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学会使用发动机转速特性曲线才是更好的判断一辆车在日常使用条件下动力表现的捷径

作者:湖北恒辉汽车有限公司    发布时间:2016-11-07    浏览次数 :


       车辆的动力源泉就是发动机,因此一些对车辆性能很关心的消费者就会去仔细研究厂家给的发动机动力性参数。厂家在进行宣传时,常常会宣传车辆的大扭矩,大功率及其出现的转速区间。消费者买车的时候,总是会关注车辆发动机的动力性。而很多车友就会对这些参数津津乐道,甚至将一些常见车型的参数背诵的滚瓜烂熟。
  我们用国产某型1.5L发动机的参数:大功率69kW(94马力)/6000转每分,大扭矩128Nm / 3400转每分。这个参数的意思是说,这台发动机在6000转的时候能达到他的大功率,而在3400转的时候达到他的大扭矩。
  首先来说,扭矩,可以粗略的说,和发动机气缸内压力成非线性正相关关系。也就是说我们可以粗略地认为,虽然表征气缸内压力的指标甚多,但一般而言,气缸内的压力越大,发动机输出的扭矩就越大.然后气缸内的压力怎么来的呢?当然是来自于气缸内可燃混合气爆燃产生的火焰燃烧气膨胀推动活塞运动的力。当然,这个压力的描述更为复杂,而这里车辙只介绍一个参数,叫做充气效率
  充气效率的含义,直白的说,可以理解为进气量相对于气缸容量的比值。这个比值越高,进气效率越高,意味着参与燃烧的可燃混合气量越大,也就能制造更大的气缸内压力,从而制造更大的扭矩。当然也有关系啦!随着发动机转速越来越高,活塞的上上下下的速度就变得越来越快,气体的流动速度也就变得更快。在某一个转速区间的时候,这样加速流动的气体能够提升进气效率,让更多的新鲜空气在有限的进气门打开时间内进入气缸。但是当这个速度达到一定程度的时候,就导致效率不升反降。
  这就反而导致了实际进气量的减少。同时,由于发动机的转速越来越快,气缸内的温度也在上升。比如,现在很多发动机的气门正时调节都使得发动机气门存在一个气门重叠角。(这个概念可以简单理解为,进排气门同时是打开状态)这个时候很尴尬的事情就出现了——刚刚流入气缸的新鲜空气被高速排出的废气一起裹挟出了气缸。而众所周知,温度更高的气体体积也就越大。当同等质量的气体由于温度更高,他们占据了更多的气缸内空间,从而阻碍了新鲜空气的进入。因此,高进气效率是在某一转速区间内出现的。
  粗略而不严谨,直白的说,大扭矩往往出现在进气效率高的工作点的周围。本田的B18 K20这些著名高转速发动机,由于具有VTEC技术而使得其在高转速区间的动力表现非常优秀。但是这些发动机也有一个问题就是,当高角度凸轮轴介入之后,发动机在低转速区间的功率输出就变得特别的萎靡。这也是为什么赛车手在过弯的时候要采用“跟趾”的动作来保证发动机的转速,从而使得发动机的输出功率在争分夺秒的赛车中不会掉下来。
  好啊,那我们来看图说话。把大名鼎鼎的红头机拉走,我们还是看看那台国产某型1.5L自然进气发动机吧。这里呢就要引入一个概念,就是发动机转速特性曲线。发动机转速特性曲线指的是发动机的功率,扭矩和油耗在不同转速下的变化曲线。那么那台1.5L发动机的转速曲线就是酱紫滴:
  如果单说扭矩曲线的话,能够明显的看出它的趋势是先逐渐上升,再逐渐下降的。这也印证了我们前面介绍的理论,扭矩确实是不能一直上涨的,扭矩与发动机的工况息息相关。这里的Pe曲线表示的是功率,Me曲线是扭矩,ge曲线是燃油消耗率,横轴是转速(单位是转每分)。车辙为了方便大家,已经把单位换算成大家熟悉的常用单位了。功率的单位是千瓦,扭矩的单位是牛米,转速的单位是转每分。
    这个看发动机调校。比如我通过提高气门升程,修改进排气正时,修改进气歧管和燃烧室形状,提高高转速下的进气效率,那自然大扭矩就向着高转速移动,但是就牺牲了低转扭矩。这也是为什么要有各种可变气门正时技术或者可变进气歧管技术,就是保证一个较为线性,稳定的扭矩/功率输出,不管是高转速还是低转速下。
    可以用这条曲线参考一下自己的这辆车经济的油耗转速是多少。然后在马路上,挂上高档,把发动机控制在这个转速,这个时候你的车速就是你这台车的经济时速咯~当在城市道路中以2000多转的速度行驶时,实际上发动机的输出也就只有30多kW,这是由于转速较低导致的。但是扭矩却实实在在的保持在100多Nm以上,这是为了应对城市工况下频繁的加速减速对于牵引力的需求。
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