发动机的扭矩是如何被逐级放大的？
老侯汽车解析2020-03-17 06:39
普通的家用车发动机的最大功率一般在80~150Kw之间，最大扭矩一般在120~220Nm之间。但是你可知道，这个扭矩是无法直接驱动汽车行驶的。因为汽车在起步时的阻力一般在800Nm以上，如果是在坡路上阻力会更大，在匀速行驶时阻力也在300Nm以上，车速越高阻力也越大，所以发动机的扭矩根本就不够用！那么在这种情况下如何让发动机驱动汽车行驶呢？这就要利用传动系统来给发动机降速增扭，将发动机扭矩放大。下面我们就来说说发动机输出的扭矩是如何经传动系统一级一级放大的，四驱系统的扭矩放大又是如何实现的。
发动机发出的扭矩，是通过曲轴的旋转从飞轮端输出的。对于手动挡车型来说，这个扭矩首先由离合器来承接。离合器是没有扭矩放大功能的，它只能平稳的把发动机扭矩传递给变速箱。不过由于汽车的起步阻力远远大于发动机扭矩，所以离合器能够承受的扭矩也远远大于发动机扭矩，一般是发动机扭矩的1.7~2.3倍，也称为离合器扭矩储备系数。
对于自动挡车型来说，发动机扭矩由液力变矩器来承接。液力变矩器是有扭矩放大功能的，它可以把发动机的扭矩放大2~4倍，这个放大功能主要是由变矩器中的导轮来完成的。当汽车在起步时，发动机高速旋转而车轮不动，此时的变矩器中泵轮与涡轮转速差最大，扭矩放大能力也最大；随着汽车起步行驶，车轮的转速越来越高，变矩器中泵轮与涡轮的转速差越来越小，变矩器的扭矩放大能力也越来越小，最终达到等额输出扭矩。这也是自动挡车型可以轻松怠速起步，在起步急加速时车轮打滑的原因之一，也可以说自动挡车型在起步瞬间比手动挡车型更快，老司机应该都有这样的驾驶经验。此外，这种扭矩放大功能还可以让自动变速箱实现蠕行功能，而手动变速箱就无法实现蠕行。以上总结一句话就是：发动机扭矩在液力变矩器中得到了第一次放大。
发动机的扭矩从离合器或者液力变矩器输出后，就来到了变速箱。变速箱有MT、AT、CVT、DCT、AMT等几种类型，不论哪一种，它们的基本功能都是变速，变扭。它是发动机扭矩变化最复杂的阶段，变速箱传动比从十几比一到零点几比一，发动机扭矩在变速箱中既可以放大到原来的十几倍，也可以缩小至不足原来的一半。一般小轿车的一档传动比在4~5之间，也就是说发动机扭矩在变速箱中最多可以放大4~5倍。挡位越高传动比越小，放大的倍数也越小，挂入超速挡时发动机扭矩就不再是放大而是缩小了。总结一下就是：发动机扭矩在变速箱中得到了第二次放大。
发动机扭矩从变速箱出来后，就到了主减速器，也就是我们俗称的“尾牙”。普通的乘用车主减速器传动比一般在4~6之间，卡车和工程机械的主减速器传动比可以高达十几比一。也就是说，发动机扭矩在主减速器中被放大了4~6倍，这是发动机扭矩的第三次放大。有些卡车还有轮边减速器，它的传动比一般在3~5之间，将扭矩进一步放大，这就是第四级放大扭矩了。随后这些扭矩等额传递到车轮上，驱动汽车行驶。
由此可以看出，发动机从输出扭矩，到最终传递到车轮上，最多会经历四次扭矩放大，最少会经历两次扭矩放大。假设某款车型搭载的发动机最大扭矩是180Nm，手动挡一档传动比是3.8:1.主减速器传动比是4.3:1，那么最终传递到车轮上的最大扭矩为：180×3.8×4.3=2941Nm，远远超过了汽车的起步阻力。不过一般我们开车时都不会全油门起步，而是把发动机转速拉升到1500转时缓慢起步。假设发动机在1500转时可以发出100Nm的扭矩，那么此时传递到车轮上的扭矩为：100×3.8×4.3=1634Nm，也超过了汽车起步阻力，汽车可以顺利起步。如果是自动挡车型，扭矩还会在液力变矩器中进一步放大，怠速转速就可以克服起步阻力。
以上所述是对于两驱车型而言的，如果是四驱车型，还会有一个分动器进一步放大扭矩，这就是所谓的“低速扭矩放大器”。四驱车型一般有4H、4L、2H等模式，这些模式都是通过分动器来实现的。其实你可以把四驱车的分动器看做是一个只有两个挡位的变速箱，当分动器挂在空挡时，汽车处于两驱的2H模式；当分动器挂入高速挡时，汽车处于4H高速四驱模式；当分动器挂入低速挡时，汽车处于4L低速四驱模式，此时的发动机扭矩经过变速箱放大后，再经过分动器进一步放大后，再传递给主减速器。比如分动器低速传动比是2:1，那么从变速箱传递过来的扭矩就再次放大二倍后再传递给主减速器，这样传递到车轮上的扭矩也会是原来的二倍，汽车的驱动力进一步增强，此时的汽车处于越野能力最强的状态。
有人担心，挂入四驱后，汽车的前后桥转速不一致，会不会对汽车的四驱系统产生严重的机械损害？应该说这种担心是必要的，汽车挂入四驱，相当于把四个车轮刚性的连接在一起，如果四个车轮有转速差，确实会伤害四驱系统。不过汽车在设计时已经考虑到了这一点，一种办法是在分动器中安装差速器，允许前后桥以不同的转速旋转；另一种办法是前后桥有差速时，通过车轮的打滑来平衡转速差，不过这种模式是有限度的，前后桥如果转速差过大，就无法平衡了，所以一般四驱车型都不建议挂入高速四驱模式。
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