對於大部分汽車小白來說,一提到發動機技術數據就一陣頭皮發麻,雖然字都能讀懂,但完全不知道這些數字是高還是低,更不知道這些數字會給發動機帶來怎樣的輸出表現。本期小編就為大家比較通俗地介紹一下這些數據,讓每一位看客對發動機的各項數據都有一個量化的認知。
氣缸數
首先是氣缸數,這個很容易理解,就是指發動機有多少個能夠提供動力的燃燒室。乘用車量產發動機領域,氣缸數3/4/5/6/8/10/12/16的發動機都有,如果範圍再廣一點,從整個內燃機領域來看,包括農用車的單氣缸(拖拉機),機車的雙氣缸(摩托車),乃至二衝程柴油機的N缸(船舶)都可以算作發動機的範疇。一般來說,氣缸數會隨著汽車的排量一起上漲,同時為汽車帶來更出色的性能和更好的平順性。
為什麼國內大部分汽車都是四個氣缸?這個問題涉及到發動機運行方式。傳統的汽車發動機的都是四衝程,活塞來回兩次為一個周期,其中只有「做功衝程」是對外輸出動力的,這樣一來就需要四個氣缸同時配合工作,讓發動機在每一個時間點都會有一個氣缸處在「做功衝程」,達到動力平穩輸出目的。當然了,氣缸數高於4個,越多動力銜接越順暢,同時振動平衡越好。
通俗點說,一家公司有四個員工,四個人都是上一天班休息三天(還招人不?),所以四個人正好輪流上班完成一個循環,保證公司正常運作。人少了,公司就會有「空窗期」,人多了,偶爾會出現兩個人都在上班。
缸徑/行程
缸徑/行程決定了氣缸是屬於「細長型」的還「粗矮型」的。缸徑大、行程短的矮胖型氣缸,幾個活塞可以很快跑完一個周期,所以發動機更容易飆高轉速,而且高速穩定性好,屬於高轉發動機,當然,現在倡導節能減排,這種有著跑車基因的發動機並不是主流。缸徑小、行程長的瘦高型氣缸,幾個活塞相對需要長一點的時間才能跑完一個周期,所以這類發動機轉速拉升會稍慢,但低轉速的動能轉換非常充分,使得起步時加速更迅猛。
舉個例子,兩個人互扇耳光,A扇B,手離得近,10秒內扇了8下;B扇A,甩開了膀子使勁扇,但10秒內只扇了4下。你會選擇哪一種呢?
最大功率-馬力
發動機在不同轉速,不同給油量下都會有不同的輸出功率,數據上是發動機曲軸轉速與轉矩的乘積,且在某個轉速下,發動機的功率會達到最大值,這就是最大功率及其轉速,例如210馬力/5400rpm,是指這台發動機在每分鐘5400轉時,達到其最大功率210馬力,而其他轉速下,其功率都會小於等於這個數值。
內燃機的特性使然,不管是渦輪增壓還是自然吸氣發動機,都需要較高的轉速才能達到其最大功率,而在日常使用中,發動機很少能飆到這樣的轉速,所以最大功率這個數值決定了發動機的潛力,也就決定了一台車最快能跑多快。
峰值扭矩-牛˙米
扭矩是發動機在某個轉速下,曲軸對外輸出的轉矩大小,同樣的,400牛˙米/3000rpm是指發動機每分鐘3000轉時,達到扭矩輸出的最大值400牛˙米。
扭矩這個數值決定了一台發動機的爆發力,也就是決定一台車需要多長時間能夠跑到最快。所以不同轉速下的扭矩繪製成的曲線決定了一台發動機的風格,如果在低轉速下就能爆發出較高的扭矩,那麼這台發動機就偏向於低扭,大部分乘用車的發動機都在超這個方向靠攏。但對於很多超跑使用的大排量自吸發動機來說,他們不缺低扭,所以都傾向於提升發動機在高轉速下的扭矩爆發能力。
扭矩輸出平台-rpm
渦輪增壓器的出現讓發動機能夠在某個轉速區間內持續輸出最大扭矩,例如500N˙m/2000-5800rpm,是指發動機在每分鐘2000-5800轉這個轉速平台內都能達到扭矩的最大值——500N˙m,相比自吸發動機扭矩隨轉速逐漸爬升,這是渦輪增壓發動機的一個重要優勢。
為什麼說渦輪增壓車爆發力強?就是因為只要將轉速踩到扭矩輸出平台,車子就能爆發出驚人的扭矩輸出,而自吸車則要等轉速爬升到最大扭矩轉速附近才能體現出強烈的爆發力。當然,如果已經達到了最大功率轉速附近,轉速的進一步提升也會讓扭矩輸出降低。
壓縮比/升功率
壓縮比表現的是發動機在運行過程中對油氣混合體的壓縮程度,比例越高,壓縮越狠,就能更充分利用「做工衝程」產生的動能,當然,過高的壓縮比也會影響發動機運行的穩定性,導致爆震。如何在提高壓縮比的同時抑制爆震是發動機開發中的重點項目。如今主流的自吸發動機壓縮比都接近10:1,馬自達的創馳藍天發動機將壓縮比做到了13:1,這是個很誇張的數據,目前的渦輪增壓發動機因為結構更複雜,所以壓縮比普遍會低一些。
升功率指的就是一台發動機單位排量的最大功率數值,例如一台4.0L V8發動機最大功率300馬力,其升功率為0.75,另外一台3.5L V6發動機最大功率280馬力,其升功率就是0.8。雖然前者馬力更大,但後者升功率更高,這意味著後者對燃油的利用更高效。
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