有网友提了这么一个问题:涡轮增压发动机在1500转-4000转之间可以输出最大扭矩,那4000转以上的转速还有什么意义呢?
其实这个问题的误区就在于过分强调扭矩,而忽略了功率的重要性了。
扭矩是个非常形象的概念,直白点说它就代表发动机做功时产生的力气有多大。而功率代表单位时间内发动机做功的次数。比如两辆车拔河,如果地面摩擦力足够大,两车都不会打滑,那么肯定是谁扭矩大谁赢。如果地面摩擦力不够大,车轮会打滑,那结果就不一定了。
对于一台四缸四冲程发动机来说,曲轴每转动一圈,发动机对外做功两次。假如这台发动机在1500转-4500转可以输出350牛米的扭矩,6000转时可以输出286牛米的扭矩。那么我们可以得出下列结论:
发现问题了吗?6000转/分的情况下虽然输出扭矩才286牛米,远不及1500转-4500转时的350牛米那么高,但是架不住人家转速高啊,转速高做功的频率就高,做功频率高那么单位时间内输出的动力总和其实是更多的。所以说别看过了4500转以后发动机扭矩下降了,但是由于做功频率提高了,发动机实际输出的动力仍然在增长。
上面这张图就是发动机的外特性曲线,意思就是把一台发动机放在试验台架上,然后把油门踩到底,检测不同转速下的输出扭矩、功率,然后用图标反应出来。从图中可以看到,在转速达到4500转的时候发动机扭矩开始下降,但是扭矩下降的速度比转速攀升的速度小,所以总动力(也就是功率)其实仍然在继续攀升,直到转速到达6000转/分时,扭矩下降幅度增大,实际功率才开始下降。
所以说涡轮增压发动机虽然最大扭矩转速区间可以输出非常高的扭矩,但不代表这个区间内动力就是最好的,因为随着转速继续攀升,扭矩虽然降低了,但是单位时间内做功频率却提升了,因此实际动力还是在升高的。所以你看那些涡轮增压的自动挡车,在全力加速的时候变速箱都会把转速拉高到最大功率转速附近才换挡,而不是最大扭矩转速结束后就换挡。而且最直观的例子就是F1赛车,排量不大,但是马力惊人,其奥秘就在于超高的转速使得其单位时间内做功频率极高,因此才可以用小排量输出超大的马力。
其实涡轮增压发动机最大扭矩区间是可以人为设定的,家用车注重日常代步使用,最大扭矩转速越低越好,因为这样可以在日常用车中使用高档位低转速行驶,一来节约燃油,二来降低发动机的噪音和震动,同时还可以尽可能降低发动机的磨损。
但是对于赛车来说追求的是极限的动力性,所以更注重高转速下的动力输出,毕竟赛车在比赛过程中除了减速时要松一松油门,其他时间油门几乎都是把油门踩到底在拼抢,所以赛车最大扭矩转速区间反而是高了更好,因为高转速区间才是其常用转速区间。
因此家用车都喜欢使用小涡轮增压器,涡轮小更容易驱动,发动机1500转左右的废气量就可以推动涡轮全力工作了。但是转速升高到一定程度后增压器就供应不上足够的增压压力了,扭矩就会下降。
而赛车都喜欢使用大涡轮增压器,发动机转低的时候废气推不动,必须提高转速才行。比如一些性能车使用的大增压器,发动机转速必须达到接近3000转时废气才能驱动涡轮正常工作,这样在常用的高转速区间都有足够大的增压压力,发动机性能超强。
虽然增压器可以直接提升扭矩,但是扭矩大并不一定代表发动机动力性就一定大。只有充分了解涡轮增压发动机的动力特性,你才能充分发挥出发动机的潜力。
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