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輪圈尺寸影響汽車性能嗎?

汽車輪圈。(攝影/李奧)
汽車輪圈。(攝影/李奧)

編譯/玉山
若是您嘗試升級改裝愛車,第一個也是最簡單的升級,就是換輪圈(又稱鋼圈、輪轂),但是它對加速度和整體性能,有什麼影響?

你可能經常看到一些汽車,例如,福斯汽車、奧迪A4,車身比一般正常汽車要高,它們所用的輪圈,比正常的看起來要大很多。從美學上講,更換輪圈,可使外觀更富侵略性,這是完全可以理解的。

但是,加大輪圈尺寸,對於改變汽車性能,會產生什麼樣的影響?對汽車在0~100kph(公里/小時)的加速性能,有沒有改善? 

首先,讓我們看一下車輪動力學的基本原理。

要使車輪旋轉,需要扭力推動輪軸,我們可以使用車輪半徑和車輪切向力,來計算出需要的扭力。

我們可以將扭力值視為一個常數(假設汽車引擎產生穩定的扭力),因此這意味著,如果車輪半徑發生變化,則來自車輪的驅動力會發生變化。

我們以1.6升福斯Goft GTI裝配15英寸車輪為例,它產生的最大扭力輸出為35.7kg.m。假設在兩個車輪之間平均分配(每個輪子17.8kg.m)和不考慮傳動效率的影響,所有動力都用在車輪上,則計算得出的驅動力為460 N左右。當車輪直徑增加到19英寸的車輪,計算後驅動力將減少到360 N。

牛頓第二定律規定,施加在物體上的力,等於其質量乘以其加速力。因此,增加車輪尺寸,將減少傳送到車輪的驅動力,最終導致汽車加速力減少。

以上都是假定所有其他組件(如引擎等)都仍然使用原廠配件,它們是為原廠的標準車輪尺寸設計的。在增加車輪尺寸後要達到同樣加速,引擎必須更加努力地轉動車輪,因此油耗也將受到影響。

《Car and Driver》雜誌曾經進行了一次有趣的測試,以證明輪圈尺寸對福斯Golf的加速度有多大影響。該汽車經過了不同尺寸輪圈測試0~100kph的加速時間,輪圈尺寸為15英寸時,只需7.6秒。當輪圈增加到19英寸,加速時間增加到7.9秒。以0~160kph的測試,也得出同樣的結果,確定了大尺寸輪圈會降低汽車的加速性能。

由於汽車速度表和齒輪傳動裝置,都是標準輪胎直徑而設計,因此,增加輪圈尺寸,輪胎的厚度必須減小,以保持整體直徑不變,才可免於重新調校汽車。這也代表輪胎胎壁必須更加堅固,才能承受轉彎時施加力的側向力,但這會降低行車的舒適性。

還有,增加輪圈直徑,通常也會增加寬度,從而使輪胎與道路之間的接觸面變大,達到增加抓地力的目的。需要注意的是,增加了摩擦力,會使汽車更難駛過彎角,車身側傾度將大大增加,因此需要加強懸吊系統而保持汽車的穩定性。

操作性能也會隨車輪尺寸而變化,較小直徑的輪圈將使操作更簡潔,因為車輪的每次旋轉覆蓋的距離更短,而更大、更寬(更重)的車輪,有可能導致轉向不足,增加操縱的難度。

所以,你要追求美學還是性能?◇