|
朋友們在買車之前，肯定都會查看車輛的動力參數,。對動力性有要求的小伙伴,，更是希望馬力、扭矩越大越好,。但當你面臨下面兩款車時,，怎么選？馬力和扭矩,，哪個更能體現動力性,？ 借這個問題,，小編特地邀請了專業(yè)的標定工程師,，跟大家聊聊： 功率、扭矩,、轉速這三個詞有什么意義,？ 如何根據參數,，選擇出適合自己的動力性需求的車？ 首先,，解釋下功率、扭矩,、轉速 這3個參數和汽車動力性之間的關系： · 最高車速由最大功率（馬力）決定 功率與車速存在以下關系： 一定功率下，隨著車速升高,，驅動力逐漸減小,，但是行駛阻力越來越大。當驅動力大小等于阻力時,，車輛就達到最高車速了,。 如圖所示：驅動力和行駛阻力的相交點即為最高車速點。功率越大,，相交點的車速越高,。一般汽車設計時，會盡量讓相交點的工況處于動力源最大功率點,。 · 任何車速下，加速度由當時的輸出功率決定,，而不是最大功率 假如忽略行駛阻力,，加速度與功率存在一個關系。因此如果車速確定,，加速度就跟功率唯一相關,。 · 只有扭矩大不能保證動力強,，還要看扭矩對應的轉速和轉速范圍,。 如果對應轉速不高，即使扭矩很大,，相乘得到的功率也不大,。另外，如果最大扭矩對應的轉速范圍窄,，只是某個轉速點扭矩大,，那么對動力性的影響也是較小的。 另外,，其實動力源扭矩大小跟動力性本身沒有直接關系。加速快慢是由輪端驅動力決定的，輪端驅動力的大小只跟功率和車速有關,，因此其實真正決定動力性的是功率,。 · 小結一下： 最大功率決定最高車速,。 任何車速下,，車輛的加速能力由當時的輸出功率決定。 只有扭矩大不能保證動力強,，還要看扭矩對應的轉速和轉速范圍,。 作為一般用戶，能完全理解這幾句話就相當可以了,，至少能夠做到不被廠家的宣傳數據所迷惑,。 但是作為喜歡刨根問底的“工程濕”，搞明白這些還不能滿足,，因為有些問題仍沒法解釋,，比如：
Part 1為什么相同參數的自吸發(fā)動機和渦輪增壓發(fā)動機相比,，自吸發(fā)動機的加速感受要比渦輪增壓強,？ 對于這個問題，有一個專業(yè)“到位”的表述： 動力性影響因素除了最大扭矩,、最大功率,、不同轉速范圍的扭矩和功率外，還有不同轉速不同扭矩下的扭矩響應速度,。 事實上,，對于日常駕駛工況，扭矩響應速度對動力性的主觀感受影響更大,。 下面問題來了： 什么是扭矩響應速度,？ 舉個極端的例子：假如一款車的發(fā)動機，在1000rpm~6000rpm轉速范圍內,，都可以輸出900Nm的扭矩,，很驚人了吧？ 但是如果告訴你，從踩下油門開始,，需要經過3秒時間發(fā)動機才能達到這個最大扭矩,，那這個驚人的900Nm還有用嗎？ 對直線加速可能還有些用吧,。。,。 當然,，前面假設的3秒的響應時間夸張了，實際渦輪增壓發(fā)動機0.5秒左右的延遲是有的,，視海拔,、氣溫、轉速等情況而定,，而這0.5秒體現到駕駛感受上,，影響就很大了。 又一個問題來了： 為什么自然吸氣發(fā)動機扭矩響應會比渦輪增壓發(fā)動機快? 這就要提所謂的“渦輪遲滯”了,。渦輪增壓機的原理簡單來說就是利用排氣的能量帶動渦輪旋轉給進氣增壓,，從而在排量不變的情況下增加進氣，提高功率,。
但是午餐沒有免費的，利用了排氣能量,，但是增加了排氣背壓,；增加了進氣，但是等待渦輪提速需要時間,。 下圖所示是兩種發(fā)動機的扭矩響應示意圖：
駕駛員踩下油門，VCU對發(fā)動機的目標扭矩如藍線所示,，理想的情況當然是發(fā)動機扭矩緊跟目標,，不大不小（這就是所謂的“跟腳”）,，但實際情況我們看到了： · 自然吸氣前半段響應快,，但是很快達到自己的極限了； · 渦輪增壓雖然最終能夠達到扭矩目標,、極限高,，但是中間經過了很長的響應時間。 大部分日常駕駛工況,，駕駛員不會把油門踩到底,，也就不要求發(fā)動機扭矩出到極限，這樣一來前半段扭矩響應快的自然吸氣發(fā)動機，就會帶來更加強烈的加速感,。 最后一個問題： 響應最快的是什么車呢,？ 扭矩響應最快的是電動車。 因為電機扭矩響應的速度大約在30ms（0.03秒）,，大約比發(fā)動機快10倍,！
順便再提一下混合動力汽車的一個優(yōu)點：我們常說的混合動力汽車的一個優(yōu)點是電機可以調節(jié)發(fā)動機負荷到最佳經濟區(qū)間,，從而減小油耗,。 這是從經濟性的角度，其實從駕駛性的角度,，混合動力汽車的還有一個重要優(yōu)點是扭矩響應快,。 快到什么程度呢？ 幾乎跟電動車一樣快,！ 因為當發(fā)動機扭矩響應速度跟不上指令時,，電機這時候可以進行補償，發(fā)揮其響應快的優(yōu)勢,。 例如插電混動汽車的動力系統(tǒng),，在并聯模式下，當駕駛員快速踩下油門,，發(fā)動機的扭矩響應無法快速跟隨駕駛員的指令時,，這時候電機就可以發(fā)揮其響應快的優(yōu)勢，補償發(fā)動機來不及響應的那部分扭矩,。
以上就是自然吸氣發(fā)動機扭矩響應會比渦輪增壓發(fā)動機快的原因了,。 關于渦輪增壓,，這里稍微再多講一點，為下一個問題做點鋪墊：我們已經知道渦輪遲滯了,，那怎么做可以減少遲滯呢,？ 方法1：減小渦輪慣量 方法2：增加排氣能量 我們要說的是方法2，增加排氣能量怎么增加,？當然是提高發(fā)動機轉速了,，這也就解釋了渦輪增壓發(fā)動機低轉速大扭矩不行的名聲。 如果你發(fā)現自己的渦輪增壓車總是不跟腳,，嘗試切到S檔,，絕對會發(fā)現跟腳的多，因為S檔會自動推遲升檔點,，讓發(fā)動機維持在高轉速,。 Part 2
為什么越野車基本都搭載大排量自吸或柴油發(fā)動機？ 有些人可能會疑惑：小排量高功率汽油發(fā)動機為什么不行,？發(fā)動機低速扭矩不夠,，我降擋還不行么？ 其實我們忘了動力系統(tǒng)中的一個小兄弟：離合器（或AT的液力變矩器）,。 離合器簡單來說就是連接發(fā)動機和變速箱的連接件,。 特別的只是，這個連接件可以處于3種不同的狀態(tài)：（1）脫開,；（2）接合,；（3）滑磨
越野車設計時需要考慮很多大負荷起步的工況,，起步過程的專業(yè)術語叫Launch,，這個過程離合器處于滑磨狀態(tài)。
Launch的控制原理是發(fā)動機根據駕駛員的扭矩需求調節(jié)到一定轉速,，同時壓離合器。 由于負荷大,，離合器得壓的比較緊,。同時為了防止發(fā)動機轉速被離合器拽下來，發(fā)動機的扭矩能力必須大于等于離合器,，于是發(fā)動機轉速不能太低,。又由于車輛剛開始起步，變速箱是跟車輪相連的,，因此變速箱的輸入端轉速幾乎為零,。 發(fā)動機轉速不能太低，變速箱端轉速又幾乎為零,，因此離合器兩端就會有比較大的滑磨速差,。
高中物理還沒還給老師的同學,，這時候應該會想到,，大扭矩和高速差，意味著摩擦功率很大,，發(fā)熱會很快,。 大眾DCT一開始為什么容易壞？寶馬M3為什么不支持連續(xù)彈射（SportLaunch）,？
——都是因為離合器發(fā)熱 舉這幾個例子只是為了說明離合器發(fā)熱是個很要命的問題。越野車起步雖然不像跑車彈射起步那么惡劣,，但是比家用轎車低速起步還是要惡劣的多,。 怎么做減少發(fā)熱呢,？最直接的想法當然是減小滑磨速差了。 減少滑磨速差就得降低發(fā)動機轉速,，降低發(fā)動機轉速的同時還得保證起步的動力輸出,，這就是所謂的低速大扭矩了。
在此我們其實也找到了高轉速發(fā)動機的其中一個缺點：起步滑磨發(fā)熱多,。也找到了柴油機的一個優(yōu)點：低速動力強。 再說一個混合動力汽車的優(yōu)勢： 傳統(tǒng)車通過Launch滑磨離合器起步的方式,，一方面擔心離合器發(fā)熱,，另一方面，滑磨過程產生的這部分能量并沒有用來加速汽車,，而是平白無故損失了,。 事實上，Launch過程發(fā)動機做的功,，大約只有50%用于加速汽車,，另外50%用于加熱離合器。,。,。 而混合動力汽車就可以利用電機低速大扭矩的特性，無需離合器參與就可以完成起步,，等車速提高后再將發(fā)動機接進來,，避免了起步過程的大扭矩滑磨過程，低速起步快,。 Part 3
為什么勞斯萊斯的發(fā)動機扭矩很大但是功率不大？ 原因其實不復雜,，因為豪華轎車對極限性能的需求不大,，但是對NVH性能的需求很大。 發(fā)動機是汽車上最主要的噪聲來源,。同一款發(fā)動機運行時的NVH和轉速,、扭矩都相關，但是轉速的影響更大,。
跑車上發(fā)動機轟高轉速,，那是美妙的音樂,，但是豪華轎車上轟高轉速，那還像話么,？ 所以高轉速發(fā)動機的第二個缺點：NVH差,。 相比之下,，新能源汽車的驅動電機在絕大部分工況下都可以保持完美的NVH性能，不論是純電動汽車還是混合動力汽車,，都可以在享受澎湃動力的同時,，仍然做到豪車級的靜音性能。 最后簡單總結一下： 1,、最大功率決定最高車速,。而任何車速下，車輛的加速能力由當時的輸出功率決定,。 2,、只有扭矩大不能保證動力強，但扭矩對應的轉速和轉速范圍決定了當時的輸出功率,，即影響了此刻的加速能力,。 3、在日常駕駛工況,，扭矩響應速度對動力性的主觀感受影響也很大,。 4、低轉高扭的發(fā)動機更有利于大負荷起步,，這也是柴油機的好處之一,。 5、電動汽車,、混合動力汽車因為電機的存在,，在扭矩響應速度、大負荷起步等動力性方面,，有傳統(tǒng)車無法實現的先天優(yōu)勢,。 本文作者：馬良峰 |
|
|
