为何发动机最大扭矩输出会存在转速区间?
2022-08-29 08:43 艾森ECU升级(北京运营中心)
同样使用涡轮增压发动机,发动机的排量相同,甚至功率和扭矩都一样,为何耗油量却有很大的悬殊?这是个挺有趣的问题,撇开传动系统和整备质量的影响不谈,仅仅讨论发动机为何会有差异;解析这个问题就要从最大扭矩与其维持峰值的转速区间来分析了,这个参数可以作为帕努单油耗的参照之一。
300N·m 1500~4000rpm 300N·m 3000~5000rpm
理解两组参数的区别吗?
300牛米的意思是两大发动机做功转化出的最大扭矩是相同的,前面的发动机转速到1500转即可爆发最大扭矩,并且能持续输出到4000转;后者则为3000转才能爆发最大扭矩,但可以持续到5000转——前一台机器到4000转之后就会开始扭矩下滑,在4000~5000rpm区间的扭矩是低于第二台机器的,那么它该更费油还是更省油呢?这就要参考功率和驾驶习惯来分析了。
功率=扭矩×转速÷9549
这个公式要记住,功率直接决定车辆的加速能力和车速,功率可以理解为发动机每分钟做功输出的动量总和;功率乘以1.36约等于公制马力,1Ps的马力等于七十五公斤力,也就是能驱动75kg的物体完成每秒每米的运动。
所以功率越高加速能力就会越强,在车辆总质量(重量概念)不变的前提下、车速也会越高。
那么答案也就很清晰了,您开车的时候会频繁拉升到四五千转吗?作为驾驶风格比较剽悍的司机,其实也就是偶尔拉一拉高转速,只要扭矩基数足够大则两三千转也就够用了。大部分司机驾驶车辆的平均转速也就是2000~3000转,那么第一类发动机就必然更省油。原因在于1500转就能爆发300N·m,对应的功率和马力当然会更大。
反之第二台发动机到3000转才有三百牛米,在1500~3000rpm区间是要低不少的,标准大致会在180-290N·m之间波动;于是对应的功率和马力就会小一些,但面对相同的功率参数、同时在不懂这些参数真正意义的前提下,潜意识会认为这台发动机的动力不该弱。驾驶过程中拉升转速也确实能感受到强劲的动力,于是就会潜移默化地形成拉升转速加速的驾驶习惯,而转速越高油耗就会越高哦。
可以肯定,宽泛的最大扭矩输出转速区间更有利于日常驾驶,而且最大扭矩转速越低,车辆在日常驾驶过程中,直观的动力感受也会更充沛一些。这是因为发动机最大扭矩转速越低,那么日常驾驶过程中只需稍踩油门便可以让发动机达到最大扭矩转速,从而能让发动机输出最大扭矩带动车辆快速前进,而这个转速区间越宽广,车辆处于动力充沛的时间段也就更多,最直观的感受就是车辆有更多时候处在动力响应最好的状态,此时动力非常跟脚只要踩下油门就能获得不错的加速感受。
那又是什么原因造成发动机会产生这两种不同的扭矩输出特性?我们看到,拥有最大扭矩输出区间的发动机通常情况下都是些涡轮增压发动机,而最大扭矩出现在某个转速的情况都是在自然吸气发动机上非常常见,所以这两种不同的扭矩输出特性可以看成涡轮增压发动机与自然吸气发动机在最大扭矩输出特性上的区别。从最大扭矩输出特性上来说,涡轮增压发动机因为更有利于日常使用,因此它必然会成为技术进步的方向,自吸发动机虽然也有自身独特的魅力,但终究会因为技术相对滞后而被更新。
要了解为何会出现扭矩平台,首先要从发动机最大扭矩输出的条件开始了解。通常情况下,影响发动机扭矩输出的条件无非是进气量与喷油量,我们将影响发动机最大输出扭矩的因素简化后,喷油量与进气量只要足够大,那么发动机能够输出的扭矩就足够大。
因为现代发动机的喷油量通常由电脑根据进气量自动匹配,所以我们在这里主要讨论发动机的进气问题。自然吸气发动机的进气量主要由缸内负压与节气门开度决定,当节气门全开时,此时的进气量全部由缸内负压决定;但当节气门全开的时候并不意味着此时可以达到最大进气量,因为此时的发动机转速并不一定最大,所以并不能保证缸内会产生足够的负压吸入足够多的空气。于是,自然吸气发动机进入缸内空气的多少就与转速直接相关,当转速达到某个值后,进入气缸的空气量足够大,电脑匹配的燃油也足够多,这时混合气体被点燃后爆发的能量也就足够大,使得燃烧气体推动活塞的力量更大,进而使得发动机得到最大扭矩。
那么自然吸气发动机的转速继续攀升,为什么扭矩又会出现下降的情况?这主要受摩擦力以及缸内火焰传播速度的限制,当超过最大扭矩转速之后,扭矩的提升不如摩擦力提升的幅度大,而且此时进气速度较快,粗糙的进气歧管会影响该状态下的进气效率,所以发动机扭矩就会产生下降现象。那如果将进气歧管抛光,能不能获得更大扭矩?这种办法在高性能自吸发动机上比较常见,但这种办法对扭矩的提升也相对有限,因为汽油机缸内火焰的传播速度在30~60m/s,如果活塞往复运动的速度超过火焰传播的速度,那么发动机扭矩也不会因为转速的提升而提升,反而会因为转速过快导致火焰跟不上活塞运动速度而导致扭矩下降。正因为有方方面面的因素制约,所以它们共同决定了自吸发动机的最大扭矩只会在某一个转速出现。而涡轮增压发动机,因为涡轮起压之后可以让更多空气进入气缸,而且人们对增压值也可以进行控制,所以它可以在某个转速区间维持较为理想的进气量,从而使得发动机可以获得一个最大扭矩输出转速区间。
综上所述就能知道为什么会出现扭矩平台:
对于乘用车发动机,其转速范围较宽,如果要保证发动机在最大扭矩点有足够的增压压力,那么发动机在 额定转速就会出现过高的增压压力,这就会带来发动机过高的机械负荷和涡轮增压器的超速。 而如果只考虑发动机额定转速时的增压压力,则在低速时,增压压力会不够,不能保证足够的扭矩。 因此,基于这种矛盾,使发动机在某转速以上保持不变的增压压力是不错的选择。
那如何在发动机一定转速范围内保证增压压力不变呢? 旁通放气 当发动机增压压力超过一定值时,旁通阀开启,保证增压压力不变,所以就出现了在一定的转速范围内扭 矩不变的情况。
- 上一篇:汽车ecu的消亡,域控制器时代的到来
- 下一篇:汽车刷ecu改善动力不足,靠谱吗?