扭矩與馬力(功率)的關係
發動機的扭矩重要還是功率重要,這個話題在汽車愛好者的圈子裡爭論了很多年了,然而有什麼需要爭論的呢?因為扭矩決定了馬力同時也決定了車輛的油耗表現,如果對這一結論不能認同的話,那麼就來看一看發動機馬力的計算公式吧。
(Rpm×N·m÷9549)×1.36=PS
Rpm是轉速單位,指發動機曲軸一分鐘內的運轉頻率;N·m是扭矩單位,PS是馬力單位。參考公式得出的結論簡單明了,想要足夠大的馬力只需要提升轉速或提升扭矩,亦或者兩者同步提升。現在可以計算油耗了,但首先要理解發動機的油門踏板到底控制了什麼,參考下圖。
發動機的油門踏板控制的是節氣門翻板開度,可理解為油門踩得越深則節氣門開度越大;節氣門開度大則進入發動機內部的空氣量會增加,而進氣量與噴油量要以14.7:1的空燃比調整,在比例固定的前提下則為進氣量越大油耗量(噴油量)越高,這就是大油門等於高油耗的基礎。而大量的噴油等於消耗更多燃料產生更多熱能,此時氣缸內的勢能推動活塞帶動曲軸運轉的速度則會增加,於是發動機的轉速會越來越高,這是大油門能拉高轉速的基礎。
不過這並不是本篇討論的重點,重點是大油門能獲得高轉速和大馬力但等於高油耗,那麼想要節油則需要低轉速大扭矩大馬力,兩者的差異會有多大呢?我們以主流的1.5T/1.5L/2.0L三臺發動機進行對比即可。
①:1.5T發動機假設為280N·m峰值扭矩,並且能在1500~4000轉之間持續輸出。那麼在2500轉時輸出的馬力則為100馬力,以此為標準作為參考標準。
②:1.5L發動機假設為140N·m峰值扭矩,只能在4000~4500轉之間保持穩定輸出。同樣的100馬力的需求即使按照140N·m的最大扭矩計算,其轉速也需要達到5015轉。
③:2.0L發動機假設為200N·m峰值扭矩,持續轉速區間也按照高技術標準的4000~4500計算,100馬力按照200N·m峰值計算,其轉速需求為3500以上。
兩臺1.5L發動機的對比說明了同排量發動機的油耗與性能差異,Turbo技術以增加油耗的富氧燃燒方式提升了大扭矩,扭矩大則按照公式計算能夠實現低轉速與大馬力。
而相同排量的1.5L發動機需要以一倍以上的高轉速才能追平,一分鐘內噴油少量2500次與大量噴油5000次,誰的油耗更高呢?同理2.0L發動機的噴油基數本就更大, 以多1000次以上的大量噴油狀態運行,其耗油量如何?
總結:馬力的計算方式能充分說明決定車輛油耗與性能的基礎,很多人認為的高功率最重要,殊不知實現高功率的基礎是以大扭矩頻繁的「出現」為保證。比如F1方程式賽車以300多扭矩的扭矩加上接近2萬轉的高轉速,同樣能實現極高的車速;不過F1賽車為了提升扭矩也是絞盡腦汁,比如用60kw的電機做輕混系統(電機恆扭矩發力可補償低扭),利用電渦輪加廢氣渦輪保證低扭強大,所以扭矩才是選車時需要關注的核心技術參數;簡而言之在預算內選擇扭矩最大的選項是沒有錯,當然也要保證車輛沒有普遍性的質量問題。
下圖圖解:以騎自行車為例,力量大等於扭矩大,蹬一次能跑10米;力量小等於扭矩小,蹬一次只能跑3米,蹬的頻率高則體力消耗快,飯量變大等於油耗升高。而渦輪增壓就像「屬性點」,點了力量等於讓弱者變成強者,雖然體格小(排量小)但是有同樣的腿部力量,以消耗同樣的能量蹬一次也能跑十米,誰還會在意他的體格大小呢?這是扭矩的重要性。
列舉30萬以下大扭矩的高性能車
首先說明:大扭矩的發動機確實能節油,但事實是否節油要以駕駛風格的養成決定;因為很多汽車用戶一旦適應了高性能汽車,則駕駛風格則會剽悍一些,如不能回到溫和駕駛狀態那就別在意油耗了,能量守恆體現在油耗上需要以駕駛風格決定程度。
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編輯:天和Auto-汽車科學島
責編:天和MCN
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