喜歡汽車技術的朋友們應該非常關注汽車發動機的最大扭矩,因為這項參數間接體現了車輛的動力以及加速性能。而且細心地朋友還發現,發動機最大扭矩的一些特點:就是部分發動機的最大扭矩可以在某個轉速區間持續輸出,而部分發動機的最大扭矩只有在發動機達到某個轉速時才能輸出。那麼這兩種扭矩輸出特性在日常駕駛過程中有什麼特點?又是什麼原因造成發動機產生這兩種不同的扭矩輸出特性,我們一起了解一下。
首先可以肯定,寬泛的最大扭矩輸出轉速區間更有利於日常駕駛,而且最大扭矩轉速越低,車輛在日常駕駛過程中,直觀的動力感受也會更充沛一些。這是因為發動機最大扭矩轉速越低,那麼日常駕駛過程中只需稍踩油門便可以讓發動機達到最大扭矩轉速,從而能讓發動機輸出最大扭矩帶動車輛快速前進,而這個轉速區間越寬廣,車輛處於動力充沛的時間段也就更多,最直觀的感受就是車輛有更多時候處在動力響應最好的狀態,此時動力非常跟腳只要踩下油門就能獲得不錯的加速感受。
那又是什麼原因造成發動機會產生這兩種不同的扭矩輸出特性?我們看到,擁有最大扭矩輸出區間的發動機通常情況下都是些渦輪增壓發動機,而最大扭矩出現在某個轉速的情況都是在自然吸氣發動機上非常常見,所以這兩種不同的扭矩輸出特性可以看成渦輪增壓發動機與自然吸氣發動機在最大扭矩輸出特性上的區別。從最大扭矩輸出特性上來說,渦輪增壓發動機因為更有利於日常使用,因此它必然會成為技術進步的方向,自吸發動機雖然也有自身獨特的魅力,但終究會因為技術相對滯後而被更新。
要了解為何會出現扭矩平臺,首先要從發動機最大扭矩輸出的條件開始了解。通常情況下,影響發動機扭矩輸出的條件無非是進氣量與噴油量,我們將影響發動機最大輸出扭矩的因素簡化後,噴油量與進氣量只要足夠大,那麼發動機能夠輸出的扭矩就足夠大。
因為現代發動機的噴油量通常由電腦根據進氣量自動匹配,所以我們在這裡主要討論發動機的進氣問題。自然吸氣發動機的進氣量主要由缸內負壓與節氣門開度決定,當節氣門全開時,此時的進氣量全部由缸內負壓決定;但當節氣門全開的時候並不意味著此時可以達到最大進氣量,因為此時的發動機轉速並不一定最大,所以並不能保證缸內會產生足夠的負壓吸入足夠多的空氣。於是,自然吸氣發動機進入缸內空氣的多少就與轉速直接相關,當轉速達到某個值後,進入氣缸的空氣量足夠大,電腦匹配的燃油也足夠多,這時混合氣體被點燃後爆發的能量也就足夠大,使得燃燒氣體推動活塞的力量更大,進而使得發動機得到最大扭矩。
那麼自然吸氣發動機的轉速繼續攀升,為什麼扭矩又會出現下降的情況?這主要受摩擦力以及缸內火焰傳播速度的限制,當超過最大扭矩轉速之後,扭矩的提升不如摩擦力提升的幅度大,而且此時進氣速度較快,粗糙的進氣歧管會影響該狀態下的進氣效率,所以發動機扭矩就會產生下降現象。那如果將進氣歧管拋光,能不能獲得更大扭矩?這種辦法在高性能自吸發動機上比較常見,但這種辦法對扭矩的提升也相對有限,因為汽油機缸內火焰的傳播速度在30~60m/s,如果活塞往復運動的速度超過火焰傳播的速度,那麼發動機扭矩也不會因為轉速的提升而提升,反而會因為轉速過快導致火焰跟不上活塞運動速度而導致扭矩下降。正因為有方方面面的因素制約,所以它們共同決定了自吸發動機的最大扭矩只會在某一個轉速出現。
而渦輪增壓發動機,因為渦輪起壓之後可以讓更多空氣進入氣缸,而且人們對增壓值也可以進行控制,所以它可以在某個轉速區間維持較為理想的進氣量,從而使得發動機可以獲得一個最大扭矩輸出轉速區間。
通過獲得最大扭矩輸出的條件我們看到,如果能保持進氣量在某個階段相對穩定就可以獲得穩定的最大輸出扭矩,所以自吸發動機通過可變進氣歧管技術也可以實現相對寬泛的最大扭矩輸出區間,奔馳2007款CLS350以及CLS500所搭載的3.5L和5.0L自然吸氣發動機就比較有代表性,它們分別在2400~5000rpm和2700~4250rpm可以持續輸出最大扭矩。
通過以上介紹,相信大家對最大扭矩平臺以及為何會出現這種扭矩平臺有所了解。如果各位朋友還有其他不清楚的技術內容不妨留言,車叔會挑選比較有代表性的問題在後期給大家進行詳細介紹。