传动系统的改装之飞轮和(限滑)差速器

断肠人

作者：陈刚

      这是有传动系统改装的最后一辑，我们将会研究一下飞轮和(限滑)差速器的工作原理和改装方法。在这里我想先提醒大家的是以下的改装并不具优良的性价比，它不能提高车子的极速，也不会对0-100km/h 的加速有决定性的帮助，而且更是看不见，听不到的东西，但配件和施工费都相当昂贵。值得与否……

飞轮的改装

      飞轮是连在发动机曲轴后的一个圆饼形物体，它的作用是作为一个接口，把发动机的动能传到离合器来驱动汽车。由于发动机在加速时第一个要推动的东西便是飞轮，而收油门时发动机转速下降的速度亦(在一程度上)受制于飞轮的转动惯性，因此飞轮的重量对发动机的提速和减速都有一定的影响。原厂飞轮大都是用钢铁铸造的，除低成本，易生产外，它那不菲的重量(和随之而来的转动惯性)也给予车子在怠速、提/降速和起步时的稳重感，令一般的驾驶者和乘客容易接受。
      飞轮的改装相对简单，转换一个重量较轻的飞轮是这部份改装最常用的方式，因为轻的飞轮有较小的质量和转动惯性，可使发动机的提/降速反应更灵敏，对汽车的加速性能有相当的帮助。虽然这“帮助”并不能和其它动力改装(如更换凸轮轴甚至是排气管)相比，但换上轻飞轮后你可明显感觉油门变得轻且敏感，带来更多的驾驶乐趣。在选择轻飞轮时要配合实际的需要，如果不是准备参赛的话不要选择太轻的型号。太轻的飞轮会导致车子怠速不稳，起步困难(尤其是在上坡道)和减弱了发动机制动(engine braking)的效果，增加了剎车系统的负荷。
      除了购买现成的轻飞轮外，有些改装店也可替车迷在原装飞轮上作减重加工。但要注意不可因过份减重而削弱了飞轮的刚性，加工后的飞轮一定要作动平衡处理，就像换上新轮胎后整套轮胎/轮圈组合要在平衡机作平衡处理一样。飞轮的转速可达6000–7000rpm(和发动机转速相同)，如果因不平衡产生的巨大震动把飞轮震裂，会导致发动机和变速箱一起报销的严重后果。因此最保险的方法是选购用轻金属制造的名牌出品，价钱可能稍贵(约3000-5000元)，但一定会令你高枕无忧。

差速器的基本原理

      汽车在直路上行驶时四个轮子是以相同的转速滚动的，否则便维持不了直线行车。由于车体宽度的关系，汽车在转弯时的外侧的轮子(在转弯时靠近弯心是内侧轮，靠远的是外侧轮)要比内侧的轮子走更多的路程，亦即外侧轮的转速一定要比内侧轮高，车子才能自然地转弯。
      在非传动轴上左右轮子的差速因两个轮子互不相连而问题不大，可是车子的一双驱动轮是同轴带动(被传动轴连在一起)的，所以它们的转动速度是相同的。但如果在弯路上它们以相同的速度转动，将导致内侧轮被外侧轮(更高速和更大力)拉高转速而打滑，甚至把传动轴扭断。外侧轮的受力大于内侧轮的原因，是在转弯时车的重量会向弯外侧转移，令外侧轮因受重而增强了与路面的摩擦力(阻力)，因此其受力会比减了负重(同样受重量外移影响)的内侧轮高很多。
      所以为了能稳定地转弯，所有车子在变速箱与传动轴之间都装有差速器，而四驱车更有多达三个差速器(两条传动轴和前后轴的差速)，作用是令车子不同的轮子(在转弯时)可以用不同的转速行走。

差速器的改装(加差速器结构图)

      由于差速器是借由盆型齿轮及角齿轮驱动，内部包含边齿轮及差速小齿轮。当车辆直行时，并无差速作用，差速小齿轮及边齿轮整个会随着盆齿轮公转无差速作用，一旦车辆转弯内、外轮阻力不一样时，差速齿轮组因阻力的作用迫使产生自转功能进而调整左、右轮速。既然左、右轮速的变化及调整是借由轮胎及地面阻抗来自由产生，那么在某些情况下将造成车辆无法行驶的状态。譬如说当车子一轮掉入坑洞中，此车轮就毫无任何摩擦力可言，着地车轮相对却有着极大的阻力，此时差速器的作用会让所有动力回馈到低摩擦的轮子上。掉入坑洞的车轮会不停转动，而着地轮反而完全无动作，如此车轮就无法行驶。因此要在复杂地形上行走的越野车都有差速锁的设计，把动力留在大阻力的一方(着地轮)，帮助车子脱险。
      对喜欢激烈驾驶的车迷来说，加装上限制差速的装置将能提升车子出弯的速度。因为在高速转弯时巨大的离心力会把车子大部份的重量转移到外侧轮上，而一般的差速器却把动力传到负重较少(低阻力)的内侧轮，令内侧轮出现打滑，耗去车子宝贵的动力。限滑差速器(Limited Slip Differential，缩写为LSD)便是改装工程师解决这问题的法宝。LSD的型式有多种，依机件结构特性的不同可细分为扭矩感应型、黏耦合型、螺旋齿轮式、机械式LSD等。但用在改装车和赛车上则以机械式为最常见，因为此类型之LSD可借由离合器片与压板的排列组合来达到不同限滑百分比的功能，从25%-90%的能力皆可完成，技师可按个别的需要而自行调校。
      除此之外，机械式LSD还可按不同的动力作用方向而区分为One Way和Two Way，而所谓One Way即单向的限滑动作，亦指为加油时能够产生限滑动作。Two Way为双向作用，即加油或收油，都能对驱动轮施以限滑功能。如果在加油时有作用而收油时能发生一半作用的构造则称之为1.5 Way。 一般而言One Way型式比较适用于前驱车及四驱车种，因为两种车的前轮除了负责动力输出外，还要负责转向的重责，而转向的回馈是直接传给驾驶者的，因此当LSD操作时驾驶者会感到方向盘甚为重手。单向LSD在收油时会释放限滑力，使操控者有较佳的手感来操控车子。而Two Way则广泛使用在后驱车甩尾式样车上，因为加油及收油皆能限滑，能有效控制循迹方向，且全时间的锁定功能在油门开启瞬间，也能使驱动反应明显而有效的展现，提供卓越的驱动力。介于One Way及Two Way之间的1.5 Way LSD则是既考虑了可达到优越的驱动性能，又兼顾了操驾不易的问题发展而来的，其特点为收油时不会像Two Way有着转向不足的情况发生，且在制动点的认定及控制比上较One Way容易。
      如我在文章开始时所说过，改装飞轮和LSD都不是性价比很高的东西，价钱昂贵(LSD要万元以上)之余调校亦非常麻烦(如在FWD车要打开变速箱才能调校LSD)。在珠海赛道上这两样东西的改装约每圈可赢得1秒多的时间，值得与否……自己看着办

[ 本帖最后由 断肠人 于 31-3-2007 10:05 编辑 ]

direction-1

学校学习，

dapplesunshine

不错不错~~~~~~~~~~~~
受到教育了~

chyf

很好.谢谢.

与狼共舞

很专业的解说，学习了！

wanghotjack

长学问了