汽车机械常识,功率、扭矩,牛马特性_常见机械转矩特性

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汽车机械常识，功率、扭矩，牛马特性 @ 4/17/2007 [爱车族]

开车要懂车，不一定说懂到能自己随意拆随意修，但至少要知道原理才行 今天讲的就是发动机和变速箱了

发动机

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发动机和变速箱从来都是密切结合在一起的发动机又有汽油机、柴油机、电动机、燃气轮机、核动力几种，他们各有千秋

汽油机——扭矩小，功率小，但体积噪音都小，省油，一般小汽车多用

柴油机——扭矩大、功率大，体积大，废油，一般商用汽车例如卡车、巴士用 电动机——电动机体积不大，但是电池体积很大，一般电车、地铁之类 燃气轮机——体积大，功率巨大，超废油，轮船用，坦克、军舰用 核动力——还是航母潜艇用吧。。

功率与扭矩

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发动机能直接驱动设备运行么？大部分场景下，都需要配备传动机构——变速箱 在设备运行过程中，需要的动力并不是一成不变的，而是随时都改变的 变速箱是为了能将发动机的动力转换成需要的动力输出的，进行变矩等转换 这里就涉及功率、扭矩，和所谓的牛马特性

众所周知，牛可以耕地，拉很重的东西拖着走，但是，牛跑不快 马就不一样，马可以跑的很快，但是拖东西，拖不动什么太沉的 让设备像牛一样能拖重物，像马一样跑得快，就是牛马特性 当拖重物的时候，看重扭矩，当跑高速时候，看重功率 这就是扭矩——功率的关系

例如骑自行车，从静止起步时候需要很大力量才能蹬动

必须有足够力才能让脚蹬子旋转，脚蹬受到的旋转的力量和脚蹬长度半径相乘 就能得到扭矩

当自行车动起来，就轻轻的蹬几下就走的飞快了

所以自行车上也有前三后六的变速齿轮，分别用于起步和高速

在自行车上，扭矩和功率体现的不够完全，因为人是活的，输出扭矩和功率间可以随意变化的但发动机就没那么大适应范围了 再看汽车，起步时候可能阻力稍较大，需要比较大的扭矩让车动起来 开起来后阻力很小，扭矩不特别重要，功率决定了车能开多块

再看火车，一个车头，后边挂着50节的车皮，起步是很恐怖的事情 必须有非常巨大的扭矩才能让火车动起来

但是火车一旦动起来后就好办了，不需要很大扭矩，功率上去车就跑快了 所以火车的传动系远比汽车复杂

传动系统

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假如没有变速器，车轮和发动机直接挂钩

起步时候发动机转速是750转，车轮怎么可能从静止一下子变成750转呢。发动机瞬间就被拖的熄火了 所以必须要有变速箱

汽车用的传动设备是机械齿轮、链条、离合器构成的机械变速箱 也有使用液体和涡轮构成的液力变速器

变速器提供若干个档位，每个档位有不同的减速比

既保证了发动机在一定的转速范围内运行，又使得车轮能得到不同转速的输出

变速箱提供一个空挡，若干前进档，一个后退档

在空挡上，发动机和车轮完全分离，比如停车时候，车轮没转，发动机照样转 在前进档上，一般一档减速比最大，发动机可能转的很快，但车轮转的很慢 所以一档用于起步

别看一档转速慢，由于减速比大，此时输出的扭矩很巨大，轻松拖动重物 档位越来越高，传动比越来越接近1，也就是发动机转一圈，车轮转一圈 此时发动机转得快，车轮也转的快

少数车提供了经济巡航档，例如捷达等车5档，传动比小于1 也就是说发动机转一圈，车轮转的比一圈还多

这样更省油，开的更快，不过这种传动比下扭矩比较下，只能用于跑高速

通常，小汽车拉的东西不多，总重1吨多，所以提供4~6个前进档就成了 不需要太多的齿轮减速比搭配

但是看商用卡车，经常10多个前进档位，好几个倒档

因为商用卡车拉好几十吨，必须有足够多的齿轮变速比搭配 让车既能拖动重物逐渐的起步，又能以比较高的速度行驶 载荷越重，档位就需要越多

当负载太重的时候，变速箱就不好使了，只能使用电传动了，后话

手动变速想、半自动变速箱、全自动变速箱、手自一体变速箱、无级变速箱------

现在开始知识普及

手动变速箱（MT）

手动变速箱谁都认识，就几个档位，用手扳动

注意，扳动必须踩离合器，踩下离合器，让当前档位的齿轮完全分离 然后挂入新档，松离合器，新档位的齿轮自然啮合如果不踩离合器怎么样？齿轮卡在一起正在高速旋转呢，你非要把他们掰开 肯定会听到咔咔的响，多这么来几次，齿轮边缘的齿就打坏了 崩裂的齿轮边缘的碎片甚至会击穿外壳，飞到车内来。。手动变速箱最大特点是——有离合器

半自动变速箱

半自动变速箱，换档时候不需要踩离合器，直接用手扳档位即可 比如F1赛车，就用手加减档，没离合器

在换档时候，变速箱内机械机构自动将原先的齿轮分离 然后换入新档位，在将齿轮啮合这个过程在零点几秒内就有机械设备自动完成 人要做的工作是决定何时加档、何时降挡 半自动变速箱最大特点是——没离合器

全自动变速箱（AT）

全自动变速箱是从半自动变速箱改进来的，由电脑负责加减档 不用人工干预了，并且也无法人工干预，全是自动运行

开全自动变速箱的车很舒服，但也不爽，我想要加减档，但是电脑替我做了 没有开车的乐趣了

手自一体变速箱（AMT）

在全自动变速箱上改进的手自一体变速箱出现了 手自一体变速箱有两种模式，自动模式，手动模式

放到自动模式，就等于一个全自动变速箱，电脑自动加减档

放到手工模式，就相当于一个半自动变速箱，电脑不管你加减档，加减档必须人工 这样，即满足了舒适性，又得到了驾驶乐趣

注意：

1）手自一体变速箱和半自动变速箱一样，没离合，只要上下扳动加减档即可 2）今后汽车发展的趋势是配备手自一体6前档甚至7前档变速箱

无级变速箱（CVT）老有人把无级变速箱和全自动变速箱混淆

自动变速箱的特点是：有若干个档位，每个档位有一定的传动减速比 说白了，齿轮搭配是固定的，比如1档传动比4:1，二档3：1之类 无级变速箱呢，是没有固定变速比的，也就是说是真正没有档位的 它使用链条等连续传动机构，实现了改变变速比来匹配发动机和车轮 传动比可以是4到1之间的任何一个数字，不会局限在某几个档位 ——这个特性很像火车的电传动了

开自动变速箱的车，换档时候有轻微的冲击，你能感觉到加减档车在顿挫 因为变速比从4：1换到3：1，中间跳跃很大，不是连续的 好比数字信号，都是跳跃的但是无级变速箱，由于传动比可变，所以根本感觉不到车换档了 好比模拟信号，改变的过程从4到3是渐变的 举例：火车加速启动时候，你觉得火车换档了么？

因为火车的电传动系统是没档位的，电流大小决定加速快慢

无级变速箱虽然转换平滑，但是有缺点，不够耐用，不皮实 所以只有小型汽车——Audi A6之类配备CVT而已 大型商用车辆是无法使用的火车——电传动

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蒸汽机车

火车——最早来源于蒸汽机车，有火所以才叫火车 蒸汽汽车是通过锅炉烧水，形成高压水蒸汽 水蒸汽被压入汽缸，推动汽缸内的活塞反复运行 通过曲轴、连杆转成轮子的旋转

这种方式的工作效率很低，锅炉体积太大 后期的蒸汽机车都用烧油的锅炉了，不烧煤了

内燃机车

最早的内燃机车和汽车一一样

内燃机运行，通过一个机械齿轮变速箱来驱动

但是火车越来越长越来越重，变速箱有限的档位不能满足传动需要了 档位太少，启动时候动不起来，动起来后又开不快 所以液力传动出现了，通过液体流动带动涡轮来传动

这个像什么？像轮船的螺旋桨。螺旋桨在水里转动，水就跟着流动 螺旋桨转速改变，周围水流速度也改变，实现了变速

液力传动早期很流行，主要是德国货，国内进口的NY6、NY7拉专列 但是液力传动的效率一般，体积又大，结构复杂，于是最终被电传动淘汰

内燃机车上安装的大型柴油机在电传动中成为了发电机 通过发电机将柴油燃烧的能量转换成电力

发电机发出的电经过电控设备的调节，可输出不同的电压、电流 车轮转向架上安装牵引电机，用电驱动

最终，内燃机->发电机->电控->电动机->开走了

电传动看起来复杂，但非常满足牛马特性的要求

首先内燃机转速基本恒定，只在很小范围内改变，没什么大影响 需要调节的，就是输出给牵引电机的电流了 启动时候电流最高，牵引力最大 开动了以后，电压增大，电流减小

而且，电压、电流的调节，是不受齿轮传动比限制的 所以加速是完全平滑的——人感觉不到火车加速换档了。。

电传动不光用在火车上，轮船上也很普遍 矿山工地的车辆，也用电传动

例如三峡大坝截流时候的大型卡车，一车装70吨石头，车轮比人高。那些都是柴-电传动的，还是因为电传动匹配好

内燃机、变速器特性对汽车驾驶的影响----

科普工作做了好多哦，写不动了，下面书归正文，继续将讲车

我开的速腾2.0排量，170牛米扭矩，85KW千瓦最大功率

如果我和827的黄海DD6118S31比红绿灯起步，IsBe220柴油机机

虽然功率才160千瓦，比我大一倍，但是扭矩高达1700牛米，是速腾的10倍 虽然DD6118S31车身11米，重十多吨，可是红绿灯起步我占不到太大的便宜。。

怎么办？

用好你的扭矩，柴油机最大特点就是低转速扭矩强劲 汽油机呢？高转速扭矩才能上来

小型车辆的汽油发动机的转速一般最低是750，叫做怠速 就是闲的没事干，发动机最低自己维持运行的速度 低于怠速——熄火，不转了

最高转速一般6000，再高了就爆炸了，即爆缸

F1比赛不是就老爆缸么，发动机都两万转的转速，肯定容易爆

在750~6000的范围内，发动机有一个最大扭矩输出点，有一个最大功率输出点 这个就是工况图

一般车辆的最大扭矩点是在3000~4000之间出现，最大功率是5000~6000之间出现 好多人开车的时候起步是1000转多起步，2000转加档

注意：当2000转加档的时候，其实发动机还没达到最大扭矩输出点，就加档了 这样，就形成了加速无力

如果一直不换档，转速从怠速持续上升到最大扭矩输出点 你就会发现不但速度越来越快，而且加速度也在上升

这里汽车加速的加速度可不是恒定的，因为扭矩变大了了，自然加速度也变大 当超过了最大扭矩输出点后，扭矩开始下降了 此时车依然实在加速，只不过加速度越来越小。感觉加速没力量了 所以说，为了让车加速最凌厉，最好是超过最大扭矩输出点后，再换档

但是，达到最大扭矩输出点4000转换档，发动机转速很高，噪音大，废油 不用达到4000转换档啊，试试3000转换档，照样比2000转换档动力强的多 市区内开车，可能最快也就70~80的样子，因为环路限速么 此时车辆的功率是100马力还是200马力不重要，扭矩更重要

对于自动档车辆，变速箱有一个D档位置，即自动驾驶

此时变速箱电脑一般处于经济模式，尽可能的低转速，早加档，省油 但是，加档时机也太早了

比如上北四环的京承高速匝道，60公里时速，居然6档上，转速才1000多 这样是省油，但是太无力了，1000多的转速爬坡很痛苦，发动机光叫不走 所以要尽快换档——换到自动变速箱的运动模式——S档 或者按下OD超车按钮之类的开关

此时变速箱将不在以省油为第一目标，换档转速会被推迟到2000多甚至3000多 也就接近了最大扭矩输出转速

再去上同一高架路，就能发现是60公里，4档，2000转爬坡 此时扭矩非常充沛，爽就一个字，随心所欲加减油门不在痛苦

很多人为了省油，长期让发动机低转速运行，就会觉得车很面，加速无力 并且由于低速运行，会造成汽油燃烧不完全，内部积炭，导致工况更差 ——恶性循环了

省油不省车，省车不省油

是为了车好开车舒服，还是为了剩那百公里一个油 真正爱车的人心中都应该有数吧

完.