这个题目分为两个方面:
一.为什么自吸发动机的扭矩特性 乍一看好像很差;
二.丰田和马自达的自吸发动机好在哪里。
1.发动机的扭矩特性代表了什么?
1.1 最大扭矩转速是如何测量(达到)的
将发动机装在试验台架上,曲轴连接电力测功机。试验人员给发动机输入“节气门全开”指令(也就是地板油),然后同步提高电力测功机的负载。每当发动机输出扭矩与负载阻力矩平衡时(即转速稳定,不升不降),此时读取曲轴扭矩参数,并记录下来,比如发动机转速稳定在1800转、曲轴扭矩250牛米;然后继续增加负载,把发动机转速憋到1700转,稳定后记录1700转时的扭矩。试验人员不断重复上述试验,测出发动机在【节气门全开工况】下、在不同转速下的扭矩,然后在X轴为转速、Y轴为扭矩的坐标图上把点连成线,就得到了发动机外特性曲线,即发动机在不同转速下所能达到的最大扭矩。在这个曲线上必然有最高值,这个值(或一段值)对应的转速就是 最大扭矩转速。
最大扭矩转速:250N.m@1250-4000rpm。这个参数的意义是:当发动机在【节气门全开工况】(地板油)下时,可以在1250转到4000转范围内达到250Nm的扭矩; 但是,不代表发动机在1250转到4000转范围内时就一定是250Nm的扭矩,注意那个节气门全开工况。
1.2 有一个重要的参数叫扭矩响应速度
将发动机维持在10%节气门状态下平稳运行,突然输入【节气门全开】的指令,测量发动机的输出扭矩需要多少时间可以达到外特性曲线。 测量出的时间称为扭矩响应速度,一般以毫秒为单位。
如果你了解发动机原理,就应该明白,扭矩∝喷油量∝进气量,所谓扭矩响应速度可以说就是进气速度。靠气缸容积形成的真空,来抽吸进气的速度是最快的!涡轮增压器是需要排气来驱动的。
这个参数通常是这样的:自然吸气发动机的扭矩响应速度在200~400毫秒;涡轮增压进气发动机的扭矩响应速度在1500毫秒以上。
只不过,涡轮增压进气发动机的最大扭矩是远高于自然吸气发动机的,虽然都是达到外特性曲线,但涡轮增压发动机的外特性曲线更高。
下面上图,本田L15B7 1.5T涡轮增压发动机的万有特性图。图中红线是我画上去的,表示自吸段与增压段的分界线,红线以下区域的扭矩,通过自然进气就可以达到;红线以上则必须提高进气压力才能达到。如果驾驶员踩下油门踏板后,MCU计算后认为仅仅通过开大节气门就可以达到,那么发动机的扭矩响应是很快的,上面讲过了,200~400毫秒;如果驾驶员使劲踩了油门,MCU计算后发现需要在增压段才能达到,那么MCU会控制关小排气旁路阀、投入涡轮增压器运行,在一段时间后达到目标扭矩。
1.3 最大扭矩转速低,是削峰的结果
至于为什么要降低最大扭矩,简单说是被缸温、缸压限制了,在此不详述,希望了解的话可以自行学习。
2.什么样的是好发动机
热效率是衡量热机技术水准的唯一标准。
低成本、高可靠性且热效率突出、动力充足、NVH达标的发动机当然是好发动机。
低成本是关键,奔驰在F1赛事中使用的50%热效率发动机和各位一点关系都没有,成本在1万元以下的发动机才是普通人能消费起的发动机。
高可靠性无需多言。
两个前置条件满足了,同时还具有40%热效率、充足的动力、不错的NVH,这样的发动机是许多主机厂的奢望。
来源:知乎 www.zhihu.com
作者:广龙先生
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延伸阅读:
为什么发动机上最大扭矩不能转化为轮上最大扭矩?