渦輪發動機1700轉

Jacky--Cheung


其主要原因就是為了提升車輛的加速能力。

為了搞清楚這個問題,我們還需要知道一個概念值,汽車發動機扭矩和功率。

發動機扭矩是指發動機加速能力的具體指標,是指活塞在氣缸裡往復運動一次所做的有用功,單位是牛米(NM),一般情況下用T表示。汽車發動機扭矩直接體現為車輛的加速能力,發動機扭矩越大,車輛的加速能力越好。

發動機功率是指發動機做功的快慢,單位時間內所做的功被稱作發動機的功率,一般情況用P來表示。發動機扭矩和功率滿足下列關係式:

T=9550*P/Ne

其中,Ne表示發動機轉速,當發動機功率一定時,發動機轉速越高,扭矩也就越小。對於發動機來講,如果排量一定,單位時間內所做的功肯定有一定限制,所以,發動機扭矩隨著轉速的升高,扭矩值會出現降低的情況。

發動機轉速為何調校至4500rpm以上呢?

好多人都有疑問,發動機扭矩表示車輛的加速能力,發動機扭矩越大,對應的加速能力也就越好,如果發動機轉速始終維持在4500rpm以下,是不是車輛的加速能力會更好呢?

上述情況,想法是好的,但並不是很現實,主要是由於車輛在實際行駛時,除了發動機以外,還有變速器,變速器的作用就是改變發動機的轉速和傳輸至車輪的扭矩值。變速器都是由各個檔位組成,每個檔位對應不一樣的傳動比,當速度相同時,傳動比i越小,對應的發動機轉速也就越小,變速器對發動機的扭矩增量值越小。

Twheel=Tengine*i*k

所以,如果變速器在1擋,發動機轉速處於6000rpm,而當變速器處於2擋,發動機轉速下降至4500rpm,雖然發動機輸出扭矩值較高,但是發動機傳輸至輪胎的扭矩值較低,車輛的加速加速能力下降。如下圖所示:

所以,當變速器在升檔的時候,發動機轉速下降,由於變速器傳動比降低,直接導致發動機傳遞至車輪的扭矩值也會降低,車輛的加速能力自然而然也會下降,為了儘可能壓榨發動機的性能,必然需要把發動機轉速提升的很高,充分利用發動機在換擋前、換擋時、換擋後轉速,提升車輛的加速能力。


汽車概況


功率、馬力、扭矩,三者關係濾清之後答案會很清晰。

首先說明發動機的最大扭矩為什麼會降低:發動機轉速指一分鐘內點火做功的次數,四衝程發動機的每一次做功都需要完成【進壓爆排】四個動作,每個動作當然都需要時間。那麼發動機一分鐘內運轉3000次比運行4500次,每一次運行的時間都會更長,反之轉速越高則每一次做出四步動作的時間則越短。

留給四個動作的第一步進氣的時間也會縮短,進氣時間短則會導致進氣量的縮小,進氣量一定程度決定了發動機的噴油量,燃油與空氣的同步降低則會降低燃燒產生的熱能總量;能量守恆定律是無法改變的,簡而言之是消耗多少燃料就能釋放多少能量,在高轉速時燒的油變少則產生的熱能降低,降低的熱能實際就是轉化後的扭矩。

從這一角度分析也許會認為超過最大扭矩轉速後的高轉速已經沒有價值,但是別忘記轉速決定噴油量。在4500轉時噴油量開始減少,假設每升100轉減少5%;但是轉速的上升還會加大吸氣負壓,進氣量整體還是上升的過程中,這種解釋也許會有些難以理解,舉個例子。

  • 擰開水龍頭放水,一分鐘可放出一升,這一階段持續放水等於發動機的1700-4500轉之間的穩定扭矩輸出。

  • 超過4500轉後水龍頭的出水量逐漸增加,一分鐘可放出1.1~1.5升水;但是此時水箱被戳了個小孔,一分鐘會流走0.01~0.1升水。

  • 在這種狀態下水箱內的水還會以【(0.1~0.5)-(0.01~0.1)】速度增加,只是增加的速度變慢了而已。

回到發動機峰值扭矩:超轉速後增長的扭矩減去一定因進氣量減少的比例等於增長的部分,簡而言之超轉速後動力仍然會提升;在峰值扭矩區間可理解為“大長腿慢慢的跑”,超過峰值扭矩後的轉速等於“小短腿快速的倒騰”,只要倒騰的速度快反而能超越大長腿,這是基數與頻率的關係。

扭矩大小影響功率,轉速也會影響功率,功率可轉換為馬力。

常用單位米制馬力的概念為1PS可驅動75公斤物體以一米一秒的速度運動,在物體重量不變的前提下馬力越大則加速越快且車速越高,所以汽車需要大馬力。而馬力的計算公式為【PS=(rpm×N·m÷95949)×1.36】,這一公式說明了扭矩與轉速對馬力的重要性。以某2.0T發動機作為參考:峰值扭矩400N·m(1700-4500轉持續輸出),在4500轉之後扭矩線性下滑,只5000轉時為370N·m、5500轉時為350N·m,不同轉速區間的輸出馬力分別如下。

  • 4500轉輸出馬力為256.36PS

  • 5000轉輸出馬力為263.48PS

  • 5500轉輸出馬力為274.16PS

從這三組參數可以得到明確的答案了,超過4500轉後的發動機依靠高轉速仍可以提升扭矩,只是比峰值扭矩小一些但依靠提高一分鐘內運轉的速度,以單次低熱值輸出積少成多的方式實現超越,這就是超轉速後仍需要更高轉速的原因,超過後的某一轉速節點會實現最大功率,功率×1.36則為發動機的最大馬力,懂了吧。

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天和Auto


4500轉以上幹什麼?這個轉速以上可以獲得更大的加速度,誤區還是在於扭矩決定加速度,扭矩決定加速度是一個誤區,很多朋友都被迷惑;發動機的輸出功率決定加速度(並非極限功率),而發動機某時刻的輸出功率其實與轉速、扭矩都是有關係的,某轉速下的高扭矩、可以獲得更高的功率,並獲得更大的加速度;同理扭矩即便不大、但足夠高的轉速,同樣是可以獲得更大的輸出功率、並獲得更大的加速度!

重點在於輸出功率決定加速度,而並非是所謂的扭矩,比如高扭矩、低轉速的拖拉機,為什麼加速度不行?因為扭矩*轉速所獲得的功率不夠,輸出功率低、加速度肯定低,談加速度要同時思考轉速、扭矩!

功率=(扭矩*轉速)/9550

上面這個公式相信朋友們都清楚,下面鄙人推導下功率與加速度的關係,只要證明輸出功率決定加速度(瞬時功率、非極限功率),那麼這個問題就容易解釋了,也就能證明4500轉以上是有實際意義的!

設:功率為P、牽引力為F、速度為V、加速度為A、車重為M。。。

公式一:P=F*V

公式二:F=M*A,這倆公式應該是高中物理上的內容!

咱們把公式二、代入公式一,可以獲得公式三如下。。。

P=F*V=M*A*V,即可推出A=P/(M*V)

鄙人推導到這一步,是不是已經論證了加速度是由發動機瞬時輸出功率來決定的(非極限功率)?所以4500轉以上是不是有意義?當然有意義了,因為更高的扭矩、可以讓發動機獲得更大的功率,並獲得更大加速度(此處可證明高扭矩的確可以提高加速度,但是相對的,還需要轉速進行配合,高扭、低賺的拖拉機、加速度同樣很差,所以知道輸出功率有多麼重要了吧?

4500轉以上是什麼情況呢?

鄙人寫問答喜歡舉例子、喜歡帶入實際的數值進行對比;那麼鄙人假設某車4500轉時、可以獲得350nm的峰值扭矩(地板油狀態,不考慮擋位的影響、便於看懂);那麼此時到底可以輸出多少功率?

功率=(350NM*4500轉)/9550=165千瓦

165kw就是、峰值扭矩下、4500轉時輸出的功率,這時候扭矩的確最大、但加速度並不是最大,上文已經證明發動機的輸出功率(非極限功率)決定加速度,所以某轉速下的大扭矩只是為了獲得更大的功率罷了(可以簡單理解成功率決定加速度,但扭矩大小可以決定功率的大小,非要理解成扭矩決定加速度、也不算太錯,但不標準、不正式),所以我們繼續去拉高轉速,其實可以獲得更大的功率、並獲得更大的加速度!


當然問題中也提到了:隨著轉速上升、動力減小?鄙人在這更正一下,隨著轉速上升、減小的並不是動力、而是扭矩,而功率並不會隨著轉速上升而減小,反而會增大;而用扭矩表示動力是不準確的,而是應該用功率來表示車輛的動力才嚴謹(科學道理)!既然問題中提到了6500轉(峰值轉速),各位有都知道隨著轉速上升、扭矩突破最大值後會逐漸降低,那麼假設6500轉時、扭矩下降至300Nm!

功率=(300Nm*6500轉)/9550=204千瓦

寫到這,是不是一切都明朗了呢?當在4500轉時(地板油),發動機的確獲得了峰值的扭矩350nm,可此時轉速不夠、所以發動機不能獲得最大功率,只有165Kw;而當發動機轉速飆到6500轉時,扭矩雖然降低至300nm(或許會更低、但也沒事,轉速以千為單位),可還能憑藉高轉速、爆發極限功率204Kw;根據上述那三個推導公式,我們有理由相信發動機在輸出204Kw時所獲得的加速度,是大於發動機輸出165Kw的,所以無論是自吸、亦或者是渦輪增壓車,峰值轉速下的加速度最大(也可以理解成破紅線、接近斷油時)!


這就是為什麼賽車比賽中,車手升擋、都選擇逼近紅線區域升擋,因為此時獲得的加速度是最大的、也等於壓榨掉了發動機所有性能(其二確保升擋後轉速掉落至優勢扭矩區間),沒聽說賽車手升擋在最大扭矩轉速下吧?為什麼呢?道理很簡單,因為最大扭矩下的轉速並沒辦法獲得最大加速度,因為轉速不夠、輸出功率不夠,所以加速度達不到最大化;所以您說這峰值扭矩轉速以上的轉速,有沒有實際意義呢?

當然是有意義的,只不過對於咱們日常行車而言、意義不大,誰也不能在擁堵的市區道路把轉速飆到6500轉吧?所以絕大多數車友、沒有體會過峰值轉速下、釋放出峰值功率所帶來的強大加速度,所以很多朋友還在天真的以為扭矩決定加速度,拉拉紅線、自然就能領略到功率的魅力,功率就是王道!而如何能在更低的轉速下、獲得更大功率,就成了稱王的最關鍵因素;而扭矩的大小、就是這個影響輸出功率最關鍵的點!對比下方兩組等式。。。

功率1=500NM*2000轉

功率2=300NM*2000轉(同為地板油)

兩者轉速一樣、誰加速快?肯定是功率一獲得的加速度大,為什麼?因為它有500nm的輸出扭矩?表面看來是在比扭矩(扭矩決定加速度的說法就是這麼來的),實際上還是在比功率罷了;功率1遠大於功率2,所以這才是功率一加速度大的原因,因為同轉速下的輸出扭矩更大、所以輸出功率更大,因為同轉速下的輸出功率更大、所以加速度更大!寫到這各位應該能捋順清楚扭矩、功率、極限功率、極限扭矩的關係了吧?
其實這也是為什麼渦輪增壓車、加速度猛的原因,表面上看是因為扭矩大(不過參數表上的都是極限扭矩),所以造成了扭矩、決定加速度的假象,實際上是因為渦輪增壓車、可以在低轉速下釋放更大的扭矩(對比自吸),更大的扭矩乘上轉速其實就是更大的功率,而低轉速下釋放更大的功率,才讓渦輪車在起步、初段的加速度更猛烈,就像上面那兩組等式的例子一樣,同兩千轉,一個300nm、一個500nm的扭矩,肯定是500nm加速度快了,為啥因為獲得的輸出功率更大;所以記住一點,表面上看在比扭矩,可扭矩能離開轉速麼?所以乘上轉速就是功率,所以比得其實還是功率、只不過只是某一時刻(轉速)的功率罷了!


所以1700-4500轉(扭矩平原)、可輸出峰值扭矩,此時扭矩最大、但功率不是最大,所以此時車子的加速度並不是最大(當然信奉扭矩的鍵盤、無駕照人士會認為此時加速度已經是最大了),而繼續提高轉速至6500轉、雖然扭矩下降,不過多了兩千轉;扭矩與轉速的乘積不降、反增,從而輸出最大加功率(假設這是峰值轉速)、並獲得最大加速度;可能會有朋友難以理解(畢竟扭矩決定加速度的梗、已經存在多年),但只要明白最大扭矩、最大功率都是死的東西,而發動機能輸出的扭矩、能輸出的功率才是活的,輸出扭矩大、對輸出功率有影響,但還要看轉速,拖拉機典型的高扭矩而低轉速,它快麼?同理,沒有高扭矩、但能拉高轉,同樣能獲得高輸出功率、並獲得高加速度;比如F1賽車,一般在400nm左右的最大扭矩、是不是和ATS很像?但加速度為什麼比ATS高那麼多?所以4500轉以上、是為了獲得更大的輸出功率、並獲得更大的加速度,所以是有意義的!


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