秒變"小博士" 發(fā)動(dòng)機(jī)功率扭矩十問(wèn)十答

知道了這些知識(shí)，你就不能算是發(fā)動(dòng)機(jī)方面的小白了。

●  功率和扭矩分別代表什么意義？

功率英文是Power，決定了能跑多快。扭矩英文是Torque，決定了提速有多猛、能爬多陡的坡。

把汽車比喻成大牲口，功率是它“干活的能耐”。扭矩是它干活時(shí)的力量。在評(píng)判一匹牲口的體力狀況時(shí)，要綜合考慮。干活慢或者力量小的牲口都不是好牲口。

再用人打個(gè)比方，僅僅扭矩大的車就好比某些籃球中鋒，比如奧尼爾（他的確有個(gè)外號(hào)叫做‘Diesel’，柴油機(jī)），舉手投足都充滿力量，但是速度慢功率不一定大。而扭矩不大但是功率十足的車就像一些勤快的不知疲倦鋒衛(wèi)球員，比如科比。

●  能不能說(shuō)得再直觀點(diǎn)？

把汽車比喻成一匹正在干活的馬，能量來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)如同馬的心肺系統(tǒng)。

扭矩可以相關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)一口能吞多少油氣，好比一匹馬每一次呼吸能吸入多少空氣，一口吸得多，產(chǎn)生能量多，力量大，扭矩就大。

功率可以相關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)一定時(shí)間總共能吞多少油氣，好比一匹馬一段時(shí)間的過(guò)程中一共吸進(jìn)了多少空氣，一定時(shí)間吸入得越多，能干的活越多，功率就大。

●  扭矩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有什么關(guān)系？

繼續(xù)剛才的比喻，轉(zhuǎn)速可以比喻為馬的呼吸頻率。發(fā)動(dòng)機(jī)有可能在比較低的轉(zhuǎn)速下扭矩就很大，因?yàn)榈娃D(zhuǎn)速并不影響它大口吞油氣，就好比馬可以慢慢但是很深地呼吸。

隨著呼吸越來(lái)越快，每口吸入的油氣濃度也是增大的，爆發(fā)的力量也會(huì)增大，即轉(zhuǎn)速增大，扭矩增大。但快到一定程度，每口吸入的油氣量也不會(huì)再增大了，于是扭矩就不再增大。轉(zhuǎn)速太快，每口吸入量反而會(huì)減少，于是扭矩就下降了。

●  功率和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有什么關(guān)系？

功率在大部分時(shí)間內(nèi)都是隨轉(zhuǎn)速增大的，因?yàn)椋和逃蜌饪偭?每口吞的量×吞的頻率在每口吞的量增大和基本穩(wěn)定時(shí)，頻率決定著總量，所以轉(zhuǎn)速越快功率越大，就好比馬急速喘氣，一定時(shí)間內(nèi)呼吸的總量肯定能增加。即便是每口吞的量開(kāi)始下降了，抵消不了頻率上升的作用，功率仍然是上升的。轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，等轉(zhuǎn)速的貢獻(xiàn)比不上每口吞的量減少的損耗時(shí)，功率也就開(kāi)始下降了。相當(dāng)于這匹馬喘得太狠，已經(jīng)維持不了速度了，要吐白沫了。

●  功率和扭矩有什么關(guān)系？

根據(jù)上面的公式：吞油氣總量=每口吞的量×吞的頻率

我們可以得到這樣的公式：功率=扭矩×轉(zhuǎn)速

相互關(guān)系如此，考慮單位的話還要加常數(shù)。

●  為什么柴油機(jī)扭矩大？

左邊的汽油機(jī)有火花塞 右邊的柴油機(jī)有噴油嘴

相比汽油，柴油不容易點(diǎn)燃，所以柴油機(jī)采用的是“壓燃”，先用活塞把空氣壓縮（有些柴油機(jī)壓縮比能達(dá)到20：1）然后往高溫高壓的空氣里噴柴油就燃燒了。由于壓力大，可燃的混合氣量大，所以力量大，也就是扭矩大。（好比上面那匹馬吸了一口超高濃縮氣）。

而汽油機(jī)采用的是“點(diǎn)燃”，先用活塞把油氣混合氣壓縮（為防止壓力過(guò)高汽油直接燃燒，壓縮比一般只有10：1左右），然后火花塞點(diǎn)火，燃燒做功。由于氣體密度沒(méi)那么大，所以爆發(fā)的力量也就沒(méi)柴油機(jī)那么大。知道為什么奧尼爾外號(hào)叫“柴油機(jī)”了吧，柴油機(jī)力氣大。

●  為什么柴油機(jī)扭矩大提速卻不快呢？

康明斯QSK95型船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，16汽缸，排量95L，最大功率4000馬力，最大扭矩16000Nm，可以給英國(guó)的3500棟房屋供電。

既然扭矩決定了加速能力，那為什么柴油機(jī)扭矩大，普遍來(lái)看，提速卻不占優(yōu)呢？這是因?yàn)椴裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比大，活塞行程也就比較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)速上升的太慢了。扭矩大了確實(shí)有助于提速，但是轉(zhuǎn)速提得慢，讓扭矩發(fā)揮出來(lái)用的時(shí)間太長(zhǎng)，提速就快不起來(lái)。柴油機(jī)的大扭矩主要表現(xiàn)在能負(fù)重爬陡坡。因?yàn)椴裼蜋C(jī)轉(zhuǎn)速上限不高，所以它的功率相對(duì)也比較低。以上都是指?jìng)鹘y(tǒng)概念的柴油機(jī)的特點(diǎn)，由于新材料新技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)在柴油機(jī)進(jìn)步顯著。

●  為什么柴油機(jī)比較省油？

柴油機(jī)的發(fā)明者魯?shù)婪?迪塞爾。柴油機(jī)生來(lái)就是吃粗糧干重活的，早期柴油機(jī)甚至可以燒煤粉。迪塞爾甚至為此受到石油公司的威脅。最根本的原因是，一升柴油的熱值有9000多大卡，汽油只有7000多。在發(fā)動(dòng)機(jī)功率和效率相等前提下柴油機(jī)肯定油耗比較低。此外由于壓縮比大，柴油機(jī)普遍的轉(zhuǎn)化效率也比汽油機(jī)高，省上加省。

●  渦輪增壓為何能增大功率和扭矩？

我們?cè)谇懊姘l(fā)動(dòng)機(jī)和馬的比喻中，一直在提到一個(gè)事情：吸入的空氣量。如果其他條件不變，增加每一口吸入的空氣量，那么一定時(shí)間內(nèi)的總量也會(huì)增加，扭矩和功率不就都增加了嗎？

怎么達(dá)到？把進(jìn)入的空氣壓縮。壓縮空氣的動(dòng)力從哪里來(lái)？用排出的廢氣“吹”出來(lái)。一根軸，兩邊各一個(gè)渦輪，一邊用廢氣帶動(dòng)，一邊把壓縮空氣“吹”進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，這就是渦輪增壓系統(tǒng)的基本原理。除了廢氣渦輪增壓,還有機(jī)械渦輪增壓,直接利用發(fā)動(dòng)機(jī)輸出帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)。

●  怎么根據(jù)功率扭矩?cái)?shù)據(jù)挑選汽車？

此車最大扭矩220Nm（1500~3600r/min），最大功率約95kW（4800r/min），我們可以初步判斷這是一款1.5左右可能帶渦輪增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)。

首先要會(huì)看發(fā)動(dòng)機(jī)特征曲線圖（就是那幅斜斜的畫(huà)了個(gè)叉子的坐標(biāo)圖），還要確定自己的需求，兩相結(jié)合來(lái)挑選。具體如何分析發(fā)動(dòng)機(jī)特征曲線，我們下次接著聊！