一、什么是扭矩
扭矩和功率相同,是轎車發(fā)起機(jī)的主要指數(shù)之一,它反映在轎車性能上,包括加快度、爬坡能力以及懸掛等。它的準(zhǔn)確界說是:活塞在汽缸里的往復(fù)運(yùn)動(dòng),往復(fù)一次做有一定的功,它的單位是牛頓。在每個(gè)單位距離所做的功就是扭矩了。是這樣的,扭矩是衡量一個(gè)轎車發(fā)起機(jī)好壞的重要標(biāo)準(zhǔn),一輛車扭矩的巨細(xì)與發(fā)起機(jī)的功率成正比。舉個(gè)淺顯的比如,比如,像人的身體在運(yùn)動(dòng)時(shí)相同,功率就像是身體的耐久度,而扭矩是身體的爆發(fā)力。對(duì)于家用轎車而言,扭矩越大加快性越好;對(duì)于越野車,扭矩越大其爬坡度越大;對(duì)于卡車而言,扭矩越大車?yán)姆至吭酱蟆T谂帕肯嗤那闆r下,扭矩越大闡明發(fā)起機(jī)越好。在開車的時(shí)分就會(huì)感覺車子為所欲為,想加快就可加快,“貼背感”很好?,F(xiàn)在評(píng)價(jià)一款車有一個(gè)重要數(shù)據(jù),就是該車在0-100公里/小時(shí)的加快時(shí)間。而這個(gè)加快時(shí)間就取決于轎車發(fā)起機(jī)的扭矩。一般來講,扭矩的最高指數(shù)在轎車2000-4000/分的轉(zhuǎn)速下能夠到達(dá),就闡明這款車的發(fā)起機(jī)工藝較好,力氣也好。有些轎車在5000/分的轉(zhuǎn)速左右才到達(dá)該車扭矩的最高指數(shù),這闡明“力氣”就不是此車所長。
扭矩在物理學(xué)中就是力矩的巨細(xì),等于力和力臂的乘積,國際單位是牛米Nm,此外咱們還能夠看見kgm、lb-ft這樣的扭矩單位,因?yàn)镚=mg,當(dāng)g=9.8的時(shí)分,1kg=9.8N,所以1kgm=9.8Nm,而磅尺lb-ft則是英制的扭矩單位, 1lb=0.4536kg;1ft=0.3048m,能夠算出1lb-ft=0.13826kgm。在人們?nèi)粘1磉_(dá)里,扭矩常常被稱為扭力(在物理學(xué)中這是2個(gè)不同的概念)?,F(xiàn)在咱們舉個(gè)比如:8代Civic 1.8的扭矩為,表明引擎在4300轉(zhuǎn)/分時(shí)的輸出扭矩為173.5Nm,那173.5N的力氣怎么能使1噸多的轎車跑起來呢?其實(shí)引擎宣布的扭矩要經(jīng)過擴(kuò)大(價(jià)值就是同時(shí)將轉(zhuǎn)速下降)這就要靠變速箱、終傳和輪胎了。引擎釋放出的扭力先經(jīng)過變速箱作“可調(diào)”的扭矩?cái)U(kuò)大(或在超比擋時(shí)縮?。┰賯鞯浇K傳(尾牙)里作進(jìn)一步的擴(kuò)大(同時(shí)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步下降),最終經(jīng)過輪胎將驅(qū)動(dòng)力釋放出來。如某車的1擋齒比(齒輪的齒數(shù)比,實(shí)質(zhì)就是齒輪的半徑比)是3,尾牙為4,輪胎半徑為0.3米,原扭矩是200Nm的話,最終在輪軸的扭力就變成200×3×4=2400Nm(設(shè)傳動(dòng)功率為100%)在除以輪胎半徑0.3米后,輪胎與地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m=8000N的驅(qū)動(dòng)力,這就足以驅(qū)動(dòng)轎車了。 若論及機(jī)械功率,每經(jīng)過一個(gè)齒輪傳輸,都會(huì)產(chǎn)生一次動(dòng)力損耗,手動(dòng)變速箱的機(jī)械功率約在95%左右,自排變速箱較慘,約剩88%左右,而傳動(dòng)軸的萬向節(jié)功率約為98%。整體而言,轎車的驅(qū)動(dòng)力可由下列公式核算:
扭矩×變速箱齒比×最終齒輪比×機(jī)械功率 驅(qū)動(dòng)力= ————————————————————
輪胎半徑(單位:米)
小結(jié):1kgm=9.8Nm 1lb-ft=0.13826kgm 1lb-ft=1.355Nm
一般來說,在排量一定的情況下,缸徑小,行程長的汽缸較重視扭矩的發(fā)揮,轉(zhuǎn)速都不會(huì)太高,適用于需要大載荷的車輛。而缸徑大,行程短的汽缸較重視功率的輸出,轉(zhuǎn)速通常較高,適用于快跑的車輛。簡略來說:功率 正比于 扭矩×轉(zhuǎn)速
補(bǔ)充一點(diǎn):為什么引擎的功率能由扭矩核算出來呢?
咱們知道,功率P=功W÷時(shí)間t 功W=力F×距離s 所以,P=F×s/t=F×速度v
這兒的v是線速度,而在引擎里,曲軸的線速度=曲軸的角速度ω×曲軸半徑r,代入上式得:功率P=力F×半徑r×角速度ω ; 而 力F×半徑r=扭矩 得出:功率P=扭矩×角速度ω 所以引擎的功率能從扭矩和轉(zhuǎn)速中算出來
角速度的單位是弧度/秒,在弧度制中一個(gè)派代表180度
“扭矩”和“功率”是表征發(fā)起機(jī)動(dòng)力性能的重要目標(biāo)
發(fā)起機(jī)經(jīng)過飛輪對(duì)外輸出的扭矩稱為有用扭矩,用Te表明,單位為N·m。有用扭矩與外界施加于發(fā)起機(jī)曲軸上的阻力矩相平衡。發(fā)起機(jī)經(jīng)過飛輪對(duì)外輸出的功率稱為有功率,用Pe表明,單位為kW。它等于有用轉(zhuǎn)矩與曲軸角速度的乘積。 發(fā)起機(jī)的有用功率能夠用臺(tái)架試驗(yàn)辦法測(cè)定,即用測(cè)功器測(cè)定有用轉(zhuǎn)矩和曲軸角速度,然后運(yùn)用以下的公式便可核算出發(fā)起機(jī)的有用功率。
Pe=Te·(2∏·n/60)/1000=Te·n/9550(kW)
其間:Te——有用轉(zhuǎn)矩,N·m n——發(fā)起機(jī)轉(zhuǎn)速,r/min
有用扭矩的最大值稱為最大轉(zhuǎn)矩,有用功率的最大值稱為最大功率。 報(bào)刊上在介紹某一車型時(shí),其技術(shù)參數(shù)中的扭矩和功率通常就是最大扭矩和最大功率。而發(fā)起機(jī)銘牌上標(biāo)明的功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速則稱為額外功率和額外轉(zhuǎn)速,額外功率一般要小于最大功率,依照轎車發(fā)起機(jī)可靠性試驗(yàn)辦法的規(guī)則,轎車發(fā)起機(jī)應(yīng)能在額外工況下能接連運(yùn)轉(zhuǎn)300—1000h。
關(guān)于扭矩和功率的意義,淺顯一點(diǎn)講,扭矩比如百米賽跑選手在起跑點(diǎn)蹲撐,蓄勢(shì)待發(fā),預(yù)備沖向前那一片刻的沖勁;而功率就是維持這股勁能夠越跑越快,一向跑到終點(diǎn)的能力。增大發(fā)起機(jī)的排量,就能提高Te和Pe。為了增大發(fā)起機(jī)排量,可增加氣缸數(shù)(如3缸變4缸),或許增加單位氣缸的容積(如增大氣缸內(nèi)徑)。
二、正確理解發(fā)起機(jī)的“扭矩”和“功率”關(guān)系
簡略的說:發(fā)起機(jī)的扭矩象征其氣缸一口氣所能吸進(jìn)的油氣量,這個(gè)吸氣量是會(huì)隨油門開度的加大和發(fā)起機(jī)轉(zhuǎn)速的逐步升高而增加的,但是它不會(huì)一向變大上去,到了某一轉(zhuǎn)速它就會(huì)到達(dá)顛峰,這就是平常人們所說的最大扭矩。發(fā)起機(jī)的轉(zhuǎn)速再上升,它就會(huì)逐步下降,這是汽油發(fā)起機(jī)等內(nèi)燃機(jī)在扭矩上的特征,也是最不理想的地方。 功率等于扭矩乘以轉(zhuǎn)速,它象征在單位時(shí)間里發(fā)起機(jī)可吸進(jìn)的油氣量。所以,當(dāng)發(fā)起機(jī)轉(zhuǎn)速逐步上升到最大扭矩點(diǎn)時(shí),每口氣吸進(jìn)的油氣量和單位時(shí)間里的吸氣次數(shù)都在增加,因而功率一向上升;當(dāng)轉(zhuǎn)速超越最大扭矩點(diǎn)后,雖然每口氣吸進(jìn)的油氣量減少,但因?yàn)榻捣淮笄椅鼩獯螖?shù)在增加,所以一向增加到最大功率點(diǎn)為止;當(dāng)轉(zhuǎn)速超越最大功率點(diǎn)后,每口氣吸進(jìn)的油氣量減少幅度要大于吸氣次數(shù)的增加幅度,所以功率開始減少。
三、如何比較不同發(fā)起機(jī)的好壞或強(qiáng)化程度
轎車所要求的發(fā)起機(jī)動(dòng)力性目標(biāo)Te和Pe是在一定轉(zhuǎn)速下得到的。不同轎車的使用要求不相同,車速也不相同(如載貨轎車和轎車使用的車速就不相同),所對(duì)應(yīng)的發(fā)起機(jī)轉(zhuǎn)速就不相同,因而不同用處的發(fā)起機(jī),即便在有用功率持平的情況下,它們所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速也是不相同的,反言之即功率持平的發(fā)起機(jī)并不能契合一切車型的要求,還必須在考慮功率和扭矩的同時(shí)看其所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速,這樣才干全面看出發(fā)起機(jī)的動(dòng)力性能目標(biāo)Te和Pe是否契合要求。
而Te和Pe這兩項(xiàng)動(dòng)力性目標(biāo)并不能直接用來評(píng)價(jià)不同排量發(fā)起機(jī)的好壞或強(qiáng)化程度,即不是功率和扭矩大的發(fā)起機(jī)就好或強(qiáng)化程度就高,而是要看單位氣缸作業(yè)容積所宣布的功率和扭矩。
TL和PL就是表明單位氣缸作業(yè)容積的扭矩和功率,使用這兩項(xiàng)目標(biāo)才干比較出不同發(fā)起機(jī)的好壞或強(qiáng)化程度。
轎車發(fā)起機(jī)TL和PL的范圍:
汽油機(jī):TL=600kPa—1000kPa PL=22kW/L—55kw/L 柴油機(jī):TL=600kPa—900kPa PL=11kW/L—26kw/L
在額外工況下,發(fā)起機(jī)每升氣缸作業(yè)容積所宣布的功率叫升功率。
PL=Pe/(Vh·i)(kw/L) 其間:Vh——?dú)飧鬃鳂I(yè)容積(L) i——?dú)飧讛?shù)
升功率標(biāo)征單位氣缸作業(yè)容積的利用率,PL越大表明單位氣缸作業(yè)容積宣布的。
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