一、发动机的效率和变速箱的传动力之间的关系:
1 传动顺畅,加速快
2 省油
3 变速箱油更换周期长,有的终生免更换
4 使用寿命
5 噪音大小
就其经济性来说:手动变速箱,省油,价格低,维修成本也低。
就其适应路况来说:自动、手自一体、无级变速适合市区使用,手动变速箱适合公路使用。
就其维护来说:自动、手自一体、无级变速变速箱,油品要要求高,只要按要求换油就行,维修价格较贵;手动变速箱一定里程后要更换离合器片。
二、汽车驱动理论
(一)马力与扭力哪一项最能具体代表车辆性能?
有人说“起步靠扭力,加 速靠马力”,也有人说“马力大代表极速高,扭力大代表加速好”,其实这些都是片段的错误解释,其实车辆的前进一定是靠引擎所发挥的扭力,所谓的“扭力”在物理学上应称为“扭矩”。本文以下皆称为“扭矩”。
扭矩的公制单位为牛顿-米(N-m),除以重力加速度 9.8m/sec2之后,单位可换算成国人熟悉的公斤-米(kg-m)。(英制单位则为磅-呎(lb-ft),在美国车的型录上较为常见,若要转换成公制,只要将lb-ft的数字除以7.22即可。 )
汽车驱动力的计算方式:将扭矩除以车轮半径即可。
由引擎马力-扭力输出曲线图可发现,在每一个转速下都有一个相对的扭矩数值,这些数值要如何转换成实际推动汽车的力量呢?一部1.6升的引擎大约可发挥15.0kg-m的最大扭力,此时若直接连上185/60R14尺寸的轮胎(185指的轮胎胎面宽度为185毫米,60指扁平比,轮胎截面高度与轮胎宽度之比;轮胎截面高度具体计算就是185*60%=111毫米;R为子午线轮胎的标志,此类轮胎防爆性较好,但对尖锐物体的刺扎没有太多防护;14寸指该
车胎可以使用的轮毂的直径14英寸,1英寸=25.4毫米;因此,这条轮胎整个安装完毕后的直径为14*25.4+185*60%*2=565毫米),半径约为41公分,则经由车轮所发挥的推进力量为15/0.41=36.6公斤的力量(事实上公斤并不是力量的单位,而是重量的单位,须乘以重力加速度9.8m/sec2才是力的标准单位“牛顿”)。
36公斤的力量怎么推动一吨的车重呢?而且动辄数千转的引擎转速更不可能恰好成为轮胎转速,否则车子不就飞起来了?
引擎扭矩经由变速箱,可降可以将旋转的速度降低,同时将扭矩放大。
从小齿轮传递动力至大齿轮时,转动的速度降低的比率以及扭矩放大的倍数,都恰好等于两齿轮的齿数比例,这个比例就是所谓的「齿轮比」。齿轮的圆周比就是半径比。
举例说明,以小齿轮带动大齿轮,假设小齿轮的齿数为15齿,大齿轮的齿数为45齿。
当小齿轮以3000rpm的转速旋转,而扭矩为20kg-m时,传递至大齿轮的转速便降低了1/3,变成1000rpm;但是扭矩反而放大三倍,成为60kg-m。这就是低转速并放大扭矩的基本原理。(3000rpm X 20kg-m=1000rpm X 60kg-m)
在汽车上,引擎输出至轮胎为止共经过两次扭矩的放大,第一次由变速箱的档位作用而产生,第二次则导因于最终齿轮比(或称最终传动比)。扭矩的总放大倍率就是变速箱齿比与最终齿轮比的相乘倍数。举例来说,手排六代喜美的一档齿轮比为3.250,最终齿轮比为4.058,而引擎的最大扭矩为14.6kgm/5500rpm,于是我们可以算出第一档的最 大扭矩经过放大后为14.6×3.250×4.058=192.55kgm,比原引擎放大了13倍。此时再除以轮胎半径约0.41m,即可获得推力约为470公斤。然而上述的数值并不是实际的推力,毕竟机械传输的过程中必定有磨耗损失,因此必须将机械效率的因素考虑在内。
论及机械效率,每经过一个齿轮传输,都会产生一次动力损耗,手排变速箱的机械效率约在95%左右,自排变速箱较惨,约剩88%发动机功率计算公式左右,而传动轴的万向接头效率约为98%。整体而 言,汽车的驱动力可由下列公式计算:
扭矩×变速箱齿比×最终齿轮比×机械效率
驱动力= ————————————————————
轮胎半径(单位为公尺)
(二)马力亦非“力”,乃“功率”的一种
了解如何将扭矩经由变速箱的齿比放大成为实际推力之后,接着可以研究什么叫做“马力”。马力其实也不是一种“力”,而是一种功率 (Power)的单位,定义为单位时间内所能做“功”的大小。尽管如此,我们不得不继续使用“马力”这个名字,毕竟已经用太久了,讲“功率”恐怕没几个消费者听得懂?
功率是由扭矩计算出来的。而计算的公式相当简单:功率(W)=2π× 扭矩(N-m)×转速(rpm)/60,简化计算后成为:功率(kW)=扭矩(N-m) ×转速(rpm)/9549。然而功率kW要如何 转换成大家常见的「马力」呢,这又有一段故事得讲。
英制或公制?
1PS=735W;1hp=746W
不过话说回来,1PS与1hp之间的差异仅1.5%,每一百匹马力差1.5匹,差异并不大,然而在差别不怎么多的情况之下,就当作相同吧!
发布评论