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四轮拖拉机只有单缸为啥力量比四缸的汽车好?

拖拉机所采用的单缸柴油发动机,无论是功率、还是扭矩都不能与汽车所用的四缸发动机相提并论;单缸柴油机的马力从8匹覆盖到40匹左右,常见的单缸柴油平均马力一般在20匹左右,扭矩60-80nm;这样的动力参数连一款1.5L的4缸汽油机都不如,只不过单缸柴油机所配套的传动系统对扭矩放大的效果更好。

说到底就是利用了杠杆原理,拖拉机的传动系统对发动机扭矩的放大效果很高,与重载货车差异不大;家用轿车变速箱与尾牙配合最多可以放大发动机扭矩16倍(1挡),而拖拉机、重载货车的传动系统可以放大发动机扭矩60倍、甚至百倍以上,所以即便单缸柴油机自身的扭矩不高(但比单缸汽油机要高太多了),但通过传动系统对扭矩进行放大后的扭矩就惊人了。

内燃机是可以通过匹配不同的传动系统,实现不同用途的

当我们思考发动机时,不应该仅把思维停留在发动机本身,还要考虑到传动系统对于整个动力总成的影响;拖拉机、大货车拥有强大的牵引力,功劳不仅仅是因为采用了扭矩特性更强的柴油机,更离不开传动系统的默默奉献;0.6L单缸柴油机有12匹马力、40牛米的峰值扭矩,而0.5L单缸汽油机则拥有约30匹马力、36牛米的扭矩,从数据上看两者差异不大,所以凭借发动机本身都不具备强大的牵引力。

36牛米的扭矩比力臂后的牵引力甚至不足以拽动一个小孩,单缸柴油机40牛米的扭矩同样不够看;这时我们就会发现,原来传动系统对发动机扭矩的放大倍数才是关键,如果传动系统可以放大扭矩60倍、甚至100倍以上,那么就可以获得充足的扭矩了,比如上述这个单缸柴油机起步时能提供30牛米的扭矩,那么30*60=1800nm、30*100=1800nm这样的扭矩不就够了么?只不过扭矩放大多少倍,发动机转速就缩小多少倍,最终传递到驱动桥上的转速已经低的可怜,所以拖拉机、货车往往都有扭矩优势,但没了转速依然跑不快。

拖拉机的传动比有多大?

家用汽车因为用途、场景,如走平整的铺装路面、确保时速,所以传动系统对扭矩的放大作用其实不多;可以确保顺利起步、实现不错的加速度即可,所以家用车型传动系统对扭矩放大倍数很小;如上图所示,横置采埃孚9AT一挡齿轮比为4.7,家用车尾牙齿轮比一般在3-4左右,那么当一挡时可以放大发动机扭矩为4.7*3.5=16.4倍,也就是说一挡时发动机放大的扭矩倍数为16.4,驱动桥转速为发动机转速的1/16.4。

而上图这是采埃孚为大货车打造的16速变速器,一挡齿轮比高大16.4、尾牙3.42,一挡可以放大扭矩16.4*3.42=56倍;看到了么货车16速1挡齿轮比都比家用车型最大传动比还要大,而乘上尾牙后的传动比达到了56,也就是说货车变速器可以放大扭矩最高为56倍左右,这样一来货车起步时扭矩可以达到几万牛米,所以拉动几十吨货物就可以很从容了,货车用柴油机的确扭矩超强,但没有传动系统的帮助也啥都干不了。

至于拖拉机的传动系统同样是这个原理,参考拖拉机传动系统184D,在拖拉机挂最低挡位时可以放大扭矩182倍左右,当然鄙人并不了解拖拉机传动系统以及计算方式,这个数据是在184D拖拉机传动系统介绍中所看到的参数,虽然咱们过去用的单缸拖拉机传动系统不可能把扭矩放大这么多倍,但放大扭矩几十倍是客观的,这就是过去单缸拖拉机有劲、特慢的原因;单缸柴油机额定转速一般在2000转以内,若起步1000转左右,那么在扭矩放大60倍的同时,驱动桥转速变为发动机转速的1/60之一。

也就是说每分钟拖拉机轮只转16次,所以焉能不慢?这就是功率严重不足时,想通过传动系统获得扭矩,就必须牺牲转速,没了转速、车轮也就转不快了,每分、每秒车轮旋转次数减少,车子无论是极速、还是加速能力都不行;如公式功率=扭矩*转速,只有输出的功率足够大才能确保提速、极速,而输出功率不足、扭矩再大都是白扯,比如输出扭矩1千牛米、功率10千瓦,计算此时转速如下10=1000*转速/9550,转速仅仅为可笑的0.0000015转,扭矩大、加速快?这快得起来么?

总而言之单缸拖拉机之所以比家用小汽车牵引力更强,在于其传动系统对其扭矩的放大作用;而给家用车型配备个1挡达到60的传动比后,家用小轿车秒变牵引车,所以拖拉机、卡车之所以有劲可不仅仅是柴油机的功劳,重点是传动系统在发挥最大的作用;传动系统就好比我们上物理课时所学的杠杆和滑轮,一个滑轮改变力的方向、而不改变速度,上俩滑轮放大力2倍、速度降至1/2,10个轮放大力10倍、速度降至1/10,所以传动系统的作用不难理解对吧?给阿基米德一个支点他都敢撬动地球,单缸拖拉机利用几十上百的传动比拉几顿、几十吨货也不算啥对吧?