发布于 10-16 21:00:16
发动机不用变速箱直接与车轮刚性连接虽然可行，但是有很多弊端存在，很难投入到实际应用中。
难点1:如何解决倒车问题
发动机只能以一个顺时针方向运行，直接驱动车轮车辆向前行驶。
倒车怎么办呢？发动机逆时针运行才能令汽车倒退，但是发动机反转逆时针运行也是不现实的。总不能倒车时下来推车吧，所以除了N年前的第一辆汽车采用发动机直驱之外，世面上很难在看到其他采用发动机直驱的汽车。
难点2:如何兼顾动力与车速
发动机的特点就是低转速时扭矩低，因此直接驱动车轮时需要减速装置来降低转速提升扭矩。如果不降速直接驱动车轮那么发动机直接就会熄火，就如同用手动挡汽车五档起步一样，发动机因为过载而直接熄火。如果用发动机直接驱动车轮，那么就需要一个减速装置。
这样一来虽然能满足起步时对动力的需求但是车辆的速度也被限制了，想要提高车速就得提高发动机转速，即使油门加到最大车子也不会很快。但是副作用是非常大的，噪音震动变得非常大，油耗也变得非常高。
这就像四速变速箱与六速变速箱的区别一样，四速变速箱汽车高速行驶时转速高，油耗高、震动大。六速变速箱高速行驶时发动机转速低、油耗低、噪音、震动也相对低，如果没有变速箱发动机直驱车轮，减速装置速比与变速箱1-2档接近，可以想象一下一档时油门踩到底时汽车的表现。所以说发动机直驱车轮虽然可行，但是并不实用，但是在特殊情况下例如在电动机的加持下直接驱动车轮反倒是一个节能的方案。
发动机最大的缺点就是脾气很坏，很难伺候。转速低的时候扭矩也非常低，带负载能力差。中速运行时扭矩大带负载能力强，而高转速运行时扭矩还会降低，因此转速最高与最低时都需要变速来“伺候”。变速箱可以把降低转速来提高扭矩，也可以牺牲扭矩提高转速。为了 充分发挥发动机潜力，变速箱也要设置多个档位:
可以看到一挡减速比为4.69，假如起步时发动机转速为1200转/分，扭矩为120Nm，变速箱挂一挡时输出轴转速为1200/4.69=255转/分，扭矩为120×4.69=562Nm。可以看到变速箱通过降低发动机转速后吧扭矩提升了4.69倍，这样就可以满足车辆起步时对扭矩的需求。
随着车速的提升，车辆对发动机动力要求也逐步降低，为了提高经济性、提高NVH，变速箱会继续升档，不断的提高输出转速。
当高速巡航时车辆仅仅需要20kw功率就可以保持巡航，因此带有超速档变速箱的汽车，高速巡航时油耗可以做到最低。例如上图中的7-9挡都是超速挡，变速箱在这几个挡位时就不是减速箱了，而是增速箱，当发动机转速为2000转/分、变速箱挂在八挡的时候，变速箱输出转速为2000/0.75=2666转/分。输出转速明显高于输入转速，用来降低发动机转速 降低油耗提高nvh。这就是变速箱在燃油车上的重要性，也是燃油车为什么要配备变速箱的原因。
那么市面上有没有不需要变速箱的汽车呢？还真的有，而且还有很多。上面提到的混动汽车就是一个例子:
山图是不具备变速箱的某超跑，发动机直接与车轮上的主减速器连接。超级大的马力不经过变速箱直接加在车轮上动力没有损失，直接、暴力，但是中低速起步的时候发动机是不能够直接驱动车轮的。中低速起步的时候由电动机驱动车辆行驶，当车速提升后发动机才开始驱动车辆，发动机与主减速器直接连接相当于上图中变速箱的7挡减速比1:1。可以理解为6档之前前半段加速全部由电动机负责，6挡以后则由发动机直接驱动。
超跑平日里还是很少见到的，其实本田的混动汽车驱动原理也是一样的:
当然本田这么做并不是为了突出性能，而是考虑到油耗，顺便兼顾动力而已。
整车中低速行驶时由电动机驱动，电动机特点就是扭矩平台宽泛，低转速也可以获得良好的扭矩。而且电机转速明显高于发动机，因此电动机可以不用变速箱直接驱动车轮。中低速行驶时发动机不工作，即使启动也只是驱动电机发电，发电来供应驱动电机工作。只有车速提升后才由发动机驱动车辆， 因为中高速行驶时发动机发电驱动电机工作是不划算的，能量经过两次转换利用率低，远远不如发动机直接驱动车轮利用率高。
可以看到如果汽车没有变速箱，那么就要具备电机去动系统。中低速由电动机驱动，代替变速箱1-6挡，高速则由发动机直接驱动主减速器，代替7-8挡。
