我們在買車時必看的一個參數就是發動機的功率和扭矩。但是很多老司機告訴我們,發動機的動力夠用就行了,不用追求太大;還有最好選擇扭矩大一點的發動機,起步和超車時更有力,更迅速。很多汽車小白就納悶了:發動機動力夠用,多少算夠用啊?發動機的功率和扭矩哪一個能讓自己迅速超車呢?
這應該是大家經常會遇到的問題,發動機的動力究竟多大算夠用?現在一臺普普通通的家用車,發動機動力一般都在100千瓦左右,中級車一般都在130千瓦以上,是不是汽車在行駛中隨時都會消耗這樣大的功率呢?
其實並不是這樣,汽車在日常行駛中,消耗的功率是非常低的,一般只有十幾千瓦,高速行駛時一般也不超過30千瓦。不信我們來簡單地計算一下。
我們以一款搭載普通的1.6自然吸氣發動機的車型為例,我們分別來計算它的城區擁堵路況、城郊通暢路況以及高速路況下消耗的功率是多少。我們取汽油的密度是0.725g/ml,熱值是43kJ/g,標準氣候條件(20°C,一個大氣壓)。
1、城市擁堵路況:
在這種工況下,汽車的平均行駛速度約為30公裡/小時,汽車百公裡油耗為9.0升,換算為每秒消耗的油量是0.75ml,發動機熱效率取25%,傳動系統效率取90%,此時汽車消耗的發動機功率就是汽油燃燒後轉化出來的機械能:
0.75×0.725×43×0.25÷0.9=6.5Kw。
即汽車在城市擁堵路況下,以平均30公裡/小時的速度行駛,油耗為9升/百公裡的情況下,汽車消耗的發動機功率只有6.5千瓦。
同樣的道理,我們再來計算汽車在城郊通暢路況以及高速路況下消耗的功率。
2、城郊通暢路況:
在城郊通暢路況下,汽車的平均行駛速度約為90公裡/小時,汽車百公裡油耗為5.1升,換算為每秒消耗的油量是1.275ml,此時發動機熱效率較高,取33%,傳動系統效率取95%,此時汽車消耗的發動機功率為:
1.275×0.725×43×0.33÷0.95=13.8Kw。
即汽車在城郊通暢路況下,以平均90公裡/小時的速度行駛,油耗為5.1升/百公裡的情況下,汽車消耗的發動機功率為13.8千瓦。
3、高速路況:
在高速路況下,汽車的平均行駛速度約為120公裡/小時,汽車百公裡油耗為5.8升,換算為每秒消耗的油量是1.9ml,發動機熱效率仍然取33%,傳動系統效率取95%,此時汽車消耗的發動機功率為:
1.9×0.725×43×0.33÷0.95=20.6Kw。
即汽車在高速路況下,以平均120公裡/小時的速度行駛,油耗為5.8升/百公裡的情況下,汽車消耗的發動機功率為20.6千瓦。
看到了嗎?一輛普通的1.6自然吸氣家用車,當它以均勻的工況行駛時,只要有20多千瓦的功率就足夠了,這就是所謂的「汽車動力夠用」,你也可以根據自己汽車的瞬時油耗計算一下。這一點在很多電動車上可以直接顯示出來,它們的儀錶盤上有功率輸出參數,比如比亞迪秦,它以100km/h的車速巡航時,需要的功率是18千瓦;以122km/h的車速巡航時,需要的功率是35kw。之所以消耗功率增加如此之大,是因為空氣阻力增加導致的。
既然汽車行駛中只需要消耗二十幾千瓦的發動機功率,那麼現在的汽車發動機功率為什麼動輒一百多千瓦呢?這不是浪費嗎?其實上面的計算是在理想狀態、汽車處於穩態行駛工況下消耗的功率,但汽車在實際行駛中工況是隨時變化的,比如需要重載起步、急加速、爬坡等,這些工況下,二十幾千瓦的功率就不夠用了。還有汽車在某些情況下需要短暫超速,而空氣阻力是與車速的平方成正比的,隨著車速的增加空氣阻力迅速增大,這些功率顯然是不夠的。數據表明,汽車從120公裡/小時的車速提升到180公裡/小時,發動機需要額外付出50千瓦左右的功率。當汽車的行駛阻力、空氣阻力與發動機發出的最大功率平衡時,汽車就達到了最高車速。
再說,如果發動機的最大功率只有二十幾千瓦的話,發動機會時時刻刻處於最大負荷狀態,使用壽命會極大地縮短,經濟性也很差。當發動機技術狀況下降後,汽車的性能也會隨之急速下降。所以,汽車並不是需要消耗多少功率,發動機就只有多大功率,而是有很大的儲備。比如普通的家用車,發動機最大功率是100千瓦,正常行駛只消耗20千瓦,剩餘的80千瓦就儲備起來,稱為發動機的儲備功率。一般發動機儲備功率越大,汽車加速、超車、爬坡等能力越強,很多越野車喜歡搭載大排量自然吸氣發動機,就是這個道理。此外,在這種情況下,發動機可以處於最經濟的運行區間,發動機負荷也較小,可以獲得最經濟的使用效果。
那麼我們究竟該如何判斷一輛車在實際應用中動力是否足夠呢?關於這個問題,我們可以用汽車的 「推重比」來粗略衡量汽車的動力是否足夠。所謂的推重比是指汽車發動機功率與汽車質量的比值,比如發動機功率是 100千瓦,車重是1000公斤,那麼汽車的推重比就是10,即一千瓦功率推動十公斤的車重。一般來說,汽車的推重比在12以上,汽車的動力就足以應付各種工況了,可以算是「夠用」了;如果推重比達到10,就可以說動力非常強大了;如果推重比在8 以上,那就是鋼炮級別的車型了,加速極為迅猛,不是我們普通人玩的。
最後我們再來說說發動機的功率和扭矩哪一個能讓自己迅速超車。很多老司機都說汽車加速看扭矩,其實這個說法是錯誤的,汽車的終極加速能力還是由發動機功率決定的。發動機的功率表示的是發動機的最高工作能力,它等於扭矩與轉速的乘積。而扭矩只是表示發動機的出力特性,在發動機超過一定轉速後會急速下降的。
比如同一臺車,分別搭載100千瓦、140牛米的汽油發動機和86千瓦、170牛米的柴油發動機,從數據上看,柴油機的扭矩更大,但是在實際加速時,汽油機加速更快,並且最高車速也更高。有些人說發動機扭矩大,作用在車輪上的驅動力更大,所以加速更快,這種說法也是錯誤的。因為汽車有一個變速箱,可以調節發動機到車輪上的驅動力,扭矩小的車型可以使用更低的檔位來獲取更大的驅動力,然後用高轉速來補償動力性,最終加速度更快。所以要想更快的超車,還是要選擇功率更大的發動機,同時匹配一個聰明的變速箱,能夠根據發動機負荷以及行駛阻力的變化隨時調整擋位,汽車就可以得到更迅猛的加速。