关于发动机扭矩、转速、及行驶效率相关理论的最后阐述！

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我爱嘉

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发表于 2016-01-16 08:03

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楼主电梯直达楼

有一天我手发痒，发了一贴《唐越是跑高速，越是需要四驱！唐真能两驱跑高速也不节能！》，到现在后悔的要命！我错了!真的错了！我洋洋洒洒写那么多，还不断和网友争论，几千一万字，现在回过头来想：我得到一分钱了么？有人感谢我了么？反而换来了是无知的人甚至是人身的攻击。本来不想再谈论这个话题的，懂得自然懂，不懂的怎么解释都没用，因为他们的理解力只到哪个层面上。但是昨天居然有人单独开贴对我人身攻击，我不能坐视不见了。今天开对这个问题的最后一贴，把该讲的都讲清楚，至于还不理解的，还喷的就随他们去了，那是做人的素质问题。

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我爱嘉

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用户：我爱嘉
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发表于 2016-01-16 08:04

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沙发

扭矩的定义：扭矩是使物体发生转动的一种特殊的力矩。发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩。扭矩是属于力，让物体转动的力，这个力让物体克服阻力转动了多少距离属于做了多少功！力作用在物体上，对物体产生加速度！现实中力对物体产生的加速度作用，要减去物体所受与力施加方向相反方向的阻力，剩余的某个方向的力才是决定物体加速度大小与方向的。力在发力动作完成后就客观存在的，你卯足了力气踢出一脚是100公斤的力，无论你对空气踢，还是对足球踢，还是对1吨重的铁球踢，在你踢出去的方向上，脚上都是100公斤的力。由于你踢的是空气，这100公斤的力没有遇到任何反作用力，所以它全部用来加速你的脚了，你的脚会飞出去甚至拖动身体向前；这100公斤的力你踢到足球了，足球给你一个10公斤的反方向作用力后飞了出去，所以你踢到足球后是90公斤的力加速你的脚，你的脚还是会飞出去甚至拖动身体，但是比你踢空气好一点。这一次你踢1吨重的铁球了，铁球纹丝不动，所以给了你一个相同的反方向的力，100公斤的力被抵消为0，脚踢在铁球上没有产生任何加速度。发动机扭矩的来源：发动机气缸内可燃混合气体在气缸内爆燃，推动活塞加速，做往复运动。发动机扭矩对汽车的作用效果：使汽车克服行驶方向的反作用力（阻力）后，剩余的力产生加速效果。思考1：汽车0-100最大加速度如何得到？如果发动机扭矩不是在一定转速客观存在的，而是空载时几乎为0，有负载时才发动机根据负载情况反映，往气缸内喷射更多汽油（某些人的观点）。那么可以得出这样一个结论：要取得汽车0-100KM最快加速时间，只要在计时开始后，再把油门踩到底就可以了。事实上，所有燃油车的0-100KM最快加速度，都是在先把发动机转速吊高到最大扭矩转速（自动挡车型受变速箱保护因素考虑，也许会保持在‘次’最大扭矩的转速），然后突然释放离合接入负载情况下得到的。没有负载扭矩不是为0么？吊高转速干嘛用？为什么测出来加速比开始计时再踩油门快？思考2：为什么固定转速下扭矩固定？这是因为扭矩的产生源自气缸内可燃气体爆燃推动活塞产生加速度，每一个转数下，由于活塞往复运动的频率是一致的，气缸的每一次“吸气做功排气循环”是一致的，节气门开度大小是一致的，气缸内进入与燃烧的可燃气体浓度与数量也是一致的。当你们调节气门开度大小时，由于气缸内混合气体数量差异，燃烧产生的能量差异，推动活塞的力差异，对活塞产生的加速度也会差异，活塞将以更快的速度运转，也就换来了更高的转速。更高的转速下，节气门开度受频率的变化也会有区别，气缸内参与燃烧的可燃气体数量也会有区别，所以差异转速下会有差异的扭矩输出。涡轮增压发动机由于给发动机进气压力非常大，节气门打开很短的一瞬间气缸即被填充满气体，所以也许节气门开0.01 秒与0.05的效果是一样的，所以涡轮增压发动机的最大扭矩是一个宽泛的区间。涡轮增压发动机转速的低值与高值达不到最大扭矩也很好理解：低转速时涡轮还没有开始增压，所以进气压力没有增大，发动机进气量不大，所以扭矩不大；高转速时虽然进气压力很大，但是由于活塞往复运动频率非常快，节气门打开时间只能非常短（例如0.001秒），这时进气量也有限，扭矩无法达到最大。思考3：负载与空载时，一个驱动车辆作加速度了，一个没作加速度，空载时的扭矩去干嘛了？回到刚才哪个脚踢空气的例子，100公斤的力踢了空气，不止脚飞出去了，脚还带动身体向前移动了（产生加速度）对吧。同样的，发动机空载时你踩到3000转，假如一个1.6发动机这时输出了150NM，这个力量作用在曲轴盘上产生的加速度太大，曲轴盘没有遇到反方向阻力，所以产生了一个过大加速度，这时与曲轴盘相连接的发动机壳体，与发动机壳体相连接的副车架，与副车架想连接的车身框架、内饰、钣金都受到这个加速度影响，产生了加速度（震动）。你不觉得踩空油保持高转速整个车身都在震动么？维持震动不需要力么？你用手使出全身力气推静止的车看看能使车身震动多少？思考4：当阻力大于输出扭矩后会怎么样？当发动机以3000转输出130NM扭矩时，遇到一个140NM反方向扭矩时，可燃气体推动活塞受阻后加速度降低，活塞往复运动减慢，发动机转速开始下降。但是随着发动机转速下降，单位时间内可燃气体爆燃的次数减少，所以扭矩比之前更低，更无法克服140NM的阻力，然后发动机不断掉转数，直至熄火。现实中是不是汽车就算挂1挡也有爬不上的坡，爬不上也会熄火吧？思考5：为什么汽车受齿比限制，在行驶中会有扭矩浪费的现象？一辆1.6排量的车挂1挡以3000转保持10公里/小时匀速行驶，此时发动机输出了130NM扭矩。虽然汽车保持匀速行驶，但是汽车以时速10公里/小时匀速行驶的阻力根本就没有那么大，按照道理汽车此时在行驶方向要产生很大的加速度的。可是车辆是连接在齿轮上的，3000转1挡的齿比限制了车轮在单位时间内转动的圈数，导致汽车只能按10公里/小时匀速前进。那么，多余的加速度怎么办？还是“思考3”上面所说的，多余的加速度给发动机壳体、副车架、车身框架、内饰、钣金产生了加速度（震动）。这么个震动法开车不舒服啊，为了解决这个问题，我们不能让发动机产生过量的加速度啊，怎么办？我们此时挂入3档，仍然保持3000转，此时发生了什么？齿比改变了，对车辆转动限制没有那么大了，这时130NM在克服了阻力后产生加速效果了，于是汽车不断加速中。当汽车以最高挡加速到100公里/小时，空气阻力地面滚动阻力传动机构阻力仍然没有达到与130NM对等的状况，但是受齿比限制车辆又不能进行加速了（保持3000转的前提下），于是130NM被阻力抵消掉100NM（假设）后，还剩下30NM富余，这30NM还是在让动机壳体、副车架、车身框架、内饰、钣金产生加速度（震动），只是现在震动没有刚开始那么大了。假如这个车变速箱是未来穿越而来的，齿比可以无限延伸，车辆转动已经不再受到齿比限制，会发生什么？虽然发动机保持3000转不变，但是车辆不断加速，空气阻力、滚动阻力、传动机构内部阻力不断增加，130NM的力不断被反方向的阻力抵消，越来越弱，当130NM=空气阻力滚动阻力传动机构内部阻力时，车辆开始不再加速，保持匀速行驶。这时遇到上坡了，阻力突然增加已经超过130NM的扭力，加速度开始为负数，车辆开始减速。车辆不断减速时，空气阻力、地面滚动阻力及传动机构阻力也在减少，它们减少到一定程度，空气阻力地面滚动阻力传动机构阻力上坡阻力=130NM时，车辆又开始匀速了，这时也许是时速80或60，都无关紧要，反正是匀速。注意：以上情况模拟都是在一个固定转速的前提下成立，别和我扯“怎么不能加速，我踩油提高转速不就可以跑快了么"通过以上一种情况的模拟就可以明白，受目前比亚迪6速自动变速箱齿比所限，唐在跑高速时，虽然是以某个固定转速匀速跑，但此时的状态是：风阻滚动阻力传动机构阻力富余扭矩=发动机扭矩。富余扭矩会给车体各部位造成不必要的加速度（震动）。如果唐跑100公里时速时是2000转，此时发动机扭矩为320NM，假如测得100公里时速的唐遇到的空气阻力滚动阻力传动机构内部阻力磨损了200NM，而发电机发电阻力恰好为120NM，那么发动机320NM=空气阻力滚动阻力传动阻力200NM 120NM发电机阻力。那么带动发电机后，车速不会下降，也没有富余扭矩去给车身造成震动，之前富余扭矩用来驱动电机发电，既增加了能量又提高了行驶舒适性。如果发电机发电阻力需要磨损200NM扭力，200 200=400NM扭力阻力，那么此时接入发电机负荷后会得到一个负加速度（车辆减速），当减速到风阻滚动阻力传动内部阻力=120NM时，唐又可以保持匀速了。虽然此时发动机输出不变，时速下降了，但是行驶效率还是提高了，因为此时仍然是没有富余扭矩以震动车身的方式做抵消。当然我在这个结论上有个前提：车辆以目前主流变速箱最高挡固定转速跑高速时，匀速时速是受变速箱齿比限制，而不是实际遇到的阻力。我认为这个前提是成立的，正因为有这个前提，许多同一款车换了一个更高档位的变速箱后，可以以同样转速跑更高速度（或者说跑相同速度降低转速），这也是为什么变速箱的发展往档位数越来越多，齿比不断延伸的原因。我明白看懂以上这些理论需要一定的理解力，不过不管各位看官是不是理解，我已经把我所思考到的，理解到的全部阐述清楚了。不管各位有任何疑问我也不再做回答，还是那句话：理解的自然会理解，当谬论的一笑了之吧。