汽車機(jī)械常識

【專家解說】：發(fā)動機(jī)的功率、扭矩與壓縮比　　發(fā)動機(jī)是汽車的心臟，選擇一款先進(jìn)的發(fā)動機(jī)，是購買車輛時必須要考慮的重要因素。衡量一款發(fā)動機(jī)的性能水平，要看功率、扭矩和油耗三條數(shù)值曲線，但在目前，廠家通常只提供最大功率、最大扭矩和90公里等速油耗三個數(shù)據(jù)。不過，掌握科學(xué)的方法，我們依然能夠從中看出一款發(fā)動機(jī)的特點(diǎn)。 　　功率是指物體在單位時間內(nèi)所做的功。功率越大轉(zhuǎn)速越高，汽車的最高速度也越高，最大功率是描述汽車動力性能的關(guān)鍵指標(biāo)，一般用馬力(PS)或千瓦(kw)來表示，1馬力等于0.735千瓦。如東風(fēng)日產(chǎn)頤達(dá)1.6升發(fā)動機(jī)的最大功率為80kw/6000rpm，也就是說，發(fā)動機(jī)在6000轉(zhuǎn)時，能輸出最大功率80千瓦，約合109馬力。    衡量發(fā)動機(jī)馬力的主要因素有四個：氣缸壓強(qiáng)、活塞截面積、活塞行程和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。其中活塞截面積和行程與我們熟悉的名詞"排量"直接相關(guān)?；钊孛娣e與行程的乘積AS是一個缸的排量，如果發(fā)動機(jī)有n個相同的氣缸，它的排量就是nAS。通常講的所謂 排量是汽缸截面積*活塞行程*汽缸個數(shù)，F(xiàn)1賽車一般為V10發(fā)動機(jī)（10個汽缸），排量規(guī)定不大于3000CC（毫升）。 　　扭矩是使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動的力。發(fā)動機(jī)的扭矩就是指發(fā)動機(jī)從曲軸端輸出的力矩，在實際駕駛中，扭矩參數(shù)是車輛加速能力與爬坡能力的表現(xiàn)。在功率固定的條件下它與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系，轉(zhuǎn)速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽車在一定范圍內(nèi)的負(fù)載能力。比如，途安1.8T發(fā)動機(jī)的最大扭矩為210N.m/1700rpm，即發(fā)動機(jī)在1700轉(zhuǎn)時能輸出210牛頓·米的最大扭矩。 (在汽車中，扭矩=功率/輪胎轉(zhuǎn)速/3.14159/2=抓地力*輪胎半徑) 　　通俗地說，最大功率代表了汽車的最高時速，最大扭矩則體現(xiàn)了汽車的加速性能。在目前我國高速公路、大城市主干道路有明確限速的情況下，車輛的瞬間加速性能對于消費(fèi)者更為重要。需要指出的是，由于一般駕駛者習(xí)慣于在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速2000—3500轉(zhuǎn)(rpm)之間行使，因此，實現(xiàn)低轉(zhuǎn)速大扭矩，也成為廠家追求的目標(biāo)。消費(fèi)者在看最大扭矩數(shù)值時，也一定要注意轉(zhuǎn)速的高低。 　　此外，像富康、鈴木雨燕等車型配備的是高轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)，只有在3500轉(zhuǎn)以上換擋，才能爆發(fā)出最大功率和扭矩，如果在低轉(zhuǎn)速下?lián)Q擋，車輛就會顯得有些“肉”。這一點(diǎn)需要特別注意。 最大功率：最大功率用馬力（PS）或千瓦（KW）表示。發(fā)動機(jī)的輸出功率同轉(zhuǎn)速是相關(guān)的，一般說隨著轉(zhuǎn)速的增加，發(fā)動機(jī)的功率也相應(yīng)提高，但是到了一定轉(zhuǎn)速后，功率反而呈下降趨勢。，最大功率說明什么？應(yīng)該是說明車子能達(dá)到的最高車速。 最大扭矩：發(fā)動機(jī)從曲軸端輸出的力矩，扭矩的表示方法是N．m／r／min，最大扭矩一般出現(xiàn)在發(fā)動機(jī)的中轉(zhuǎn)速的范圍，隨著轉(zhuǎn)速的提高扭矩反而下降。我們一般在市區(qū)內(nèi)開車發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速都處于2000~3500轉(zhuǎn)，這就意味著扭矩峰值出現(xiàn)在4000轉(zhuǎn)以內(nèi)的發(fā)動機(jī)是最合適的。最大扭矩決定著車的提速性能，特別是低速時的加速性。壓縮比：壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的最小容積之比。壓縮比大的發(fā)動機(jī)，燃燒更迅速更充分，發(fā)出的功率越更大，經(jīng)濟(jì)性也好一些。但壓縮比越大，通常發(fā)動機(jī)工作時抖振會明顯增大，出現(xiàn)“爆燃”和“表面點(diǎn)火”等不正常燃燒現(xiàn)象的可能性增大。 壓縮比直接決定的汽車該加多少標(biāo)號汽油，壓縮比低于7.5可使用90號汽油，壓縮比在7.5~8.0應(yīng)選用90或93號汽油；壓縮比在8.0~10.0應(yīng)選93或95號汽油；壓縮比在10.0以上的應(yīng)選用97號汽油。如果使用與壓縮比不符的汽油會使汽車出現(xiàn)“爆震”或燃料不充分的問題。頂置凸輪軸SOHC與DOHC：這是我們在汽車配置表發(fā)動機(jī)欄中常看到的字眼，目前主流發(fā)動機(jī)往往由發(fā)動機(jī)頂端旋轉(zhuǎn)的凸輪軸控制進(jìn)氣門及排氣門開啟，以實現(xiàn)進(jìn)氣和排氣。單頂置凸輪軸SOHC指進(jìn)排氣控制都用同一支凸輪軸，而雙頂置凸輪軸DOHC則是兩者分開。由于DOHC便于實現(xiàn)對發(fā)動機(jī)的更精密控制、讓發(fā)動機(jī)達(dá)到更大的轉(zhuǎn)速，因此，DOHC比SOHC更先進(jìn)。 但是，DOHC與SOHC在不同的轉(zhuǎn)速區(qū)間的性能表現(xiàn)是不同的，雖然DOHC發(fā)動機(jī)有較高的效率和強(qiáng)勁的功率，但它往往出現(xiàn)在中高轉(zhuǎn)速，而SOHC發(fā)動機(jī)卻可以在較低轉(zhuǎn)速時候達(dá)至最大的扭矩，這就是目前還有一些高檔車選用SOHC發(fā)動機(jī)的原因?！∩β?— 衡量發(fā)動機(jī)性能的重要指標(biāo) 發(fā)動機(jī)功率與排量之比稱為升功率，表示發(fā)動機(jī)每升容積能發(fā)出多少功率。這個比值越高，說明發(fā)動機(jī)技術(shù)越先進(jìn)。     體現(xiàn)發(fā)動機(jī)品質(zhì)高低主要是看動力性和經(jīng)濟(jì)性，也就是說發(fā)動機(jī)要具有較好的功率、良好的加速性和較低的燃料消耗量。影響發(fā)動機(jī)功率和燃料消耗量的因素有很多，其中影響最大的因素有排量、壓縮比、配氣機(jī)構(gòu)。但這只是泛指而言。具體到發(fā)動機(jī)的比較，由于用途、設(shè)計、材料及制造工藝的差別，往往造成顯著差別。有一些排量大的發(fā)動機(jī)功率不一定比排量小的發(fā)動機(jī)功率大，例如以排量比較，甲車是2.0升發(fā)動機(jī)最大功率是97千瓦，乙車是2.2升發(fā)動機(jī)最大功率可能只有79千瓦。同樣，有些車排量相同，同是2.0升發(fā)動機(jī)但輸出功率卻不一樣。因此，就產(chǎn)生了一個衡量指標(biāo)，稱為“升功率”。     發(fā)動機(jī)以曲軸輸出功率為基礎(chǔ)的指標(biāo)稱有效指標(biāo)，這種指標(biāo)表示整個發(fā)動機(jī)性能的高低。有效指標(biāo)包括有效功率、有效扭矩、升功率等等。一般以為，功率和扭矩這兩項指標(biāo)就能夠反映發(fā)動機(jī)的優(yōu)劣，其實不然。不是功率和扭矩越大的發(fā)動機(jī)就越好，真正能夠反映發(fā)動機(jī)動力的指標(biāo)是每升氣缸工作容積所發(fā)出的功率，即“升功率”。升功率表示了單位氣缸工作容積的利用率，升功率越大表示單位氣缸工作容積所發(fā)出的功率越大。那么，當(dāng)發(fā)動機(jī)功率一定時，升功率越大發(fā)動機(jī)的重量利用率就越高，相對而言發(fā)動機(jī)就越小，材料也就越省。     升功率的高低反映出發(fā)動機(jī)設(shè)計與制造的質(zhì)量。因為升功率（N）大小主要決定于氣缸平均有效壓力（P）和轉(zhuǎn)速（n）的乘積，即N=（P）×（n）。提高升功率就要從提高氣缸壓力和轉(zhuǎn)速入手，因此提高升功率的具體措施也就有： （1）提高充氣量。這是四沖程發(fā)動機(jī)增加熱量的首要條件，因為燃料燃燒需要空氣，燃料與空氣比較，后者更難以充入氣缸，所以就要改善換氣條件，減少進(jìn)氣阻力增大氣門通道截面積，有些發(fā)動機(jī)就采用4氣門形式。當(dāng)多氣門結(jié)構(gòu)布置困難時，首先要滿足進(jìn)氣門的需要，不管氣門布置形式怎么樣，都是進(jìn)氣門數(shù)量等于或者大于排氣門數(shù)量。 （2）提高轉(zhuǎn)速以增加單位時間內(nèi)的充氣量。現(xiàn)在轎車的發(fā)動機(jī)一般都是高轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)，每分鐘轉(zhuǎn)速在5千轉(zhuǎn)以上。 （3）改善混合氣質(zhì)量和燃燒過程。采用電控燃油噴射系統(tǒng)，在所有工況下混合氣的質(zhì)量盡可能達(dá)到最佳，空氣與燃油的混合地點(diǎn)從節(jié)氣門處移至噴油嘴處，燃油直接與吸入的空氣混合，從本質(zhì)上改善了混合氣的均勻性。 （4）提高發(fā)動機(jī)機(jī)械效率增加有效功的輸出，減少機(jī)械損失主要是減少零件之間的摩擦，涉及到零件加工的精度、表面加工質(zhì)量、潤滑質(zhì)量、溫度控制及減少附件等。這里指出的是，多氣門與2氣門設(shè)計的結(jié)構(gòu)上最大差異，就是多氣門的配氣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加氣門、導(dǎo)管、凸輪軸搖臂等，有些還要專門增加一支凸輪軸，即雙頂置凸輪軸（DOHC），這些增加的裝置必然會增加機(jī)械損失。因此，一些講究實際的廠家仍然在中小型汽車發(fā)動機(jī)上采用2氣門設(shè)計。 以上四點(diǎn)是相互關(guān)聯(lián)的，例如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越高引起的每次循環(huán)充氣量減少問題也越突出，這就要采用增大氣門通道截面積的措施，加大進(jìn)氣門頭直徑或者采用多進(jìn)氣門形式。但采用多氣門形式又會涉及到發(fā)動機(jī)機(jī)械效率的問題。世界上的事物總是矛盾并存的，廠家工程師怎樣調(diào)整平衡點(diǎn)，盡量完善地處理各種矛盾，就體現(xiàn)在各種發(fā)動機(jī)的性能表現(xiàn)上了。