我們都知道發動機有最大扭矩轉速這個說法,比如說一輛車最大扭矩轉速是3800轉/分,那麼是不是只要轉速達到3800轉/分就一定能輸出最大扭矩呢?其實這還真不一定,主要看你油門踩了多少。
發動機外特性
上圖是一個發動機的外特性圖,藍線代表不同轉速下的最大扭矩,紅線代表不同轉速下的最大功率。而這兩條線是發動機能力的極限了,線以上的部分是發動機無法達到的,而線以下的部分是發動機力所能及的。
同一轉速下節氣門開度決定了不同的輸出扭矩
比如發動機在2000轉時油門踩10%最多能輸出25牛米的扭矩,踩20%最多能輸出50牛米的扭矩,踩30%最多能輸出75牛米的扭矩。如果把油門踩到底,那麼最多能輸出250牛米的扭矩,也就是該轉速下的最大輸出扭矩了。(只是做一個形象地對比,數據並不嚴謹)
所以說:最大扭矩轉速不一定輸出最大扭矩,必須在油門踩到底的情況下才能輸出最大扭矩。
為什麼同一個轉速下能輸出不同的扭矩呢?根本原因在於進氣量。節氣門開度越大進氣量就越大,進氣量越大噴油就越多,輸出扭矩就越大。所以在同一個轉速下節氣門開度決定了實際進氣量,當你把油門踩到底時節氣門徹底打開,該轉速下的進氣量達到最大,就輸出該轉速下的最大扭矩。
這裡要注意的是「該轉速下的最大扭矩」,而不是「發動機最大扭矩」。因為空氣也是有質量的,即使節氣門完全打開也不可能保證所有轉速下氣缸內都能獲得同樣多的進氣量。
比如一臺自吸發動機在4000轉可以輸出最大扭矩,這意思是節氣門完全打開的情況下,在4000轉時氣缸進氣量達到最大。而其他轉速下雖然節氣門也完全打開了,但是由於空氣慣性等因素的影響進氣量都沒有4000轉時多,所以4000轉就是這臺發動機最大扭矩轉速。而在節氣門完全打開時,不同轉速下的輸出扭矩是跟隨著外特性曲線走的。
扭矩和功率的關係
有這樣一個公式:
功率=扭矩×轉速÷9550。
由此可見功率和扭矩、轉速的乘積成正比。
既然前面提到了同一轉速下可以輸出不同的扭矩,那麼根據功率=扭矩×轉速÷9550可以知道同一轉速下隨著扭矩的改變,輸出功率也在改變。
我們還用這張圖舉例,還是2000轉,從圖中可以看到2000轉時最大輸出功率為60千瓦。也就是圖中綠色實線最頂端與紅線交匯處。你把油門踩到底,讓發動機轉速穩定在2000轉,那麼此時發動機輸出的功率就是60千瓦。
而發動機2000轉時隨著油門的大小,其輸出功率也會改變。比如你把油門踩到20%,讓轉速穩定在2000轉,那麼此時發動機輸出功率就是5千瓦。油門踩到50%,讓轉速穩定在2000轉,那麼此時輸出功率就變成28千瓦了。如果你把油門踩到底,轉速穩定在2000轉,那麼此時發動機輸出功率就是60千瓦。(數據只為輔助說明,並不嚴謹)
所以說發動機是個很巧妙的東西,相同轉速下也可以擁有不同的輸出扭矩和輸出功率。