# 終結謬論 – 談輕量化飛輪的利與弊
圖/文:TAG Engineering
談輕量化飛輪之前,先來解釋飛輪的作用。
飛輪位置在曲軸箱外,連接著曲軸末端與曲軸同步轉動。目的是儲存曲軸轉動的能量,如此,在離合器接觸飛輪的時候,就能夠將引擎的動能傳送到其他的傳動機構 (變速箱、傳動軸、輪軸、輪胎)。
以車輛靜止狀態時來說,越重的飛輪能夠儲存越多的動能,因此在接觸離合器之後能夠維持更多的慣性來維持引擎的轉速,使引擎在車輛起步時不至於轉速降低太快而熄火。
輕量化飛輪,目的相當簡單,減輕曲軸轉動時所負擔的重量。這樣一來,引擎的反應變得更好,轉速爬升與降低的變化更快。輕量化飛輪所帶來的優點,和車輛其他動力系統中的輕量化零件相同:引擎負擔減輕、轉速反應更快。這使得引擎可以在更短的時間內達到更高的轉速 (引擎動力輸出峰值的轉速帶)。
離合器機構分為純競技搭配以及街車改裝:
- 純競技:
- 目的很簡單就是要非常優異且直接的動力輸出以及轉速反應,所以都會搭配單質飛輪加上沒有減震機構的多片離合器 (咬合力道更強),這樣的搭配由於飛輪以及離合器片都沒有減震機構,所以變速箱在接合或是慢速甚至怠速時會出現很特殊的聲響。
- 街車改裝:
- 一般非純賽道用途的改裝觀念上,不管是飛輪或是離合器片一定要有一方擔任減震,確保接合時不易熄火以及運轉平穩性,而雙質飛輪因為採雙質量設計在重量上先天並沒有優勢,所以我們採用單質式飛輪,並且指定搭配有減震彈簧的 M20/M30 離合器片組,如此一來可以讓飛輪有優異的輕量化幅度,並且不會對日常用車帶來任何接合上或是寧靜度的困擾。
缺點呢?由於輕量化飛輪儲存的動能較少,因此和較重的飛輪相比,在離合器脫離接合時的瞬間轉速會下降的比較快,驅使車輪從靜止到滾動所需的最大靜摩擦力突破需求也會比較少。但這對性能並沒有負面影響,不過需要起步時需要更準確的控制油門與離合器、換檔速度也必須加快。除此之外,並沒有其他能夠帶來的損害。
嗯?是否少說了一樣?沒有。
如果你沒有純賽道車手般的熱血跟純熟的離合器收放技巧,比起輕量化飛輪,也許你更不適合的是純賽道競技用的多片式離合器,也就是說,如果真要說離合器機構的改裝帶來的操作影響差異,多片離合器遠大過輕量化飛輪。
我們賦予街車用的改裝配置將會讓你有意想不到的體感,且不需要改變駕駛習慣,並且不會為你的機組件帶來任何負面的影響。在我們全球使用者的滿意度上可以直接獲得證實,過去數年來我們的輕量化飛輪已經獲得全球眾多用戶的一致推崇。
關於輕量化飛輪掉尾速以及所謂降低慣性失去扭力?
“輕量化飛輪會掉尾速,或是飛輪太輕會失去扭力” 這個都市傳說一直流傳在車友之間。但其實影響車輛動力的因素有很多,而飛輪的重量並不在這些因素之中。很多提出換裝輕量化飛輪之後掉尾速的人,都無法提出他們掉尾速與飛輪之間直接的關聯。
要釐清觀念,我們首先要解釋決定車輛加速的關鍵:引擎動力、變速箱齒比、終傳齒比、車輪尺寸。
在引擎動力足夠的情況下,引擎轉速在通過變速箱之後,會因為各檔位及終傳齒比而縮小或放大,經過轉換的之後的動能成為了車輪實際的運轉速度,車輪轉動的速度以及力量影響了最終的車輛速度,而直接固定在曲軸末端的飛輪無論輕重大小或是任何形式的改變都不可能運轉的比曲軸快或是慢,所以他也不可能影響變速箱或是其他傳動機構的運轉速度。
除去外在變因例如空氣阻力、車重、傳動損失、路面摩擦力、道路坡度等等,假設一台車在輪胎為 17 吋的情況下,引擎於五檔齒比 1:1 終傳 4.4:1、轉速 7,000RPM 時能達到極速 240 km/h,注意到了嗎?在整個引擎輸出動力傳送至車輪的過程中變因條件並不包含飛輪的重量。
看到這裡大概已經有人理解的出來了:慣性大小跟速度一點關係也沒有。
飛輪的重量不會改變引擎本身提供的轉速、不會影響變速箱齒比、不會影響終傳齒比、不會影響車輪轉動的質量速度。以上面的例子來看,即使引擎轉速達到 7,000RPM 的時候,飛輪也不會因為重量與慣性大而轉得比曲軸更快,輕量化飛輪同理。既然轉速沒有變化,何來影響車輛極速呢?
所有傳動機構除了變速箱外還包括了中央傳動軸、後差速器、地軸、軸承、鋁圈、輪胎等所有會跟著車輛行駛而旋轉的零件。所謂的慣性質量是傳動系統中所有零件的加總、依照能量守恆定律、這些東西都會在接合後互相傳遞並且累積慣性質量、而這些慣性質並不會因為單純的飛輪減輕而變少,所以跟扭力完全沒有關係。
越重的慣性裝置所能夠儲存的動質量越多,但是也需要更多的運轉能量來推動 (就是所謂的動力傳遞耗損)。而較輕與較重的飛輪所存在的慣性差異只有在離合器片脫離或是接合的瞬間才會出現、而這個差異也僅僅只有影響離合器接合時帶動車輪突破最大靜摩擦力所需的能量以及脫離接合時降低的引擎運轉速度。
較輕的飛輪直接減輕了曲軸本身的旋轉質量,同時也減少所需的慣性驅動能量從而達到減少動力傳遞流失的效果。
那為什麼有人改裝輕量化飛輪以後真的尾速降低了?如同上面所說的眾多外在變因,其駕駛者技術、換檔的轉速區間等等。這些複雜的因素都可能影響車輛實際的最終末端速度,如不檢討其他變因造成的影響,單方面的將極速降低的原因歸咎在輕量化飛輪上是一種謬誤,更是一個天真的思考方式。
或許,在減輕了一點重量以後,整體馬力重量比有所改進的情況下,極速還應該要上升一點點呢。
下圖為 BMW 當年 F1 賽車引擎所使用的飛輪以及離合器組。該飛輪重量僅僅只有 800g,假使極速會因為飛輪的慣性不足而降低,那 F1 賽車的飛輪小成這樣,是否就完全沒有極速也沒有扭力可言了呢?我們確信所學的賽車工程以及全球的職業工廠賽車技師所具備的專業知識,至少這些不會成為一個都市傳說。