知车

马力 VS 扭矩

换算

扭矩决定了加速, 马力决定了极速

同样马力性能可能完全不同, 低转速高扭矩, 高转速低扭矩

马力曲线图: 转速 x 扭矩, 马力

实际上只看扭矩即可, 因为马力(OR功率)由转速扭矩唯一决定了

马力机/dynamometer, 测量的是轮上马力, 相对发动机输出马力有一定损失(内耗), 和挡位之类无关

BHP / brake horse power / 约等于发动机马力, 测量方式区别 / flywheel 上拉扭矩 WHP / wheel horse power / 轮上马力 /

发动机

内燃机 / 外燃机: 燃烧是在发动机内部/外部区分. 蒸汽机 (火力发电站): 外部烧水, 蒸汽推动发动机产生机械能.

四冲程 / 旋转两周 / 奥托循环

缸体 - 活塞 - 连杆 - 曲轴 (凸轮轴) - 飞轮 - 离合/传动/…

柴油: 压燃, 空燃比高, 燃烧效率高, 震动大, 转速慢 / 汽油: 点燃

涡轮/机械增压: 推动涡轮, 增大进气量, 对比 自吸, 可以小排量实现同马力

气缸排列

缸径比

长冲程/高缸径比: 输出扭矩大, 从而低转速达到所需马力. 高压缩比, 高热效率, 多用于民用车.

为什么不能长冲程又高转速? 冲程越长, 同样转速活塞相对杠壁速度越大, 对于材料及润滑性能要求越高, 以及输出扭矩越大, 曲轴承受的力越大, 对于材料抗冲击性能要求越高, 比较难既要有要.

短冲程/低缸径比: 同活塞运动线速度限定下, 短冲程可达到更高的转速 (转速*冲程=线速), 从而实现更高的速度. 性能取向, 赛车.

喷油方式

电喷 vs 直喷

8ZR-FXE: 多点电喷

EA888: 大众2.0T直喷发动机

https://www.bilibili.com/read/cv9045958/

https://zhuanlan.zhihu.com/p/40625543

涡轮

涡轮增压 (turbo): 燃烧室增压促进燃烧, 更强动力. 单位容积空气只能配比固定的燃油, 爆炸做功有限. 压入更多的空气可以喷射更多的燃油爆炸, 从而提供更大的动力.

偏时点火抵消涡轮延迟

机械增压 (supercharger): 涡轮靠排气驱动, 高转速时才介入, 涡轮迟滞, 动力输出不够线性(对于转速而言); 机增直接发动机驱动, 输出更加线性

油门

throttle

油门决定了什么? 决定了发动机是否全力工作, 即输出扭矩.

从目的上来说, 加速踏板. 现代都是电控, 以前时线控, 管的是进气口大小, 对应的油门喷射量和进气口大小是联动的.

重心

为什么重心低操控好? 重心低, 转弯时侧倾小, 加减速时抬头/点头抑制, 越稳定, 四轮载荷差异小. 同理前后配重比越接近50:50越理想. 底盘离地间隙越低重心越低, 簧上质量中心越低重心越低.

簧下质量?

齿比

同轴齿轮: (想自行车后轮, 或者说扳手, 轮毂) 角速度相同, 输出轮半径大, 线速度快, 扭矩相同, 功率(=扭矩x角速度)相同, 输出力小

咬合齿轮: (想自行车链条) 线速度相同, 力相同, 功率(=力x线速度)相同, 从动轮半径越大, 角速度越低, 输出扭矩越大

轮胎, 理解为同轴齿轮, 轮胎越小, 输出力越大, 自然加速越快; 但是在固定转速(即角速度)下, 线速度越低, 即极速慢

(咬合齿轮而言) 齿比: 从动轮齿数 / 主动轮齿数, 等于扭矩放大系数, 或者说减速比. 齿比越大, 加速越快, 极速越低

挡位: 每一档的齿比, 挡位越高, 齿比越小, 加速越慢, 极速越高

发动机输出扭矩两次放大环节: 离合, 差速器

尾牙 = 最终齿轮比 / Final Drive Ratio / 大尾牙, 在差速器上实现, 每一档的齿比调节, 在离合器层面实现

但是同样的加速区间, 需换挡次数多

换挡

gearing

但是正常赛道不是简单的直线加速, 有不同的弯道/走线/速度需求, 需结合具体赛道, 具体走线(跑法), 调教一个最优的齿比, 最大化加速度/极速过程

为什么要换挡?

发动机转速有上限, 通过换挡实现更高极速

升档, 降扭矩, 提转速; 降档, 在相同输出转速情况下, 高档位需要的转速越小, 越节油

降档补油??? 跟趾 换挡过程中一般不踩油门, 即发动机部件惯性空转, 否则契合的时候冲击力太大, 伤离合. 降档后保持相同的输出转速, 需提升发动机转速. 没油门的时候发动机相当于从动轮, 契合的时候需要把转速差抹掉, 从而有个减速的感受, “顿挫”. 如果换挡过程中, 给点油门, 让发动机转速和需求转速匹配, 岂不美哉.

手动挡需要手动执行: 踩离合, 降档, 给油, 松离合. 自动挡或者电控的应该能够自动完成.

升档掉转速?

同理, 车辆悬空的时候会转速突然上去, 因为传动的阻力消失了, 整体加速上去了

假设前进的阻力固定, 速度越高, 需要的轮上马力越高; 实际上速度越高, 阻力 (主要是空气阻力) 越大, 需要的扭矩越大.

挡位越多, 越高级/顺滑, 不可能无限多 -> CVT

变速箱

离合: 传动装置是否咬合, 变速避免过大速度差???

双离合 (DCT / dual-clutch transmission): 字面理解, 两个离合, 分别负责奇偶挡位, 换挡速度更快, 无动力中断

干湿离合: 换挡机制区别, 干=机械直接换, 湿=液压

序列式变速箱: 传动效率高, 没有离合, 换挡时间短, 多用于赛车, 贵, 寿命短, 体验差

丰田混动ECVT不是CVT, 是动力分流器, 行星齿轮并联电机/发动机动力输出OR充电.

挡位: P (park) 驻车 / R (rear) 倒挡 / N (netual) 空挡 / B (brake) 发动机制动挡 / D (drive) 前进挡 / S (speed) 性能模式 / …

发动机制动 轮子带动传动及发动机, 导致额外阻力, 下坡避免刹车过热失灵用

差速器

转弯时外轮需要更高的速度

(开放)差速器 (Differential): 将输出轴动力转换成垂直两向半轴, 并允许左右不同转速

匀速转弯, 或者说转圈圈的场景: 匀速代表两边扭矩是相同的, 外轮需要更大的马力

左右半轴分配的力矩是相等的, 转速快的马力大

直线行驶时, 如果给左轮更大的扭矩, 自然会发生右转的倾向; 同理, 如果给右轮施加阻力, 则也发生右转的倾向

电子限滑器: 基于ABS系统, 即转向时对内轮施加刹车

动力传递给阻力更小的车轮?: 左右分配力矩是相等的, 齿轮朝阻力较小方向转动, 导致转速提高, 这里动力是只马力.

限滑差速器 (LSP / Limited Slip Differential): 限滑: 限制左右轮的速度差

转弯时, 外轮阻力小? TODO

转弯场景, 重心转移, 外轮可以承受的(不打滑的)最大动力是更高的.

即便不转弯的场景, 路面高低导致悬挂行程不同, 或者摩擦系数不同 (一遍冰面, 一边马路), 左右轮的最大有效输出扭矩不一样, 需要能够分配动力

差速锁: 锁住差速器, 克服扭矩自行向低阻侧传递, 实现主动分配力矩效果, 将打滑或者悬空的轮子的动力切断

通过差速器可以实现, 轮胎不转向也车转向, 外侧输出更大动力即可, 不过就会磨轮胎

电子差速锁: 对于空转轮子主动刹车, 不能主动分配动力

高性能车/越野车的标准: 三把锁

无动力输出时候, 各自轮子随动即可.

悬挂

万向节: 固定的传动轴 + 不断变动的轮轴

省油

发动机转速越高, 油耗越大? 是的. 但是转速是喷油的结果, 喷油越多, 油耗越大 (废话).

油门决定了什么? 加速踏板 -> 对于扭矩的需求, 扭矩 > 阻力, 加速, 扭矩=维持当前速度阻力, 巡航. 决定喷油量 (单次喷油时长), 进气量 (节气门开合大小), 合适的空燃比以充分燃烧. 喷油频率需要和转速匹配. 发动机转速是结果.

油耗看实际行驶距离.

定速情况下, 越高挡位, 转速越低, 越省油.

万有特性曲线图: 扭矩 x 转速 x 燃油消耗等位线.

为什么叫MAP图 (Meaningful Attribute Projection) 它是指将高维数据投影到低维空间中的可视化方法

马力曲线图是全油门条件下测得(2维), 外特性曲线, 或者说满负荷工作的表现. 万有特性图加入了喷油量维度的3维观测后的映射.

理论上发动机永远保持最省油的转速. 通过变速箱等机制匹配不同的速度/扭矩需求.

经济时速: 最省油转速下的巡航速度.

汽油标号=抗爆性, 压缩比越高的发动机需要越高标号汽油

轮胎

型号例子: 205/55R16 91V

轮胎形变能量损失

轮胎配方

花纹: 排水 (纵向排水槽) / 散热 / 不平路面增加摩擦 (横向花纹) / 胎噪抑制 (吸音仓?)

轮胎大小影响什么?

轮毂/扁平比 影响什么?

胎压

胎压高, 接触面低, 阻力低, 轮胎缓冲小, 响应好, 容易失去抓地力, 颠, 极速高; 胎压低, 抓地力强, 磨损快. 摩擦力和接触面积有关 (物理课上是理想情况)

前进需克服的阻力:

机油

0W-20 SAE标准 (Society of Automotive Engineering) 机油温度越高越稀, 增加粘度改善剂 粘度计, 越高越稠 0低温时粘度表现 20高温(100°)时粘度表现 W=Winter

驱动形式

抓地力 / traction

摩擦力 = 摩擦系数 (G值) * 下压力

下压力: 车重, 空气动力学压力, 弹跳, 悬挂, 纵向G值 ???

摩擦系数: 和轮胎配方/花纹, 地面, 轮胎接触面, 温度等相关

静摩擦 / 滚阻 / 抓地, 相对速度为0

动摩擦 / 打滑 / 漂移, 相对速度大于0, 多余的以热能耗散了

注意力永远时相互反向等大小的

静摩擦系数 >= 动摩擦系数

侧向G值: 和行进方向垂直的, 过弯时候, 决定了容许的最大过弯速度

胎压

为啥摩擦系数和接触面大小有关???

转弯摩擦力的分配: 前向 / 侧向, 转弯时还加速或者减速, 容易导致侧向抓地不足

漂移

轮子和地面动摩擦

砂石路面: 动静摩擦系数差异不明显, 先漂移过弯摆正车头好出弯加速

过弯

轮胎失去抓地

刹车减速-转向过弯-油门出弯

循迹刹车 / trail braking: 转弯同时刹车. 刹车减速时重心前移, 提高前轮抓地力

重心转移 (斯堪的纳维亚钟摆 / Scandinavian flick): 过弯时让重心更靠近外轮, 从而提供更大的下压力, 提高轮胎的摩擦力

打滑 / 漂移

漂移: 雨天/泥地等 摩擦力低路面 / 急弯

打滑时, 车辆打横, 动摩擦力更大?, 也出弯时直线加速

走线的艺术: 最小侧向分量, 轨迹最小转向角. 单个弯道外内外, 多个弯道路线拉直

逼近极限的同时, 犯更少的错误, 找到最晚的刹车点, 找到轮胎的摩擦力极限

风阻系数

Drag Coefficient

风阻 = 风阻系数 * 空气密度 * 迎风面积 * 速度的平方

性能指标

加速 / 极速 / 刹车距离

推重比: 马力 / 车重

侧向G值

悬挂

前麦弗逊后双叉臂…杆子越多可调的越多, 目的是不同场景下, 尽可能轮子和地面垂直

弹簧 / spring / 抑制侧倾 / 避免离地 / 避免颠 阻尼 / damping / 减少震动

悬挂高度

空气悬挂: 阻尼可调

簧下质量: 传动系统 / 轮毂 / … / 惯性力小, 加速快, 操控灵活 簧上质量主要当作下压力, 不用考虑运动惯性, 簧下质量减轻对于操控效果提升更加显著

倾角/束角

车标

法系

奥迪

TFSI / FSI / TSI

GOLF: MK1 … MK8

GOLF R32 / 3.2L排量 (2003 MK4 / 2005 MK5 / GTI), 2010后改为Golf R, GTI < R

GTI ~ Grand Touring Injection

R-Line: 运动装饰套件 vs S-Line: 奥迪运动套件

途锐 / TOUAREG / 撒哈拉少数名族名称 / R50 / 5.0L排量

斯巴鲁

赛事

类型: 场地赛 (circuit) / 拉力赛 (rally) / 越野赛 (cross country / off-road ???) / 登山赛

apex = 顶点 / 弯心

欧洲人玩的 / FIA / fia.com

美国人玩的 / 简单暴力

不同赛事技术规格, 预算帽等, 从而确保”相对”公平竞争. 及安全/成本/节能等角度考量.

FORZA HORIZON / 地平线相关

forza 有力的, 意大利语

Class / 车辆等级 计算

Car Types / 车辆类型

listing

主动安全系统

辅助驾驶: 车道保持 / 车道偏离警示 / 主动刹车 / …

Reference

https://www.youtube.com/watch?v=UV3RwBPqznU

11磅小老虎

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