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渦輪增壓在1500轉-4500轉有「最大扭矩」,那還要4500轉以上幹什麼?

 

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有網友提了這麼一個問題:渦輪增壓發動機在1500轉-4000轉之間可以輸出最大扭矩,那4000轉以上的轉速還有什麼意義呢?

其實這個問題的誤區就在于過分強調扭矩,而忽略了功率的重要性了。

扭矩是個非常形象的概念,直白點說它就代表發動機做功時產生的力氣有多大。而功率代表單位時間內發動機做功的次數。比如兩輛車拔河,如果地面摩擦力足夠大,兩車都不會打滑,那麼肯定是誰扭矩大誰贏。如果地面摩擦力不夠大,車輪會打滑,那結果就不一定了。

對于一台四缸四衝程發動機來說,曲軸每轉動一圈,發動機對外做功一次。假如這台發動機在1500轉-4500轉可以輸出350牛米的扭矩,6000轉時可以輸出286牛米的扭矩。那麼我們可以得出下列結論:

1500轉/分的情況下,發動機每秒做功25次,每秒輸出總扭矩=25×350=8750牛米 4500轉/分的情況下,發動機每秒做功75次,每秒輸出總扭矩=75×350=26250牛米 6000轉/分的情況下,發動機每秒做功100次,每秒輸出總扭矩=100×286=28600牛米

發現問題了嗎?6000轉/分的情況下雖然輸出扭矩才286牛米,遠不及1500轉-4500轉時的350牛米那麼高,但是架不住人家轉速高啊, 轉速高做功的頻率就高,做功頻率高那麼單位時間內輸出的動力總和其實是更多的。所以說別看過了4500轉以後發動機扭矩下降了,但是由于做功頻率提高了,發動機實際輸出的動力仍然在增長。

上面這張圖就是發動機的外特性曲線,意思就是把一台發動機放在試驗台架上,然後把油門踩到底,檢測不同轉速下的輸出扭矩、功率,然後用圖示反應出來。從圖中可以看到,在轉速達到4500轉的時候發動機扭矩開始下降,但是扭矩下降的速度比轉速攀升的速度小,所以總動力(也就是功率)其實仍然在繼續攀升,直到轉速到達6000轉/分時,扭矩下降幅度增大,實際功率才開始下降。

所以說渦輪增壓發動機雖然最大扭矩轉速區間可以輸出非常高的扭矩,但不代表這個區間內動力就是最好的,因為隨著轉速繼續攀升,扭矩雖然降低了,但是單位時間內做功頻率卻提升了,因此實際動力還是在升高的。所以你看那些渦輪增壓的自動擋車,在全力加速的時候變速箱都會把轉速拉高到最大功率轉速附近才換擋,而不是最大扭矩轉速結束後就換擋。而且最直觀的例子就是F1賽車,排量不大,但是馬力驚人,其奧秘就在于超高的轉速使得其單位時間內做功頻率極高,因此才可以用小排量輸出超大的馬力。

其實渦輪增壓發動機最大扭矩區間是可以人為設定的,家用車注重日常代步使用,最大扭矩轉速越低越好,因為這樣可以在日常用車中使用高檔位低轉速行駛,一來節約燃油,二來降低發動機的噪音和震動,同時還可以盡可能降低發動機的磨損。

但是 對于賽車來說追求的是極限的動力性,所以更注重高轉速下的動力輸出,畢竟賽車在比賽過程中除了減速時要松一松油門,其他時間油門幾乎都是把油門踩到底在拼搶,所以賽車最大扭矩轉速區間反而是高了更好,因為高轉速區間才是其常用轉速區間。

因此家用車都喜歡使用小渦輪增壓器,渦輪小更容易驅動,發動機1500轉左右的廢氣量就可以推動渦輪全力工作了。但是轉速升高到一定程度後增壓器就供應不上足夠的增壓壓力了,扭矩就會下降。

而賽車都喜歡使用大渦輪增壓器,發動機轉低的時候廢氣推不動,必須提高轉速才行。比如一些性能車使用的大增壓器,發動機轉速必須達到接近3000轉時廢氣才能驅動渦輪正常工作,這樣在常用的高轉速區間都有足夠大的增壓壓力,發動機性能超強。

雖然增壓器可以直接提升扭矩,但是扭矩大並不一定代表發動機動力性就一定大。只有充分了解渦輪增壓發動機的動力特性,你才能充分發揮出發動機的潛力。

 

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