为什么发展了一百多年的发动机+变速箱不及电机起步加速平顺?

这个问题与内燃机、变速箱发展多少年没有任何关系,上百年前的内燃机汽车也没变速器、固定传动比,同样平顺;当今的CVT变速箱、换挡无动力中空,所以也是平顺的!而电动车呢?目前99%的电动车都没有变速器,所以它的起步、提速阶段同样没有动力中断,所以它平顺难道不正常么?

传动比固定的设备、机器,起步、提速就没有不平顺的,这就是这个问题的答案!存在间断动力的变速装置、必然带来不平顺,当然这种不平顺可以靠良好的匹配技术来掩饰、但本质上不可消除

所以这个问题很难理解?相信各位朋友都骑过自行车,有变速器的自行车、变速的一瞬间就会出现咔咔声,之后脚下会一空、之后再带上劲,这就是自行车变速时的状态、而实际上这就是不平顺,原理在于存在动力中断、以及链子硬往别的盘子上怼,怎么可能平顺?没变速器的自行车,怎么蹬都平顺、只要大腿还挺得住,所以固定传动比的工具、加速都必然很平顺!

内燃机、离不开变速器

如上图所示、某六速变速器的齿轮比图,六个挡位、就有六个齿轮比,换挡时先拿下一个齿轮、在送入一个齿轮,这个过程中、面对的则是传动比的变化及扭矩的改变,所以想做到平顺、并不是一件容易的事情;车子处于移动状态、却出现了动力间断,而传动比改变时必然带来冲击,所以不平顺正常、想做到平顺反而不容易,所以变速箱、发动机之间的匹配才会那么重要!

内燃机的特性如此、怠速6、7百转左右,低了熄火,而这个转速扭矩太低、承受不住汽车的扭矩负荷,所以就必须有变速器、来把扭矩进行放大,比如一挡齿轮比4.31、配上终传比为三,一挡可以把扭矩放大置12.9倍!经过扭矩放大后,6、7百转的怠速转速就能完成车辆的起步了!这就是内燃机对转速的依赖,这种依赖使得它离不开变速器,内燃机起步阶段、没劲,所以需要变速器让它变得有劲!

电机特性则不同

平心而论、目前市场中的电动汽车皆没有配备变速器(可以理解成单速变速器,只有一个固定挡位),电动机就是这样、即便没转速,只要依靠强大的电压、依然可以释放出强大的扭矩来完成起步,所以电动机对转速无依赖、即便起步时没转速、依然扭矩够用,所以现阶段的电动汽车、配备一个单速变速箱即可(只有一个挡位),所以电动车只有一个挡位、而不存在换挡,所以起步、提速阶段不存在动力间断及齿轮齿合等状态!

所以电动汽车提速平顺、内燃机汽车提速或存在不平顺,这与内燃机、电动机发展时间没有任何关系,无非就是目前的电动汽车用的是单速变速箱、所以平顺,汽车、变速自行车用的都是多速变速箱,所以不平顺;未来如果给电动汽车装上多速变速箱、电车同样不平顺,而汽车如果用一个挡跑、提速同样会平顺,比如车速到80千米时、上到六挡,然后用六挡提速到120Km,在这个过程中、内燃机汽车也会同样平顺,这就是不换挡、也就不存在顿挫的原因,也就平顺了!

所以只要用齿轮变速箱、甭说内燃机发展上百年,即便发展上千年、该不平顺还不平顺,这与发展时间没关系,只能靠技术去缓冲;而电机之所以平顺、与电机本身无关,只是目前的电动车并没有采用内燃机汽车广泛采用的多速变速箱,只有一个挡的电动车、又怎么可能不平顺?不过内燃机匹配CVT、则做到了真正意义上的平顺(理论平顺),它不像齿轮箱子那样有摘挡、进挡的中断期,所以CVT箱子在平顺上做得很好!在未来很可能出现一些载重型的电动车,到了那时候、但速变速器就玩不转了,而配备多速变速器的电动车、换挡时同样会顿挫、会不平顺!

为什么发展了一百多年的发动机+变速箱不及电机起步加速平顺?

恒扭矩&升功率方式是「加速平顺」的基础

  • 电动汽车为什么加速平顺且迅猛,内燃机做不到的原因是什么?

此问题的答案在于「能源转换方式」的差异!内燃式热机的普及本就是个“误会”,电动汽车的普及节点实际早于燃油车,参考爱迪生与享利福特合作生产的「EV-T型车」即可找到答案。燃油动力能够取代电驱车辆的原因主要有两点,其一为同期石油开采技术的提升与不“恰当”的竞争方式,其二则是两次世界大战对战地车辆续航里程的高要求。如果初期的电动汽车不采用能量密度过低的“镍铁电池”的话,燃油车必然会是昙花一现,因为“电车”的体验真的好太多。

动力差异
  • 内燃机_热能
  • 电动机_磁场

内燃式热机通过燃烧燃油(汽柴油)产生热能,将燃油「氧化反应过程」分子运动的动能转化为机械能,也就是所谓的扭矩。重点:提升扭矩的方式为燃烧燃油,理论上自然是消耗的越多则热能扭矩越大。

然而提升喷油量的方式为【升高转速】或“富氧燃烧”,但即使用富氧催化燃油中的碳氢化合物反应,大扭矩的基数还是需要以升转提高喷油量,而升转速是需要的是“时间”。且转速和喷油量并不能做到完全的线性一致,尤其是在高转速区间会因进排气效率的影响导致扭矩下滑,结果必然是加速过程中会有顿挫感。

  • 电动机_恒扭矩发力

知识点1:电流传输的速度仅次于光速。电动机依靠动力电池输出电流,在电机的电磁线圈中形成电磁场;之后与永磁体的磁极互斥驱动转子运转,整个能量转化流程不仅不受温度和空气的较大影响,同时是在刹那间实现转换。那么只要在起步时输出最大电流,则起步「第一转」即可达到峰值扭矩,这是高性能同时也是平顺的基础。

知识点2:(转速×扭矩÷9549)×1.36=马力。在扭矩恒定不变的前提下,仅仅依靠转速的提升即可线性的提高输出功率,所以加速感必然会平顺。而且扭矩瞬间达到峰值加速,足够强的爆发力也可以带来理想的性能体验。其次动力电池输出电流的曲线也是非常线性的,因为电流强弱完全依靠“油门”控制,电动机转速的提升除非达到超高转速的「恒功率区间」,否则扭矩也会线性的增长,这就是电机平顺的原因。

总结:电动机从诞生以来,在各类型发动机中的综合水平早已超过内燃机,其95%左右的超高能量转化率也不是内燃机热效率可比的。所以只待动力电池出现价格突破,电动汽车能够实现低成本高续航后,燃油车的时代必然就会结束了,供参考。

编辑:天和Auto

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为什么发展了一百多年的发动机+变速箱不及电机起步加速平顺?

这是电动机与内燃机的工作原理决定的,没办法改变。

电动机靠磁力产生扭矩,我们都知道磁铁同极相斥,异极相吸。电动机就是这样的原理。利用线圈通电产生磁场,然后利用磁力产生扭矩。

线圈匝数越多在转动时做功次数越多,动力输出越平顺。而且由于转子和定子的相对位置是固定的,所以电动机在很大的转速范围内输出扭矩都比较固定。另外通过控制输入电流或者电压的大小就可以轻松控制电机转速。

而发动机是靠混合气燃烧产生动力的,而且对同一个气缸来说发动机转两圈才对外做功一次。所以其平顺性肯定不如电动机。

而且如果把发动机做功的过程再放大去看差别就更明显了。在做功冲程混合气燃烧推动活塞,而混合气对活塞的推力并不是恒定的,混合气燃烧膨胀达到最大压力时对活塞的推力最大,过后推力开始下降,而此时活塞仍然在向下运动。

所以从微观来说发动机的转速并不是稳定的,而是在做功时活塞受力,转速突然上升,气缸压力下降时转速轻微下降。等下一个气缸做功时转速再次上升。如果你用设备读取发动机转速信号的话你会发现发动机接信号总是上下轻微波动的,只是仪表盘转速表电路把信号处理了,所以转速表指针才能相对稳定。如果不做处理的话转速表指针会永远处于剧烈的小幅度波动。

这就像很多人传递一个箱子,电动机就像人们紧挨着站,箱子从每个人手上一步步往后面传递,箱子就比较平稳。而发动机则是几米站一个人,你把箱子扔给我,我再扔给下一个人,没扔几下估计箱子就破了。

所以电动车起步加速永远比内燃机要平稳,这是先天因素决定的。

为什么发展了一百多年的发动机+变速箱不及电机起步加速平顺?

提到的问题,就是普通内燃机及电动机作功原理不一样。

内燃机是烧汽(柴)油,压缩后用点火或压燃方式,可以说是爆炸式作的功,扭力,输出完全靠机械配合来完成,振动力比较大,所以选择引擎(汽车)时,气缸越多越稳定的道理。

电动汽车🚙就是不一样了。电动汽车🚙是靠直流电源供给的,是用直流电动机作为动力或变换器变成交流电的电动机作为动力,它们用旋转磁场排斥力来推动转子来带动车輪,它们是平滑,平稳地行驶,所以行驶时比内燃机车稳定。

本人浅解,供大家分析,参考,阅读。

为什么发展了一百多年的发动机+变速箱不及电机起步加速平顺?

这由电机与内燃机不同的特性所决定的,未来的汽车必然由电机所主导,只不过暂时还受限于电池的容量和充电速度。

为什么发展了一百多年的发动机+变速箱不及电机起步加速平顺?

传统汽车有三大核心部件,发动机、变速箱及底盘。发动机将化学能转化为机械能、底盘承载车辆的行驶功能,这两者绝对必要。但是变速箱是如何成为核心部件的呢?没有变速箱,汽车会怎么样?要说清楚这个问题,首先我们要理解变速箱的功能。

变速箱有两大功能,其一,在汽车起步阶段与离合器配合,确保发动机不熄火;其二,在汽车行驶阶段,利用不同的齿比确保发动机处于更为经济的转速区间。

第一个功能不难,难的是第二个。要通过齿比的变化让发动机保持在更为经济的转速,同时要保证车辆的行驶平顺性或者运动性。这当中需要考虑和取舍的东西实在太多。

因此,放眼整个全球汽车行业,能够将变速箱做好的企业也是屈指可数。对于尚在发展阶段的自主品牌更是如此,时至今日,自主品牌都没有哪一家在变速箱上达到了世界顶尖的水准。

但是!对燃油车相当重要的变速箱对纯电动车型又是另一回事了。

如果稍加留意,大家会惊奇地发现:纯电动车居然没有变速箱这个零件。虽然纯电动车型很多资料里会写单速变速箱,但实际上不存在的。原因并不复杂。因为电机与内燃机不同,电机能够从0转速开始就输出最大扭矩,且在不同转速负载的效率波动小。即便是没有变速箱的加入,电机也能很好地直接驱动车辆。(电机的缺点也有,在高转速区间的效率会明显下降,这也就是电动车普遍初段加速快,中后段加速绵软。)

既有发动机又有电机的混动车辆是不是就能够取消变速箱,还能够使车辆的运行效率更高呢?答案是肯定的。

为什么混动汽车目前还保留了变速箱?

答案是不完全对。

的确,现在有很多混动汽车还是有变速箱,但其实已经有部分混动汽车取消了变速箱。为什么大家没有察觉?因为厂家称他们有变速箱,叫做E-CVT(电子无极变速箱)。虽然名字还叫变速箱,但其实它的功能就是耦合发动机和电机两种动力源,实质可以看做是离合器。

最为典型的就是本田的i-MMD混动系统。丰田和通用的混动系统虽然原理相同,但其使用的E-CVT结构更为复杂。

这套系统的工作原理也如我们想象的那样,的确很简单。在起步和低速阶段由电机直接驱动车辆,在电机效率不高的高速阶段,直接由发动机驱动车辆。

这也就是本田的这套混动系统如此省油的原因。目前在国内能够买到搭载该系统的车型有东风本田思铂睿混动、CR-V混动及广州本田雅阁混动等车型。以CR-V混动为例,其官方百公里综合油耗仅为4.8L,且在论坛中车主反馈的真实油耗为5.2L,在这个级别绝对算非常省油的水准。

既然如此,为什么大量的混动汽车还是保留了变速箱?

没错,说的就是比亚迪唐和WEY P8(这类车型还有很多,以它们举例)。除了一部分专利原因最重要的就是获取更加凶悍的加速性能。拥有变速箱的混动系统,能够在汽车行驶的全域使电机和发动机+变速箱的动力组合加入工作,因此可以使车辆获得更好的加速性能。比如比亚迪唐的百公里加速时间仅4.9S,而有着超跑界三大神车之称的法拉利拉法、迈凯伦P1及保时捷918都使用了这种结构。

千万级超跑都在用,是不是说明有变速箱的混动其实没啥毛病?

这个问题需要一分为二。三大神车用的变速箱都是注重换挡速度和传动效率的双离合,它们追求更加极致的性能;对于更加强调舒适性和燃油经济性的普通汽车而言,这样一台变速箱不仅会增加整车的成本,还会因为变速箱匹配的水平影响行驶品质,同时对于燃油经济性也会大打折扣。(在此严重鄙视使用双离合的比亚迪唐和WEY P8 一分钟。)

笔者有话说

变速箱伴随着汽车的诞生而存在,在100多年的时间里很少人去质疑它的地位。但是思路一转,变速箱其实就是一个鸡肋的产物。对于国产车来说,传动系统的技术本身不占优,因此在用油思维向用电思维完全转化的过程中,不妨率先抛弃变速箱,继续让发动机继续服务我们。因为发动机在高速行驶时的优势,就目前来说,还是比电机更优。

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