矩达到最大呢

因为此时的角速度不够大。

直观来看,轮上扭矩最大的时候,是发动机随转速上升而扭矩稍微下降,但还没有抵消掉转速上升带来的总乘数增长的时候,或者说发动机最高功率的时候。这也是为什么峰值功率的转速都比峰值扭矩的转速要高一点。

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没看懂你想表达什么意思。

你挂1挡时(一般情况下,1挡减速比是比倒挡高的),发动机最大扭矩时对应的必然是最大轮上扭矩。

如果你不理解发动机曲轴扭矩的基本原理,你就会被扭矩、功率、转速这些参数绕进去。

我举个简单的例子:

3缸1.5L的发动机,单缸容积495ml;4缸1.5L发动机,单缸容积375ml。从最基本的原理来看,在自然进气前提下,495ml容积的气缸所能达到的最大扭矩显然比375ml气缸要大不少,但是两个发动机会导致车辆动力性能区别很大吗?

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