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你被“低转速扭矩强”这句话忽悠了吗

广龙先生 04-03 22:02 关注

“这台自吸发动机低扭比较弱,需要经常拉到高转速发力”

“这辆车的发动机低转速扭矩比较强,一、二千转就有比较好的动力表现”

上面两句话(或类似意思的话),相信大家都在各路车评中见过或听过。结合着车评主持人摆出的发动机外特性参数,绝不部分不理解活塞内燃机原理的朋友很容易就被忽悠了,就接受了这种观点。

实际情况是:扭矩推动曲轴旋转,曲轴能转多快,取决于扭矩。

用物理公式表示:

β(角加速度)= M(扭矩)/ J(转动惯量)

角加速度β:决定了曲轴的转速,加速度越大,转速攀升越快;

扭矩M=活塞推力*曲轴旋转半径。曲轴旋转半径是无法改变的,活塞推力决定扭矩大小;

转动惯量J:发动机空转时,转动惯量J=曲轴的转动惯量;当发动机曲轴连上负载或变速箱时,转动惯量就是整个传动系的转动惯量:

----负载越大,转动惯量越大;

----减速比越大,转动惯量越小;所以变速箱在低挡位时,发动机转速更容易攀升至高转,这句话可以用来解释为什么要降挡超车;

----减速比越小,转动惯量越大;所以手动挡汽车,在3挡或更高挡位起步时,由于转动惯量太大,发动机转不动,转速憋到低转速保护时就熄火了;

真正地弄明白了原理,就会发现文章开头那两句话的悖论在哪里。

1. 扭矩低的话,发动机转速会更难攀升到高转速。假设某种车型,安装有2.0L自吸和1.5T涡轮增压两种发动机,在同样的道路条件下行驶,变速箱挡位一致时。如果驾驶员踩下相同的油门踏板行程,转速攀升更快的发动机,在这段时间内一定拥有更强的扭矩。

2. 扭矩大的话,发动机转速会不断攀升,直到扭矩和阻力矩平衡。也就是发动机转速会不断攀升,车速也会不断提高,中间甚至会升挡,直到转动惯量和扭矩平衡,曲轴角加速度为零。此时,汽车才会进入匀速行驶状态。还拿上面那辆车举例,假设两车安装同一款变速箱,以5挡、2000rpm的状态在同一道路上匀速行驶,则无论是何种发动机,曲轴输出扭矩必然是相同的。

看了我的解释,大家肯定有疑问,这和发动机参数表或者外特性曲线不一致啊,为啥最大扭矩更小的自然吸气反而转速攀升的快呢?

因为自然吸气的扭矩响应快。

估计大家都看过类似的下面这种图:

图1图1

车评人会将其称为发动机工况图,然后你以为按照这张图,横坐标转速和纵坐标的扭矩或功率是一一对应关系,知道了转速就可以查到扭矩:

图2图2

然而,发动机的工况图是这样的:

图3图3

图1中的蓝色扭矩曲线原来只是工况图的最外侧曲线!所以图1叫发动机外特性曲线图,仅仅代表了节气门工况下,发动机的出力特性。在真正的工况图上,给定一个转速,如何确定当前扭矩呢?最低20N.m~最高318N.m都有可能。具体扭矩是多少,就看你油门踩了多深、持续踩了多长时间。

图4图4

那我们就单单讨论油门踩到底的情况吧。你可能以为油门踩到底后,发动机输出就是沿着外特性走,比如像这样:

图5图5

但实际上呢,发动机出力特性是按这样走的,左上角那一大块区域是正常行驶时很难达到的工况区间(如何测量的,怎样达到,下面会解释)。

图6图6

我用奔驰公司的文件来说明这个问题吧。下图是最新款M256 L6 3.0发动机扭矩响应时间的图表,这张图的横坐标是时间:time(s)。

图7图7

车评人或某些汽车公司一直在暗示大家,低转速扭矩大等同于扭矩响应快。但到了真正需要解释扭矩响应时,横坐标必然是时间轴。奔驰公司的这张图反应了3个信息:

1. 只用涡轮增压器,则发动机扭矩是沿着黑色的Baseline走的,假设每格是0.5秒的话,在接近2.5秒时才能达到外特性曲线。

2. 加上48v ISG启动电机,通过电机的助推,发动机输出扭矩沿着绿色区域的边缘走,在2.0秒时达到外特性曲线。

3. 加上电动离心增压器和48v ISG启动电机,通过两者的作用,发动机输出扭矩沿着红色区域的边缘走,在1.25秒时达到外特性曲线。

奔驰做的这些工作,只是为了让这台用于S450的3.0 L6发动机的扭矩响应时间达到原来大排量自吸发动机的标准。

成果如下图:安装新款M256的S级和老款M278 S级比加速,同样是4.8秒破百,但M256的起步明显更快。

图8图8

拐歪抹角地写了这些,只是想说:没有电动增压器和电动机配合的单涡轮增压发动机,扭矩响应时间是很慢的。

发动机特性图上的低转速、高扭矩(图6左上角那一块区域)都是在台架上测试出来的。

下图是湘仪的发动机测功台,这玩意的原理就是让发动机带着发电机来发电,测电功率就能算出发动机功率。

图9图9

发动机以节气门全开(地板油)状态带着电力测功机运转。转速取决于电力测功机带的负载。通常,发动机会达到数千转,此时试验人员会逐步加大测功机的负载,把发动机转速憋下去。憋到预定转速后(比1500rpm),待系统稳定,测量电功率和曲轴扭矩。

曾经有人说他的ATS-L在2000rpm以400N.m的扭矩行驶......我想说的是,在正常情况下,这么大的扭矩会把ATS-L一直推到时速260km/h,这只能是车辆加速过程中的一个瞬态。

但他非要强调,他在匀速行驶。我想了一下,也不是没有可能,比如他后面拖了一辆大众途昂爬25度的陡坡,有可能真在2000rpm时扭矩和阻力矩平衡了,车辆在这种状态下匀速行驶。

看了我的文章,希望各位朋友以后不要在被别有用心的车评人忽悠了。两个事实告诉大家:

1. 发动机控制的是扭矩,想要扭矩,请踩油门。扭矩大小和转速没多大关系。

2. 没有电动增压器和辅助电动机的单涡轮增压发动机的扭矩响应是很慢的,做的最好的宝马B48也有1.5秒的迟滞时间。你感受不到,只是因为你开车温柔。到了奔驰S级这种车型,涡轮迟滞就是必须解决的问题,奔驰也告诉大家怎么解决了,以后别再吹自己的涡轮增压没有迟滞时间了。


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全部评论 (157)
值友5362132537
14
04-04 07:53

[投降][投降][投降]感觉为了反驳而发的文章,有点哗众取宠了,同一个车一档起步低扭好,二挡起步低扭就不行了,脱离波箱谈实际使用,你怎么不把波箱拆了让发动机直接输出到车轮

无敌的猩猩
14
04-04 07:11

你说的扭矩推动曲轴旋转,曲轴能转多快,取决于扭矩。这句话是不全面的,应该是“扭矩推动曲轴旋转,曲轴能转多快,取决于扭矩以及曲轴上的阻力”。 如果阻力小那速度攀升快,因此提速快。可以想象一下F1。 如果阻力大那速度攀升慢,但可以输出更大的力,可以想象一下越野车,和拖拉机。 因此低速高扭矩是发动机开发和标定时考虑的,面对的也是特定的客户。不能因为软文推这个概念就否定这种说法。

Mars_V
14
04-03 23:36
烈枫: 2000转达到最大扭矩和3500转达到最大扭矩,驾驶感受分别是什么样呢? 1

[观察]你会觉得3500转达到最大扭矩的车动力很线性 2000转达到最大扭矩的车你就觉得很窜

波克布林
33
04-04 07:51

牛*了,在知乎忽悠不了专业的跑这忽悠来了。

喵810
5
04-04 07:33

1发动机转动惯量和传动系没有关系,所以文章出发点就错了。 2涡轮机在没有涡轮时候就是一台自吸属性,所以“自然吸气扭矩响应快”的话,那没涡轮没有起压时也一样“响应快”。 3扭矩转速之间关系大了,转速低和高时对扭矩影响特别大,从发动机外特性图很容易看出来。

值友5362132537
4
04-04 07:38
喵810: 其实您说了半天,还是只是想讲那些涡轮车4s店的话术“误导”,但是您也自己距离低转高扭的应用场景,当然您可以说这种工况几乎用不到。 当然作为普通科普文,也就不纠结这些了,但是觉得是不是您自己只是因为反感的A观点,所以用B观点来反驳A观点的错误或者叫不严谨,可是这样又导致了您B观点的不严谨和客观。觉得您如果摒弃对A观点的不满,可以写出更严谨的文章。 例如:您说转速和扭矩没有关系(记不清您原文了),真的没有关系吗?不知道您是觉得对于您的科普没必要讲,还是您确实没想到。转速越高,因为进气原因,必然扭矩下降,当然,这从外特性图就很容易看出来了。当然您可以说,这个工况日常驾驶也用不到,就像您说的低转高扭的工况一样。这里又可以回到我上面说的,您可以写出更好的科普文的问题上。 还有既然文章这么“干”,为什么不按照日常从驱动力角度去看发动机呢?为什么把转速扭矩功率割裂开? 1

谈扭矩竟然抛开了变速箱………

陈处处处处对象
4
04-03 22:40

38很早说过这事

GTRMARK
3
04-04 21:48

建议楼主去补补汽车的基本知识再来,低转速高扭矩是全世界公认的好处多,你看多少厂商为了低扭付出了多少精力金钱下去,典型的宝马2.0T,1350转就有最高扭了,拿了多少年最佳发动机,多少厂商研究了这么多年都没做出来[大吃一惊]

Gggghhy
3
04-04 06:07

跟上下至点行程有关!作者说了一大堆!关键的没说!就是高转速机器对于日常驾驶很不友好!特别是手动档!

takus
3
04-03 23:12

牛*,这个真的专业。三连了

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