什麼是「高轉速發動機」和「低轉速發動機」,它們有什麼區別?

西門町拓海 2021/12/12

如果在十年前你經常逛汽車論壇的話,那麼你一定聽過高轉速發動機和低轉速發動機的說法。那什麼是高轉速發動機,什麼是低轉速發動機呢?今天咱們就來好好聊聊這個話題。

真正的高轉速發動機

嚴格來說那些用于賽車的發動機算是真正意義上的高轉速發動機,因為以前有些賽事不允許使用增壓技術,而且還限制發動機排量,所以廠家為了讓賽車發動機擁有更好的動力性就只能想辦法提高轉速,這樣可以在有限的時間內增加做功密度,從而提高發動機的動力。

比如很多賽車用發動機,最高轉速都過萬了,特別是一些改裝發動機,轉速更是能輕易爆表,家用車發動機轉速達到6000都到紅線了,而在這些賽車上可能只是人家的怠速。

這些高轉速發動機 單位時間內做功頻率更高,所以比同排量的低轉速發動機擁有更強的動力。而為了實現高轉速,這些發動機都是缸徑大于衝程的設計,為什麼要這樣設計呢?因為衝程小,曲軸轉一圈活塞移動的距離更小,活塞移動速度就更低一些,一來可以減少摩擦,二來可以降低活塞的運動慣性力。要知道在發動機轉速達到10000轉的時候一顆小小的活塞高速往復運動,其產生的慣性力也是非常大的。

這種高轉速發動機的很多設計都與普通發動機有很大的區別,比如它們的 氣門升程往往更大,這樣在高轉速下才能保證有充足的進氣量,但是氣門升程大也會導致低轉速時進氣氣流強度過低,從而引起汽油霧化不充分,所以這些高轉速發動機都有一個共同特點,那就是啟動時間更長,如果你看過超跑的啟動你就會發現起動機要響好幾秒發動機才能啟動,不知情的人還以為是發動機出問題了呢。

另外這些高轉速發動機油耗都特別高,因為轉速太高了,而且活塞行程很短,根本沒有足夠的時間去充分利用混合氣燃燒產生的壓力。這個可能有些人理解不了,其實很簡單,因為 混合氣燃燒以後氣缸裡的壓力並不是瞬間就降低的,而是緩慢降低,如果你的活塞行程比較長,那麼在活塞向下運動的時候就可以充分利用混合氣燃燒膨脹的推力,從而增加熱效率。比如現在的家用車,普遍都是活塞行程大于缸徑,這都是側重于降低油耗的設計。

而高轉速發動機缸徑大于衝程,活塞運動到下止點,排氣門都開始打開了,此時混合氣燃燒產生的壓力還很高,但是這些壓力已經不無法利用了,只能從排氣門快速排出,等待著下一次的燃燒。也正因為如此這些高轉速發動機運行時排氣壓力更高,再加上更高的轉速,才擁有了迷人的聲浪。

家用車裡的高轉速發動機

以前渦輪增壓發動機還沒大面積普及的時候,絕大多數家用車都是自然吸氣發動機,人們根據發動機最大扭矩轉速出現的早晚,將這些自然吸氣發動機分成了兩類:高轉速發動機和低轉速發動機。

其實當年除了大眾的幾款自然吸氣發動機外,其他的自然吸氣發動機都偏向于高轉速。因為當時大眾的自然吸氣發動機最大扭矩轉速來得更早,一般在三千多轉就可以輸出最大扭矩了。而其他廠商的自然吸氣發動機最大扭矩轉速基本上都在4000轉以上了。

當年這些發動機之所以有這樣不同的特性主要還是設計目標不同,高轉速發動機普遍是每缸四氣門設計,這樣的設計可以增加進排氣門的有效截面積,從而提升進氣量,特別是高轉速時兩個進氣門同時進氣,能夠提高進氣效率,所以發動機在高轉速下也能擁有比較好的動力表現。只要捨得踩油門拉轉速,車輛的加速性很好,而且極速也更高。

而低轉速發動機大都是每缸兩氣門設計,一個進氣門一個排氣門,進氣截面積小,這樣低轉速時進氣氣流強度高,有利于充分燃燒,而高轉速時進氣量不夠,所以發動機最大功率會受到限制。低轉速發動機在日常駕駛中更加從容,但是由于最大功率偏低,所以極速並不會太高,不過對于日常駕駛來說也都是綽綽有餘了。

如今渦輪增壓發動機大面積普及,由于增壓器可以提供足夠高的進氣壓力,發動機不需要再靠活塞去吸氣了,增壓器可以在進氣道產生正壓力,只要進氣門一打開新鮮空氣就在壓力下自己往氣缸裡跑,所以渦輪增壓發動機在很低的轉速下就可以輸出最大扭矩,而且在很寬的轉速范圍內增壓器都可以提供足夠的進氣壓力,所以渦輪增壓發動機不僅扭矩大、最大扭矩轉速低,而且最大扭矩轉速持續的區間也更大。也正是如此,在渦輪增壓發動機普及以後關于高轉速發動機和低轉速發動機的討論就越來越少了。


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