【技术】争论可以停止了!聊聊扭矩和功率的那些事儿

首先 ,在讲述扭矩和功率谁更能决定加速性能之前,我们先要做好三个准备:

准备一:你必须知道什么是扭矩?

扭矩的定义我听过很多,大多数的解释都归结为爆发力,没错,这么说法的确没什么大毛病。但是,这种解释多少有些过于抽象,很难让人理解。而它真正的意义是什么呢?

以四冲程发动机为例,扭矩可以理解为发动机完成一个动作周期(曲轴转动两圈)所发出的转动力。

准备二:你必须要把发动机扭矩和轮上扭矩分清楚。

发动机扭矩:发动机扭矩的意思就是上面说的发动机动作一个周期所发出的转动力。

轮上扭矩:轮上扭矩毫无疑问就是传递到轮上的扭矩,也就是轮上的转动力。

轮上扭矩=发动机扭矩 x 变速箱传动比 x 主减速比

准备三:你必须知道功率、扭矩以及转速之间的关系。

发动机功率=发动机扭矩 x 发动机转速 x K

可见扭矩、转速与功率成正比,它们相互之间成反比。

图文无关 图文无关

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好了,做好了三个准备之后我们来聊聊功率和扭矩到底哪个决定了加速性能。

首先,我们要必须要明确概念,就是轮上扭矩是最终决定车辆加速性能的最基础物理量(否则讨论半天也没啥意义)。也就是说,以下的讨论的目标就是功率和扭矩,到底哪一个影响着轮上扭矩。因此呢,我们会找出两个点,一个是最大扭矩点,一个是最大功率时扭矩点,看看哪个点的轮上扭矩更大,也就能得出最终的结论了。

OK,开始吧!

最大扭矩:气缸内燃烧做功施加给活塞最大的下压力,此时产生的使曲轴转动的力。

最大功率时扭矩:这套动力总成(发动机+变速箱)发挥最大能量时候的发动机扭矩。并非发动机所产生的最大扭矩,且此时扭矩数值会相对更小,该时刻的转速也会更高。

了解完什么是最大扭矩什么是最大功率时扭矩之后,我们拿台发动机来讨论,这样更直观。

此图表示油门到底、节气门全开的工作状态。 此图表示油门到底、节气门全开的工作状态。

上图可见,3500转时候为最大扭矩点之一,4900转时候为最大功率点。

3500转时候的发动机扭矩为220N·m,4900转时候的发动机扭矩为185N·m。

3500转时候的功率为3500x220=77kW,4900转时候的功率为4900x185=91kW。

假设4900转时的传动比为4:1,3500转时的传动比为3:1,该车主减速比是2:1。

那么,185N·m x 4 x 2=1480N·m>220N·m x 3 x 2=1320N·m。可见,最大的轮上扭矩还是4900转在最大功率点所爆发出来的。

由此可以看出,尽管4900转时候的发动机扭矩数值要小于3500转时候的发动机峰值扭矩,但依靠更高的变速箱传动比(降挡),使得其实际的轮上扭矩要大于发动机峰值扭矩时候的轮上扭矩。因此就可以证明,发动机扭矩大并不意味着实际的轮上扭矩大,扭矩并不是影响加速的因素。

那么为什么要降挡呢?因为当驾驶员提出油门到底的动力请求之后,工程师都会让车以尽可能大的变速箱传动比来达到最大的功率点去完成极限的加速任务。

那么为什么要到最大功率点呢?因为功率最最根本的概念是描述做功快慢的物理量。注意快慢两字!!!也就是说,功率越大,做功越快。因此呢,功率才是决定车辆加速性能的最关键指标。

特意要补充一点,只有在固定齿比的情况下,发动机工作在最大扭矩点,此时车也是最佳状态。

怎么理解这句话呢?就是这台车没有变速箱的情况下,或者说单个齿比的变速箱,发动机扭矩越大,实际的轮上扭矩越大。(因为此时变速箱放大扭矩的功效为0)

说句稍微题外话点的东西,就是当驾驶员提出动力请求之后,电脑有两种方式来使车辆达到最大功率点,一种是降挡,用更大的变速箱传动比来换取更大的轮上扭矩;一种则是增加发动机扭矩力来获得更大的轮上扭矩,至于采用哪一种是根据车辆本身的外特性决定的。

但毫无疑问,最终还是功率决定加速能力。

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好了本期内容就是这些了,更多精彩关注我的公众号“冠云车”。

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