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變速系統是人類偉大的發明,從第一輛汽車開始,聰明的發明家及工程師便不斷創造各種不同的變速系統。也正因如此,引擎的動力也才得以適時的發揮,車輛的性能才得以突破。

來自BMW的水平對臥雙缸引擎透過變速箱與傳動軸連接。



IDEAL ENGINE概念

IDEAL ENGINE翻成中文便是完美的引擎,這個概念便是變速箱的源頭。為什麼這麼說呢?若沒有變速箱,單只有引擎是不完美的。在動力之心系列文章當中,我們曾經討論過引擎的馬力輸出曲線,一顆引擎的馬力輸出基本上會隨著轉速上升,直到最大馬力出現之後,曲線又會下降。

2020 BMW S1000RR之動力實測曲線圖。

若沒有變速系統將曲軸的輸出經過減速之後,直接從輪胎輸出,那麼引擎轉速便會跟著速度開始上升,車速必須到達很快的速度,才有可能產生較高的動力輸出。如此一來,一台搭載有600c.c.引擎的車輛,在低速時,引擎可能只發揮了150c.c. 的加速能力。因此,對於車輛而言,一顆完美的引擎必須在各種車速都能發揮最大馬力來進行加速。也就是說,若想要以這個引擎的最大馬力來作動力輸出,那引擎轉速必須是固定的,在此轉速的前、後,馬力都不會是最大值,既然每段車速都有相對的引擎轉數,那麼最大的馬力輸出也是固定的。

若沒有變速箱的設計,就算是一台600c.c.的仿賽也無法盡情發揮動力。



工程師所想出的解決方案便是改變每個速度之下,傳動系統的減速比,使車輛有多個減速比(多個檔位)供車輛或是騎士在不同車速與情況下做選擇。這個可以改變減速比的機構,便是我們所稱的變速系統。在車輛低速行駛時,便選擇採用較大減速比的檔位,而引擎將在較高的轉速域運轉,進而輸出大扭力。當引擎轉速過高,馬力輸出開始下降時,時速不再提升,則更換檔位,採用較小的減速比,讓速度可以再度提升。

引擎之後,緊臨著就是變速箱,圖中便是BMW的齒比固定式變速箱。

在加入變速箱之後,引擎便可以在各車速以接近最大馬力的動力來作輸出,或是以需要的馬力來作輸出。這也大概就是為什麼,我們經常會將變速箱包含在引擎之內,一起統稱為「動力系統」。



變速箱的細部結構與變速原理,請見下一頁

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