1. 汽车如何实现低速高扭?

汽车如何实现低速高扭?

前些年涡轮增压发动机还不是这么流行的时候人们总喜欢把自吸发动机分为两种,一种是高转速发动机,一种是低转速发动机。其实说白了就是最大扭矩转速的高低。最大扭矩转速来得早的被称为低转速发动机。最大扭矩来得晚的被称为高转速发动机。低转速发动机平时稳着开很舒服,油耗也低。高转速发动机适合跑快,转速拉起来后动力源源不断。那究竟低转速大扭矩是怎样实现的呢?今天咱们就来说说这个话题。

扭矩可以理解为发动机有多大力气。这个力气来自混合气燃烧膨胀对活塞产生的推力。比如上图,混合气膨胀推动活塞,而活塞又推动连杆,连杆推动曲轴,力量就这么产生了。

所以我们知道想要提升扭矩有两个个要素:

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(图片来源网络,侵删)

提高混合气膨胀力量。

增加连杆推动曲轴的力矩。

1、提高混合气数量

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简单来说就是增加低转速时的进气量,进气多了活塞就能压缩更多的空气,压力就更大。而且混合气多了能多喷油,燃烧膨胀力量也更大。涡轮增压发动机就是这个套路。提高混合气数量就又牵扯到很多因素了,比如进气道形状、进气门形状、气门重叠角、进排气正时、燃烧室形状等。

2、提高压缩比

这个好理解,压缩比越大混合气压缩程度越大,压缩冲程末端燃烧室压力就更大,做功冲程混合气燃烧对活塞的反作用力也越大。

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3、增大点火提前角

我们普遍认为发动机工作时活塞到达上止点开始向下运行时火花塞才开始点火。而实际上活塞在压缩冲程末端火花塞就开始点火了,这就叫提前点火。提前点火是可以增加发动机输出扭矩的。因为提前点火可以增加活塞压缩压力,这样在做功冲程反作用力也更大。

4、增加活塞行程

增加活塞行程可以充分利用混合气膨胀的能量,增加推动活塞的时间,从而提高扭矩。

汽车如何实现低速高扭?

这一问题想要得出答案首选要对扭矩有的概念有充分理解:扭矩指物体发生转动时产生的力矩,对于发动机而言可以理解为转矩,名称不同但是概念相同;内燃机通过曲轴飞轮输出的力矩是转矩,力矩的单位是N·m(牛顿·米),计算方式为【力×力臂】,这些是结构对于参数的影响。

在结构固定的前提下想要提升扭矩则要依靠“动力源”的调整,机械结构在没有外力推动下是不会运转的,那么内燃机的“外力”则为气缸内热能与机械能转换,说白了就是燃油燃烧产生的有效功基数。热机不论是外燃式还是内燃式,其输出扭矩的基础是燃料燃烧产生的化学能转换,首先转化为内能之后转化为机械能,那么只要燃烧产生的基数大泽转换为机械能的数值也会变大。

但是发动机在低转速时的进气量是很小的,即使是涡轮增压发动机也没有大幅提升总量,看似低转速是无法实现大扭矩的。不过以涡轮增压发动机为例,增压机的作用是以高压压缩空气的体积,常温常压下空气中的氧含量为21%,而在压缩后比如把1.2L空气压缩为1升大小,那么实际进气中的氧含量则为23.1%,这种比例已经达到了富氧燃烧的状态。

富氧燃烧的火焰温度会与整车氧含量的温度高,而热机的基础是燃烧化学反应产生的热能转化为机械能,所以燃烧温度增加则能升高扭矩输出的基数,问题已经得出答案了。

内燃机在不改动结构的前提下想要提升低转速运行时的输出扭矩,唯一的方式是增压进气提升氧含量;不过已经是涡轮增压机的发动机没有必要调整,不论是参数标准的是【1500~4000】还是【3000-6000】,这只是发动机不同的***状态,前者以极快的速度达到增压器的最高转速、实现最强增压,这种驾驶体验偏向全时性能体验;后者以比较慢的速度在3000转才能实现增压器的最高转速,这种设计并不会让低扭明显变弱。

因为增压器的运行依靠的是发动机运行排出的废气,压力只要稍微大一些增压机既可以开始运行,一般增压机会发动机1000转左右开始增压,到3000转才能达到最高转速目的是让1000~3000转之间的加速足够线性,这一转速是正常代步驾驶时最常使用的,所以这种***能让用车体验更加理想,而且敢于如此***的发动机也会有相当大的扭矩。那么涡轮增压机不用再考虑调整,经过严格计算设计制造的发动机已经是最理想的状态。

至于自然吸气发动机只能考虑加装增压机,废气涡轮增压改装的难度很大,而且会有破坏性的改装,一般不建议考虑;自吸发动机改装比较多的类型为机械增压,增压器通过皮带与发动机曲轴连接,只要启动后曲轴一定是旋转的,那么增压机也就是在启动后开始全时增压;只是机械增压的转速比较慢,在高速驾驶中效果很遗憾,但在低速时增压进气富氧燃烧对动力提升还是相当明显的。


改装禁区:刷机

提升低扭的方式可以通过刷机改变点火提前角,正常的量产发动机点火提前角往往是滞后的,在活塞上行达到上止点瞬间开始点火,点火后燃油充分燃烧时活塞已经下行,爆燃产生的有效功会损耗一部分才能开始为活塞加力。

而修改了参数后点火提前角则不再滞后,在活塞没有达到上止点时即开始点火,在达到上止点后燃油充分爆燃产生有效功会以最大比例推动活塞下行通过连杆带动曲轴输出扭矩。

这种改变原机参数的调整虽然能增强低扭表现,但是提前角的修改也会让爆燃产生的震动影响活塞的稳定性,与气缸缸壁的磨损会严重的多,发动机使用寿命大幅缩短。所以一般的刷机不建议考虑,增压机不建议改动、自吸发动机可以考虑机械增压,但都没有换车更直接。

想要低速扭矩更理想,最好的办法是换一台大功率纯电动或混动汽车,因为电动机是恒扭矩发力,不依靠燃油爆燃而是依靠地磁场推重转子旋转,那么只要在起步瞬间最大电门输出电流则电场强度最高,在起步的第一转即可爆发最强的扭矩。

这是所有内燃机都做不到,所以今天的性能车往往都是插电式混合动力,也许在技术成熟后燃油车改装电机也是不错的性能提升方式,供参考。


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