這是一個(gè)比較不好回答的問題,涉及到發(fā)動(dòng)機(jī)的基本設(shè)計(jì)理論,汽車設(shè)計(jì)定型出廠到了用戶手中以后,實(shí)際上并沒有什么太好的辦法大幅度來提升低速扭矩,不外乎刷ECU、改進(jìn)排氣、加裝機(jī)械增壓等有限的幾種,不過后果也不太好預(yù)測(cè),后果有可能會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。但是對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)廠
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優(yōu)惠政策)來說,在設(shè)計(jì)過程中,可以通過優(yōu)化設(shè)計(jì)來提升發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。什么扭矩?扭力是物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的力,“矩”實(shí)際上表示的是“曲尺”,也就是尺子,顧名思義就是扭力+距離的意思,扭矩就是單位長度上力的大小。當(dāng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)上的解釋就是曲軸回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的力矩,實(shí)際上就是曲軸中心軸到飛輪半徑距離上所產(chǎn)生力的大小。扭矩的計(jì)算公式:扭矩=力 X 力臂因此,從發(fā)動(dòng)機(jī)角度來說,扭矩與兩個(gè)參量有關(guān):曲軸回轉(zhuǎn)力和飛輪的半徑。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)來說,要想提升低速扭矩輸出,就需要從這兩個(gè)方面來做文章。一、增加發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出的扭力:通過減小氣缸直徑、增大氣缸行程來增加扭力發(fā)動(dòng)機(jī)排氣量的計(jì)算公式是:排氣量=(π×缸徑×缸徑)÷4÷1000×行程x氣缸數(shù)根據(jù)上面的公式,氣缸半徑和氣缸行程呈反比,也就是說在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)單個(gè)氣缸排氣量的前提下,氣缸缸徑增大,活塞的行程就會(huì)變小,反之,行程就會(huì)增大,如下圖所示,為了提升發(fā)動(dòng)機(jī)的低速扭矩,可以通過減小氣缸直徑的方法來增加氣缸行程,也就是通常所說的“小缸徑大行程”,氣缸行程增大以后,曲柄長度就會(huì)增加(紅線部分),根據(jù)扭矩的公式:扭矩=力X力臂,力臂增大,扭矩自然也會(huì)增大。同時(shí),曲柄長度增大以后,曲軸的回轉(zhuǎn)慣性也會(huì)增大,作用在軸心的扭力也會(huì)增加。這種發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)一般用于越野車、城市SUV等強(qiáng)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)低速扭矩的應(yīng)用場(chǎng)合。副作用:發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率會(huì)有所降低,由于曲軸的慣性增加,推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的功就會(huì)增大,發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速就會(huì)降低,進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率。實(shí)際上這也是高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)和低轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)的一個(gè)比較明顯的區(qū)別。二、改善進(jìn)氣效率,增加燃燒效率發(fā)動(dòng)機(jī)是通過燃料燃燒推動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)做功的,如果進(jìn)氣量增加,燃燒量增大,自然所做的功也會(huì)增大,
現(xiàn)代的電噴系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量,通過ECU的計(jì)算,控制噴油嘴噴出相應(yīng)的燃油,實(shí)現(xiàn)燃料完全燃燒,因此,增加進(jìn)氣量可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的增加,進(jìn)而增加發(fā)動(dòng)機(jī)低速扭矩。1、使用動(dòng)態(tài)可變氣門提升進(jìn)氣效率:作為發(fā)動(dòng)機(jī)廠商來說,發(fā)動(dòng)機(jī)普遍安裝有動(dòng)態(tài)可變氣門系統(tǒng),改善進(jìn)氣效率,這套系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況,調(diào)整氣門開合時(shí)間、角度,使進(jìn)入的空氣量達(dá)到最佳值,提高燃燒效率。2、使用增壓系統(tǒng),增大進(jìn)氣量為了進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)的低扭,還可以通過利用增壓的方式來提升進(jìn)氣量,比如渦輪增壓、機(jī)械增壓、電子增壓,無論是哪種增壓,其本質(zhì)目的就是為了在不改變物理排氣量的前提下,增加進(jìn)氣量,實(shí)際上也就是增加了同時(shí)燃燒做功總量。3、使用缸內(nèi)直噴技術(shù),提升升功率缸內(nèi)直噴技術(shù),可以更加精確的控制噴油量,由于汽油在霧化噴射過程中可以降低一部分熱量,因此,有利于降低發(fā)動(dòng)機(jī)爆震,這樣就允許使用更高的發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比,而實(shí)際上發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比的提升也會(huì)帶來活塞行程的增加,進(jìn)而提升發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率,增大低速扭矩。4、使用高流通量的空氣濾芯,增加進(jìn)氣量很多車友都聽過汽車改裝應(yīng)用最廣的兩個(gè)詞:“改進(jìn)氣”、“改排氣”,實(shí)際上其本質(zhì)目的也就是為了增加發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量。比如改裝界很流行的高通量空氣濾芯“冬菇頭”,就是為了降低進(jìn)氣阻力提升進(jìn)氣量。進(jìn)氣量增大,再通過ECU控制噴油量,也可以達(dá)到些許提升功率、扭矩的作用。三、增加發(fā)動(dòng)機(jī)主減速比:理論上來說,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出一定的前提下,想要增加發(fā)動(dòng)機(jī)的低速扭矩,就需要增加發(fā)動(dòng)機(jī)的主減速比,也就是增大發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的半徑,飛輪半徑增大相當(dāng)于增加了力臂,此時(shí)扭矩也就相應(yīng)的會(huì)增加。發(fā)動(dòng)機(jī)功率和扭矩的關(guān)系如下:功率=扭矩×轉(zhuǎn)速/9550,根據(jù)上面的公式,9550是一個(gè)常數(shù),因此,在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率一定的前提下,發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩增大,相應(yīng)的轉(zhuǎn)速會(huì)降低。很多小排量發(fā)動(dòng)機(jī),為了彌補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩小、特別是低扭小的缺點(diǎn),往往會(huì)通過增大飛輪半徑的辦法增加減速比,以獲得更好的扭矩輸出表現(xiàn),增加汽車提速性能,這樣設(shè)計(jì)對(duì)于提升汽車的加速性能是有好處的。缺點(diǎn)是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速攀升比較快,對(duì)于汽車的高速性能和油耗有影響。四、加大變速箱的傳動(dòng)比:汽車的最終加速性能還取決于變速箱傳動(dòng)比的設(shè)計(jì),變速箱起到的作用就是改變扭矩以及改變傳動(dòng)方向的作用,在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率一定的前提下,通過在低速檔加大傳動(dòng)比的方法,讓汽車的扭矩輸出有所提升,以愛信的6AT自動(dòng)變速箱為例,1-6擋的減速比分別為4.148、2.370、1.556、0.859、0.686,倒擋的減速比則為3.394,減速比大于1的是減速檔,此時(shí)起到放大扭矩降低轉(zhuǎn)速的作用,小于1的是加速檔,起到提升速度、降低扭矩的作用,當(dāng)減速比越大,扭矩放大的作用越大,反之越小。發(fā)動(dòng)機(jī)功率、扭矩和汽車加速性能的關(guān)系:經(jīng)常能聽到這樣一種表述:“極速看功率,提速看扭矩”,實(shí)際上這句話是片面的,一般來說,發(fā)動(dòng)機(jī)功率決定著汽車的最高速度,而汽車的加速能力和扭矩有一定關(guān)系,但是最終還是取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。下圖的1.5T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出曲線和老款2.4L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)持平,提速性能自然差不了。有人說那為什么渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的車型提速快?這主要是由于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以提供更寬扭的矩輸出范圍,為發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的匹配提供了較大的選擇余地,在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí),渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率更大,可以提供更充足的功率,因?yàn)橛凶兯傧涞拇嬖?,扭矩大小轉(zhuǎn)換完全不是問題。并不是發(fā)動(dòng)機(jī)低扭大提速就一定快,柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同排量的汽油發(fā)動(dòng)機(jī),如果真的是扭矩決定加速的話,使用柴油車的性能豈不是吊炸天了?渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)給人提速快的感覺另一個(gè)原因是由于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在輸出同樣功率時(shí),低轉(zhuǎn)速時(shí)就可以提供較大扭矩,相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)就比較低,而如果輸出同樣的功率,自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)攀升比較高,這就會(huì)給人一種沒勁的感覺。
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