如何看待发动机扭矩和功率参数对汽车动力性影响

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1、如何看待发动机扭矩和功率参数对汽车动力性的影响如何看待发动机扭矩和功率参数对汽车动力性的影响 发动机是汽车的心脏， 每个人在购车时都会很关注发动机的动力参数， 但能真正看懂的 人少之又少， 既使是汽车专业毕业的人， 真正弄懂发动机动力参数是如何影响汽车驾驶性能 和动力性能的人也不多， 汽车专业的汽车理论课程是一门理论性和实践性非常强的课， 涉及 到大量的公式、图表、试验与统计数据，能学好它的人不多，虽然发动机的扭矩、功率与汽 车动力性能的关系是其中最基础的内容， 但要弄明白也是要下一定的功夫的。 弄清楚和理解 了发动机的扭矩、功率与汽车动力性能的关系，不仅能正确评价汽车的发动机性能，还有利 于

2、提高自已的驾驶水平。 一提起汽车发动机参数， 大家都会想到发动机的最大扭矩和最大功率， 往往都忽略了参 数表中最大扭矩点的发动机转速和最大功率点的发动机转速。 后面我们将逐步转入正题。 现 在大家思考以下的几个问题？ 1 发动机最大功率和发动机最大扭矩两个参数哪个更重要？ 2 如何评价汽车动力性？指标是什么？与驾驶感觉有何关系？ 3 假设除发动机不同外， 其他都相同， 行车过程中发动机最大功率大的汽车会使驾驶员 感到汽车动力更好吗？ 一一 汽车动力性的评价汽车动力性的评价 在讨论发动机扭矩与最大功率前， 我们先了解一下汽车的评价指标是什么， 在汽车行业 中，评价汽车动力性的指标有三个，即最大爬

3、坡度、最短加速时间和最高车速。 最大爬坡度是指汽车在满载（不能超载）的条件下，路面是水泥或沥清的良好路面，汽 车挂一档，驾驶员油门踩到底时汽车能匀速通过的最大坡。由于轿车设计的车速高，对爬坡 而言的动力余量大，都能轻松通过符合国家标准的各种路的坡。只有货车以盈利为目的，为 了节油，设计时所留的动力余量不大，当然，常在无路条件下使用的越野车也要关注最大爬 坡度。 对于在道路上行驶的轿车(含 SUV 和 MPV)一般不存在爬不上坡的问题，因此可不关注 此指标。 汽车的最高车速指的是汽车在平直的水泥或沥青路面上， 汽车油门踩到底时所能达到的 最高车速，汽车试验测试该参数时，不是在路上测得的，是在飞机

4、跑道上或汽车试验场的试 验车道上测得的，试验时要求风速不能大于 3m/s。从这个指标的测试条件看，大家就明白 了为什么我们日常开车时汽车无法达到汽车官方参数中的最高车速了， 而且高速路也不允许 汽车超速行驶。 大家有没有发现， 汽车官方宣称的最高车速 （一般轿车都在 170km/h 以上） 远大于我国高速最高 120km/h 的限速， 那问题来了，既然汽车最高限速 120km/h，那为何汽 车设计时却要设计出最高车速 170km/h 以上的汽车呢？因为汽车行驶时要有一定富余的动 力来克服路面的小坡和用于超车加速，若没有动力富余，则汽车一有小坡汽车就会减速。平 时开车时， 我们油门都没踩到底，

5、就是没让这些富余的动力发挥出来， 当感到汽车慢下来时， 驾驶员自然而然地会加大油门。这个指标先讨论到此，后面我们还会来讨论它。 最短加速时间一般是指汽车满载时从停止状态加速到 100km/h 所需要的最短时间，测 试也是在无风平直的机场跑道或汽车试验场测出的， 路面为水泥或沥清。 我们感觉一辆汽车 的动力 LOW 不 LOW 与该指标有很大的关系，跑车该指标约为.秒，一般紧凑型轿车为 1113 秒，学习物理的都知道，时间越短，加速度越大，所以跑车加速时会有推背感，而一 般轿车没有。 这个指标直接影响我们对汽车动力性评价好坏的原因在于我们平时开车时， 不 存在爬不上的坡，也不存在汽车达不到我们所

6、想要的车速（不违法超速驾驶） ，大多时间汽 车行驶在市区中，想快也快不起来。但在平时开车时，红灯变绿灯后的起步加速，行驶中的 加速超车与这个指标密切相关，若该指标的时间长，则起步加速慢，加速超车时间变长。有 一定驾龄的人都有遇到在高速路上因货车超货车而被堵的情形， 这是因为货车的最短加速时间长的原因（货车因最高车速低，这个指标的加速未了速度不一定是 100km/h） 。 总结一下，评价汽车动力的三个指标中，对我们驾驶感觉影响最大的是最短加速时间。 最短加速时间短的汽车的最高车速也会更高， 最大爬坡度也会更大些， 三者间有一定的内在 联系。 二二 发动机的功率与扭矩发动机的功率与扭矩 学过物理的

7、都知道，功率、扭矩和转速三者的关系是：功率 P=扭矩 T*转速 n。 在发动机参数中， 最大扭矩的发动机转速和最大功率的转速相同或基本相同吗？答案是 否定的，如果二者相同或接近，则问题就简单了，也即二者对汽车动力的影响是一样的。我 们看一下表中三款性能接近的发动机的参数， 特别注意一下朗逸与速腾两款发动机参数的比 较， 除最大扭矩参数不同外， 其它一样， 一不小心还以为是同一款发动机。 现在大家猜一猜， 从汽车动力性角度看，装那款发动机的汽车的动力会更好些？ 发动机 最大功率 kW 最大功率的 转速 rpm 最大扭矩 Nm 最大扭矩的 转速 rpm 大众朗逸 1.6L 81 5800 155

8、3000 大众速腾 1.6L 81 5800 155 3800 福克斯 1.6L 92 6500 159 4000 你到 4S 店看车时， 往往销售的小妹或小弟都会将发动机功率参数拿来宣传， 为了不被误 导，我们首先弄明白发动机参数的相关问题。我们看车厂宣传手册时，发动机的参数除结构 参数外， 与性能相关的往往只有上表中的四个参数， 实际上发动机的功率和扭矩是随发动机 工作转速而变化的，变化规律如下图。该图将发动机功率与扭矩标在同一图中，图中的横坐 标 a 是发动机转速，单位为转/分钟，左侧的纵坐标 b 为发动机功率，单位为 kW，左侧纵坐 标 c 为扭矩，单位为 Nm。曲线 d 是发动机的功

9、率随转速的变化关系，最大功率点对应的转 速为 np,曲线 e 是发动机扭矩随转速的变化关系，最大扭矩点的转速为 nt。该图通常称为发 动机的外特性，是汽车动力性设计计算的主要依据。 发动机的外特性是在油门全开， 水温、 油温等恒定条件下在专门的发动机台架上一点一 点测得的，是发动机的最大功率和扭矩的输出能力。若油门只部分开启，则发动机的输出功 率和扭矩随转速的关系称为部分负荷特性， 汽车发动机绝大多数都是在部分负荷特性下工作 的。部分特性可简单地理解为是发动机外特性曲线下移，实际情况如下图所示，图中曲线右 侧的百分比数字是油门开度为最大油门的百分比，上部分曲线为功率，下部分为扭矩。需要 注意的

10、是， 发动机装到汽车上并不能输出外特性中的功率或扭矩， 一般会比外特性曲线降 10% 左右，主要是汽车发动机要带动发电机、水泵和动力转向油泵等附件需要消耗部分的功率。 三三 汽车车速与发动机转速的关系汽车车速与发动机转速的关系 汽车的车速与发动机的转速有一一对应的关系， 为方便大家的理解， 这里将不使用复杂 的公式，对原公式进行简化以便于学习。 车速=常数*变速器的传动比 ig*转速 n 上式中的常数与汽车的传动系有关，是一个不变的参数。变速器的传动比 ig 与驾驶员 所挂的档位有关，档位越高，传动比 ig 越小，档位越小则传动比 ig 越大。同一车速下，挂 的档位越高，对应的发动机工作转速就

11、越低。在讨论汽车动力有关问题时，要注意的是，汽 车行驶过程中， 汽车的车速变化相对较慢， 而发动机的转速在操作过程中比汽车车速变化快 很多， 因此驾驶时， 换档的目的就是使发动机工作在不同的转速区间以适应汽车的车速及路 面变化的情况。 四四 汽车扭矩与驱动力的关系汽车扭矩与驱动力的关系 发动机输出的扭矩最终是要通过传动和行驶系统转换为作用在驱动轮与地面的接触面 上，方向朝汽车前进方向的力以驱动汽车前进，这个力称之为驱动力 Ft，驱动力与发动机输 出的扭矩的关系可简化为： 驱动力 Ft=常数*变速器的传动比 ig*发动机扭矩 Tt 上式中的常数与汽车的传动系有关，是一个不变的参数。变速器的传动比

12、 ig 与驾驶员所挂 的档位有关，档位越高，传动比 ig 越小，档位越小则传动比 ig 越大。假设发动机输出扭矩 大小不变，则所挂的档位越低，则传动比 ig 越大，则驱动力越大，这就是为何汽车爬坡时， 坡越大则所挂的档位要越低，否则发动就会熄火。 汽车的驱动力用来做什么的呢？总的一句话是用来克服汽车运行的阻力，阻力有四个， 即车轮滚动的阻力、 汽车加速的惯性力、 道路坡道引起的汽车重力沿坡道方向的重力分力和 汽车行驶时的空气阻力。关于这四个阻力，以后再写文章来讨论。驱动力始终与这四个阻力 之和大小相等，方向相反，只要汽车运动，滚动阻力和空气阻力终始存在，而坡道阻力只有 上下坡时存在，加速阻力只

13、在加速时才存在。汽车行驶时，驾驶员通过油门控制发动机输出 扭矩的大小来控制驱动力大小，若在平路上，驱动力减去滚动阻力和空气阻力后若有剩余， 则乘余部分就会使汽车加速，加速产生的惯性力与这个剩余驱动力平衡。 基础知识介绍到此，后面我们要切入正题了，在切入正题前，我们简单小结一下，发动 机的扭矩转变为汽车的驱动力，转变过程受变速器的传动比影响，在扭矩不变的情况下，档 位越高，传动比越小，则驱动力越小；汽车车速与发动机转速直接相关，中间也存在一个变 速器传动比的影响，相同发动机转速，档位越高，传动比越小，则对应的汽车车速越高。发 动机的输出扭矩是随着油门大小和发动机转速而变化的， 通过汽车变速器的档

14、位和发动机的 扭矩特性将汽车的车速与汽车的驱动力联系在一起， 而驾驶员是通过油门和挡位来控制汽车 的驱动力大小从而控制汽车的车速、加速度等。 五五 汽车最高车速与发动机最大功率转速的关系汽车最高车速与发动机最大功率转速的关系 虽然我们平时开车时以远低于汽车最高车速的车速行驶， 但这不妨碍它做为汽车动力性 的一个评价指标存在，因为最高车速高的汽车，往往它的动力性比较好，在动力性方面驾驶 的体验性也比较好。 假设汽车以最高车速行驶， 那么发动机工作在外特性的什么位置呢？根 据工程技术人员对现有汽车的统计，汽车设计工程师在设计汽车时，80%以上的汽车的最高 车速设计在最大功率点上， 即最大功率点的发

15、动机转速按最高档传动比转换所得的车速即为 汽车设计的最高车速， 实际测试的最高车速与设计的最高车速存在一点误差是正常的。 只有 很少一部分汽车的最高车速所对应的发动机转速 nn 小于或大于最大功率点转速 np， 前者往 往是经济性轿车， 着重于节油， 而 nn 设计为大于 np 的汽车往往更重视汽车动力性的表现， 而忽略燃油的经济性，一般为豪车，大多数的汽车将 nn 与 np 设为相同，则是兼顾了汽车的 动力性与经济性。 由此可知， 汽车行驶时工作在发动机最大功率点的机会基本不存在， 所以， 发动机的最大功率只是用于评价汽车发动机的一个辅助参数， 不应过于强调， 不要被宣传和 推销人员所误导，

16、但也不能忽视它，它的的确确是发动机的一个重要参数，对汽车的动力性 和经济性都有重要的影响。 在发动机台架实验时，当发动机机工作在最大功率点附近时，那种情形是很吓人的，发 动机的噪声非常恐怖，只需要几分种，汽油机的排气管就会变红，排气管温度会达到 900 左右，在汽车试验时也不会让汽车长时间在此工况下工作，对于普通的驾驶员，不要轻易去 尝试，因为汽车试验人员的车和人都是买好保险的，且穿有防护服在专用车道上驾驶的。 这一部分先介绍到此， 后面我们将继续对发动机的扭矩与汽车动力性的关系、 扭矩曲线 的形状与动力性的关系、自然吸气与涡轮增压发动机特性对汽车的影响等问题进行讨论。 六 发动机最大扭矩转速是高些好还是低些好 汽车用的汽油发动机的转速一般为 9006000rpm， 柴油机的最高转速会低些。 国内大多 轿车采用汽油机，在此我们用汽油机来解释，其原理是一样的。我们再看一下发动机的外特 性图， 最大扭矩点的转速 nt 远小于最大功率点的转速 np,无涡轮增压发动机的最大扭矩点一 般在 35004500rpm 范围内。下面我们考虑两个问