这个问题本身不是一个对错的问题,可以认为38号说的是对的:决定汽车动力性能的是发动机的功率而不是扭矩。但是他在40分钟的视频内偷换概念混淆视听,误导观众。这也是38的一贯作风。
我的观点是,决定汽车动力性的是功率而非扭矩。直接影响汽车行驶的是轮上扭矩而不是发动机输出扭矩。这里38说的是对的。
所以光比较两台发动机最大扭矩两个值(视频中是大众的300 N·m和本田的243 N·m),是没有意义的。但是很多时候,比较比较发动机扭矩曲线完全没有问题,因为同等级的车变速箱和主减速器的设计区别不可能很大。扭矩曲线能最直接表现出发动机的特点,所以他绝对不是像38号说的那样·,完全是一个虚的性能指标。看了扭矩曲线,基本就能理解这辆车的特点的。
此外,扭矩曲线对于汽车直线加速影响很大,“功率决定极速,扭矩决定起步”是有道理的,应该去理解这句话内在的含义,而不是去批驳这句话。这句话是手动挡时代产生的,哪个时候这句话基本是对的。现在各种AT、CVT、DCT情况比较复杂,但是这句话至少对了一大半。怎么能说这句话是完全错的呢?如果一辆车的性能靠一句话能讲清,要我们这么多汽车工程师干嘛?
我相信有大量38号的观众是有一定科学基础的,至少是有中学数理水平的,但是这样反而很容易被他偷换概念而误导。如果完全没有一点物理基础,反而不会被误导,根本就听不懂。
先来列出他40分钟内的主要论点:
比较对象:VW 1.8T EA888: 180 hp, 300 N·m VS Honda 1.5T L15B: 193 hp, 243 N·m
他先摆出了大结论:决定汽车动力性的是发动机功率而非扭矩。
7分钟:给出了重要公式
(我加了单位,但是使用需要添加单位换算系数)
10分钟:认为“功率决定极速,扭矩决定起步”是完全错误的。
14分钟:给出了一个批驳上条的理由,汽车在匀速行驶在120 kph时发动机所提供的动力远小于最大功率,可能只有三四十匹马力,所以功率决定极速是错误的。
18分钟:38号认为扭矩完全是虚的性能指标。决定汽车行驶状态的是轮上扭矩而不是发动机曲轴扭矩。
20分钟:两条发动机的扭矩转速曲线相交于5000 rpm,5k转前大众发动机功率大,5k转后本田发动机功率大。但是只有峰值功率对于动力性有影响,所以5k转之前的曲线丝毫没有用。
24分钟:进行了简单的定量计算,取了VW 2000转(该点扭矩300 N·m,功率63 kW)和本田6000转(220 N·m,功率138 kW)的两个点,通过差异的变速比,拥有比较小发动机扭矩的本田发动机可以实现更大的轮上扭矩。
32分钟:38号认为厂商宣传的达到最大扭矩的转速区间宽广对性能毫不重要。低转速下的高扭矩点平时绝对用不着。
33分钟:只有1挡起步会用到较多的转速区间,但是仍然不重要。在忽略换挡时间的前提下,只有轮上扭矩,也就是经过变速箱之后的扭矩才会影响起步。
加粗的内容是我认为38号所说的完全正确的,其余内容要么错误,要么偷换概念,他说的有可能结论是对的,但是上下文给观众的感觉有误导性。
接下来让我详细阐述我的观点。
什么是动力性?
首先,38号对于讨论这个问题的前提是,只讨论动力性能,这是一个很好的假设,所以我也只讨论动力性能,不讨论经济性、平顺性等等其他问题。问题是,38号根本就没有解释什么叫动力性。看完视频,我的理解是,38说的是作为一个车手,把车开到极限的情况下的动力性。但是他又三天两头在扯日常驾驶,以此混淆概念。
但是,什么是动力性?
根据《汽车理论》,汽车的动力性指标主要有三个:汽车最高车速,加速时间,爬坡性。
极速:
汽车的极速可以认为是完全由发动机功率决定的,所以那句话,“极速看马力,加速看扭矩”的前半句,任何时候都是正确的。什么叫极速?看看你们车速表的最大哪个数字,200多,300多,叫车子的极速,而不是38号说的120 kph,极速就是看汽车功率的,哪个时候汽车的行驶阻力等于驱动力。而38所说的,120 kph,是半油门(节气门半开)情况下的匀速行驶,的确也是行驶阻力等于驱动力,哪个时候发动机只提供几十匹马力,这也没有错,但是这和“极速看马力”毫无关系,偷换概念。
注1:汽车的最高挡或者次高挡的齿比是为了极速调节的,使轮上扭矩等于在极速下汽车的行驶阻力,所以的确和发动机扭矩毫无关系,就是看发动机功率的,这也是为什么布加迪肥龙极速有400 kph,因为人家马力有1000多匹。
注2:很多汽车的极速其实超出了码表的上限,因为哪种速度在路上开很危险而被厂商电子限速,哪个时候在达到车速表上线的时候车子会自动调低发动机输出来使得阻力=动力从而维持匀速行驶。
加速性:
一般分为原地加速时间,也就是我们所说的0-100加速,以及行驶中加速,也就是超车的体验。
38关于原地加速发动机扭矩无用论是错的。假设视频中所说的搭载EA888的大众Polo和搭载本田L15B的Civic除了发动机和变速箱,两辆车重量、底盘完全一样。因为对于起步和爬坡性的要求,1挡轮上扭矩可以认为是一样的,也就是说,本田243 N·m的扭矩要和300 N·m的扭矩匹配,齿比要更大一点。同样红线是6k转,本田需要更早换挡,换一个档就是0.3 s,38你凭什么可以忽略换挡时间?并且,1挡会用到低转速区大众优于本田,虽然只会用一下,但是这一下带来的优势永远存在,除非车速已经很高了本田可以靠高转的高功率追回来。但是起步一定是大众较快。
超车时,对于自动挡车,油门踩到底的时候,汽车自动降1-2档将发动机转速提到红线,使用最大功率超车,所以功率更重要,这一点38是对的。问题是,如果是手动挡呢?开手动挡的人是不是用非红线区附近转速的概率更大一些?如果应该降2档,但是我习惯就是降1挡,所以转速在4k转而不是6k转,那4k转的高扭是不是有意义了?如果我都懒得降档,我就喜欢傻轰油门强超,是不是低扭有意义了?38可能又要说,那你说的是轮上扭矩,不是发动机扭矩。但是手动挡车的档位不像现在自动挡车乱来,之前都5档,现在有5档有6档,档位差不多,比较发动机扭矩有什么错?38可以说之前的一些关于扭矩的结论有局限性,但绝对不可以一棒子打死。
爬坡性:
跟本题关系不大,略过。
还有一些无伤大雅的小问题,但可以看出38号理论基础极不扎实,他并没有能力去做这么理论的解释。
25分钟:说主减速比,即终传比是由差速器决定的。这有可能是38号的口误,主减速器往往和差速器装在一起,但决不是由差速器决定的主减速比。
27分钟:38号解释扭矩-转速曲线和功率-转速曲线关系的时候,他说如果扭矩是随转速线性增加的,那功率随转速是呈指数关系增加的。指数这个词是能乱用的吗?假设扭矩和转速是线性关系,
其中
是扭矩,
是转速,
是比例系数,无视单位。因为
,所以功率和转速的关系是
功率随转速是二次函数关系,和指数完全没有任何关系。38号认为二次函数和指数函数的都是下凸函数,所以说错。但是一个有良好数学基础的人是绝对不会随口就说指数关系的。如果功率和转速是指数关系有多吓人38你知道吗?
总之,38说的结论基本是对的,功率是动力性的决定性参数。但是他经常有意去提及一些和他所说的极限的动力性无关的话题,以此来误导观众。并且38认为扭矩完全无用,但事实上,关于扭矩的一些经验想法,是在手动挡时代提出的,有一定道理,但是到了现在会有一些局限,但是38不能把他一棒子打死,说看扭矩是虚的。希望38不要混淆视听,懂的就说,不懂的不要偷换概念乱说。
最后我强烈建议大家不要看38号的技术讲解,说一次错一次,做车评的时候,听他说开车的感受就行了,不要听他扯技术的,真的有问题。
好了第二次更新,现在是9月26日美东时间凌晨2:30。会更新的理由是昨天有不少评论表示38号刚出的第二期视频啪啪啪打我脸,所以我把第二期视频看了,并且做了一些计算。
在这里,我还是想要先给出我的观点,38大部分的观点是正确的,可以总结为,发动机最主要的性能参数是功率而非扭矩,发动机扭矩差异和轮上扭矩没有直接关系,可以通过差异的传动比调节。但是他特别喜欢夹杂一些不相关的内容混淆概念,在观众对于概念掌握不够清晰的时候,根本就判断不出他哪里说得对,哪里说的不对。
还是先从视频开始说。
第一个问题,哪里有人用top torque描述最大扭矩啊,一般就用maximum torque的好嘛,不要乱用英文嘛。
然后我看见了他的白板,
我昨天说了,38技术基础极差,不适合做技术讲解。这张图可以说明38的数学水平,还不及初中毕业。他在昨天的扭矩-转速曲线上,画了一系列等功率线,这个做法没有错,但是,昨天他也说了,
,所以
其中
是常数,这是一个
关于
的反比例函数,这是曲线!!!!我没记错的话这个东西我是初二学的。
随便找一张图,蓝色的线是等功率线,都是曲线。右侧124 hp和发动机扭矩-转速曲线相切,代表着最大功率点。所以最大功率点是一个点,不是一条线!!!!
所以说,如果真的喜欢38,听他车评,没有问题,毕竟车评是主观的,他可以随便说,反正我看我的Grand Tour。但是,技术问题是客观的,38真的不适合说,怎么说都不对。他昨天说,技术和物理规律是客观的,对的就是对的,错的就是错的,很可惜,这次38错了。其实他每次都错。不要认为我揪着一根线的小毛病不放,这根本就不是小毛病,有一点数学素养的人就绝对不会干这件事情。38特别喜欢提一些专业名词,比如发动机外特点曲线,能量守恒,等等等等,以此来彰显自己专业性,可惜根本没有干货,他的水平也不足以讲这么技术的东西。
从3分钟开始,也是这个视频的重点,38开始说,大家平时开发动机不是工作在全负荷状态,这没有错。但是他上一期讲的还是全负荷状态的车子的动力性啊,是不是这里在刻意混淆概念?38的习惯是提一会儿平时开车,提一会儿全油门的动力性能,再提一会儿平时开车,听众怎么能不晕?
9:52以及很多时候38都会说,发动机和变速箱逻辑可以选择工况点,这没有错。但是他“随手”选的点又很有误导性,
本田的两个点,都选在线上了,而大众的点就是选节气门半开的点。所以38给人的意思就是,大众那多出来的57 N·m不太有用?38口口声声说,用不到最大扭矩点,自己把两个点选在了最大扭矩线上,这是无心的错误还是其实他根本就思路混乱?
最后我来讲汽车原地加速的性能,这个和低扭关系是非常大的,而不是像38说的最多用一次根本无所谓。有人说我昨天在说这个的时候只取了两个静态的点,而加速是一个过程。对,的确是这样,因为原地静止加速是一个极其复杂的过程,根本不是一两句话能讲清的。如果弹射起步的话,或者给一个优秀的车手,让他手动操作的话,起步过程是这样的:
控制发动机在一定转速,起步后让离合器逐渐接合,汽车开始获得向前的加速度,驱动轮开始旋转,并伴随一定的打滑;
2. 向前的加速度导致汽车重心向后转移,导致前轮抓地力变差,后轮抓地力变好;
3. 车手或程序精确控制油门,让车轮只有一点点滑动,此时抓地力最好;
4. 发动机转速到达红线,踩离合换挡,无论何种机构,换挡有一个间隔时间,F1为10 ms,一般车为零点几秒。
5. 重复上述过程,随着档位的增加,轮上扭矩降低,车手可以开始使用全油门,自此之后只要换挡就行了。
可以看出,这是极其极其复杂的一个过程,起步速度在排除车手因素之外,主要和:
车轮驱动方式、发动机、变速箱、轮胎温度、胎压、配方,车辆前后轴荷比,车辆重心高度等等有关。
因为起步其实是非常复杂的问题,所以也非常容易作假,两次0-100加速,时间差1 s,太正常了。如果我作为车评机构想让一辆车0-100慢一点,有一百种方法。所以等我接下去摆出发动机低扭重要的依据之后,不要跟我说某某车评测出来不是这样的,一辆车的0-100加速性能,只有车企自己知道。
此外,因为这个过程及其的复杂,做不到用一两个公式讲清楚,必须使用计算机仿真。而我做了最简化的情况,无视汽车重量转移,简化了起步半离合的过程。大概用MATLAB写了几十行代码。
首先,输入38白板上两台发动机的曲线,
发动机工作范围都是1000-6000转,6000转是两台发动机达到193和180 hp功率(后续功率单位我用kW)。图上我也标出了等功率线。可以看见等功率线和最后下降段的直线并不重合,其实哪怕用等功率来近似最后一段并也不是很合理。
注:因为设了三段直线,其实这张图不太科学,但是为了方便计算,就这么用了。
通过功率扭矩关系,我们可以知道发动机功率-转速曲线,
38你看见没有,第一段和最后一段都是抛物线,中学数学是体育老师教的?根据38给的点,两台发动机功率相等的点在5500转附近,而不是他图上画的5000转。我并没有有意延后扭矩相交点。
然后我们来跑仿真。假设车重1600 kg,轮胎极限附着系数1,不考虑重量转移假设前轮轮荷50%,换挡时滞0.3 s,轮胎半径254 mm。
我以大众发动机为基准,优化了前四档的齿轮比,得到百公里时间为7.05 s。在这里我要再说一遍,所有的数据都是我假设的,和大家网上查到的不一样很正常,主要是看一个趋势。
然后先用完全一样的齿轮比跑了本田的发动机,得到百公里加速为7.29 s。我这么调的理由是38说只有红线附近的功率有用,那我本田功率大,按照和大众一样的齿轮比,只会快不会慢。
但是有人可能不服,38说,看的应该是轮上扭矩而不是发动机扭矩,好,那我把所有齿比调大,让扭矩曲线水平部分一致。其实这是有道理的,为了满足爬坡性的要求一样的车重扭矩的确应该是接近的。然后仿真结果是7.63 s。
这两个工况是极限工况,实际本田齿比应该介于他们之间,所以怎么样都比大众慢。
那么为什么呢?先来看车速
小齿比的本田比大众略慢,是因为大众低扭积累起来的优势在后续会导致差距越来越大。而大齿比的本田很慢是因为齿比调得太大,导致本来3档能上100码变成必须要四档,于是强行多了0.4 s的换挡时间。
再来看牵引力图,也就是38所说轮上扭矩,因为我用的车轮半径是一样的,所以轮上扭矩和牵引力是一个概念。
低速时的车轮打滑,因此极限牵引力为8千牛,实际情况下由于重量转移这个值是会变的。根据汽车爬坡性的要求,而且这两台发动机又是高功率版的,所以1挡全程打滑很正常。从2档开始,可以发现大众蓝色的线基本是三根线里面最高的那一根,本田的两根线,尽管偶尔比大众高,但是大部分情况功率还是比大众小。
最后来看功率,这个说明了一切,
最初一段因为极限抓地力的限制,发动机无法工作在最大功率。2档开始,发动机开始在红线附近工作,大众的蓝线平均功率比较高,而本田的两根线,尽管有个尖角突破了大众的线,但整体来说,还是大众平均输出功率大一点。
所以综上所述,低扭强大的大众发动机在本仿真里略胜一筹。实际情况下,根据差异汽车的调节,这两辆车的直线加速性能应该很接近。所以绝不是,功率重要,而低扭,或者最大扭矩,一点用都没。
而且这个仿真其实才是真正的打了38的脸,38一直在说换挡之后工作在红线附近的最大功率区,这个概念没有错,但是红线附近的功率也是在变化的,而这个情况下大众发动机的平均功率更高,因为扭矩下降的那段斜线和等功率线更接近。
如果本田的扭矩-转速曲线是正确的,那本田其实是可以继续提高最大功率的,但是发动机红线被限在6000转,再高会有震动噪音寿命等等的问题,所以在这种情况下本田做不到一直用最大功率输出。
所以最后,我要再讲一遍我的观点,38说的并不是完全错的,但是他概念不清坑自己也坑别人。如果你能想清他说的问题,你也不用看他的节目了,如果你想不清他的问题,那看他的节目很容易被误导。
如果还有人想反驳我的观点,那请直接指出我仿真的错误,或者也拿出有力的证据。如果说我仿真数据可以随便改,那我也没什么方法。
利益相关:我不爱大众也不爱本田,所以别说我是神车党,我开的是雪弗兰。而且我有机会就黑大众排放门,有机会就黑本田GP2 Engine。我只是看不惯38不懂装懂,对车没什么建议。
起床了之后再来补一段。为什么说38的比较很坑爹,他用大众的180 hp/300 N·m的发动机和本田的193 hp/243 N·m的发动机做比较。本田比大众功率高了7%,而大众扭矩比本田高了23%,这能比?这两台发动机可以认为功率差不多,大众扭矩特点远比本田的好。
38说功率是发动机最重要的参数,这没有错,一台500匹的发动机和100匹的发动机,当然看完功率就可以了,不用看扭矩,并且事实上500匹的发动机扭矩肯定比100匹的大。问题是他作为比较对象的两台发动机,功率接近,而本田低扭太低,这就很有问题了。38在借两期节目,强行抹黑大众发动机良好的低扭调节。