作者-卡嘉用戶:我喜歡Jeep
每天都在微博上看到朋友討論這輛車的發動機扭矩有多大,哪款車的扭矩低,哪款電動車的電機扭矩達到800牛米。 仿佛秒殺全世界所有民用車,仿佛有一種高扭矩的動力。 源頭,是無敵的,但事實是什么呢? (以下討論僅限于牽引范疇,加速度不在本文討論范圍內)
對于手動變速器和DCT內燃機車,發動機通過離合器與變速器連接。 變速器后面是另一級減速器(主減速比),然后從半軸輸出到輪端。 輪端扭矩的計算公式為:T=發動機扭矩×某檔減速比×主減速比。 以我自己的車為例,BJ40L 2.3T MT。 我的車發動機理論最大扭矩為350牛米,一檔速比為4.3,主減速器速比為4.1。 那么我的車就有很好的附著系數。 最大輪端扭矩為T=350×4.3×4.1=6170.5 Nm。
后驅傳動系統示意圖
前驅傳動系統圖
對于自動變速箱汽車來說,情況有些不同。 發動機不是通過離合器連接到變速器,而是通過稱為變矩器的東西連接。 這東西的一個特點就是可以放大發動機的扭矩。 液力變矩器輸出軸(至變速箱)的輸出扭矩T=發動機扭矩×扭矩轉換系數。 一般來說,這個扭矩轉換系數用于民用車輛,大約在1.5到2之間。因此,對于帶有液力變矩器的汽車,輪端扭矩必須乘以液力變矩器的扭矩系數。 我們取一個小值,1.5。 那么對于帶有液力變矩器的自動變速箱模型,輪端扭矩的計算公式為T=發動機扭矩×扭矩轉換系數×某檔減速比×主減速比。 由于液力變矩器放大發動機扭矩,因此液力變矩器的汽車一檔比一般比手動擋車型小。 以BJ40L 2.3T AT為例,自動BJ40L的第一檔速比為3.57,最大輪端扭矩T=350×1.5×3.57×4.1=7684.4 Nm,遠大于手動變速箱。
有同學可能會問,CVT車型呢? 其實很簡單。 首先要看CVT的前端是離合器形式還是液力變矩器形式來決定是否要乘扭矩系數。 那么,由于CVT基本上是無級調速,所以取決于運行時的實際傳動比。 不管是什么,只要乘以它就可以了。
接下來我們來談談電動汽車。 目前市場上的電動汽車都是單速比,即電動機通過單級減速器直接到半軸。 我們以蔚來ES8為例。
從上述配置參數表可以直接計算出蔚來ES8的理論輪端扭矩值為T=電機總扭矩×減速器速比。 T=840×9.599=8063.16Nm。 并且值得一提的是,該電機具有峰值扭矩。 所謂峰值扭矩是指電機只能在這個扭矩下運行很短的時間(幾分鐘甚至更短)。 隨著時間的推移,扭矩必然會因過熱而下降。 電機能夠長期運轉的扭矩稱為額定扭矩。 一般來說,額定扭矩約為峰值扭矩的一半。 民用車輛的內燃機基本上可以在高速公路上以最大功率長時間運行,直到燃料耗盡。 在越野條件下,滿載行駛時需要多注意水溫。
哦,對了,還有一種情況。 有些越野車有低速檔。 這是什么意思? 這意味著變速箱和主減速器之間有一個第一級減速器,所以在計算輪端扭矩時,你必須將其乘以這個低檔的比率。 再次以我的BJ40L 2.3T MT為例,我的低速比是2.48,那么當我掛入低速檔且變速箱處于1檔時,我的最大輪端扭矩變為T=350×4.3×2.48×4.1=15302.84納米。 自動變速器B40 2.3T AT處于低四、一檔時,最大輪端扭矩為T=350×1.5×3.57×2.48×4.1=19057.4 Nm。
好了,以上就是關于如何計算一些輪端扭矩的內容。 這里只考慮了拖動能力,不涉及加速度。 當然,不得不說的是,由于內燃機轉速和低低扭矩的限制,必須有這么多檔位。 這與電機的高速和低速大扭矩相比是一個缺點。
以下是我計算的某些汽車的最大輪端扭矩:
豐田LC7X系列參數
K車版吉姆尼參數
從上面可以看出,皮卡版LC79的主減速比比LC76要大。 可以想象,皮卡需要比客車有更強的負載能力,需要更大的輪端驅動扭矩。 而當你看到在設置了低速四驅后,排量僅0.66升的自動吉姆尼卻能在輪端擁有6000牛米的驚人最大扭矩,你有何感想? 長安鈴木奧拓自動變速箱的液力變矩器實際上在失速時的變矩系數為2(見下圖)。 看來我在計算BJ40L自動變速箱時,1.5的扭矩轉換系數太小了。 扭矩系數按2計算,自動變速箱BJ40L的輪端扭矩會大很多。
最后不得不說初中物理牽引力,如果你學過初中物理,就應該知道,扭矩轉化為牽引力必須除以輪胎半徑。 輪胎越小,轉換的牽引力就越高。 這里寫出公式,牽引力F=輪端扭矩/輪胎半徑初中物理牽引力,有興趣的同學可以自己計算一下。