秒變"小博士" 發(fā)動機功率扭矩十問十答
知道了這些知識，你就不能算是發(fā)動機方面的小白了。
● 功率和扭矩分別代表什么意義？
功率英文是Power，決定了能跑多快。扭矩英文是Torque，決定了提速有多猛、能爬多陡的坡。
把汽車比喻成大牲口，功率是它“干活的能耐”。扭矩是它干活時的力量。在評判一匹牲口的體力狀況時，要綜合考慮。干活慢或者力量小的牲口都不是好牲口。
再用人打個比方，僅僅扭矩大的車就好比某些籃球中鋒，比如奧尼爾（他的確有個外號叫做‘Diesel’，柴油機），舉手投足都充滿力量，但是速度慢功率不一定大。而扭矩不大但是功率十足的車就像一些勤快的不知疲倦鋒衛(wèi)球員，比如科比。
● 能不能說得再直觀點？
把汽車比喻成一匹正在干活的馬，能量來源于發(fā)動機，發(fā)動機如同馬的心肺系統(tǒng)。
扭矩可以相關于發(fā)動機一口能吞多少油氣，好比一匹馬每一次呼吸能吸入多少空氣，一口吸得多，產(chǎn)生能量多，力量大，扭矩就大。
功率可以相關于發(fā)動機一定時間總共能吞多少油氣，好比一匹馬一段時間的過程中一共吸進了多少空氣，一定時間吸入得越多，能干的活越多，功率就大。
● 扭矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速有什么關系？
繼續(xù)剛才的比喻，轉(zhuǎn)速可以比喻為馬的呼吸頻率。發(fā)動機有可能在比較低的轉(zhuǎn)速下扭矩就很大，因為低轉(zhuǎn)速并不影響它大口吞油氣，就好比馬可以慢慢但是很深地呼吸。
隨著呼吸越來越快，每口吸入的油氣濃度也是增大的，爆發(fā)的力量也會增大，即轉(zhuǎn)速增大，扭矩增大。但快到一定程度，每口吸入的油氣量也不會再增大了，于是扭矩就不再增大。轉(zhuǎn)速太快，每口吸入量反而會減少，于是扭矩就下降了。
● 功率和發(fā)動機轉(zhuǎn)速有什么關系？
功率在大部分時間內(nèi)都是隨轉(zhuǎn)速增大的，因為：吞油氣總量=每口吞的量×吞的頻率在每口吞的量增大和基本穩(wěn)定時，頻率決定著總量，所以轉(zhuǎn)速越快功率越大，就好比馬急速喘氣，一定時間內(nèi)呼吸的總量肯定能增加。即便是每口吞的量開始下降了，抵消不了頻率上升的作用，功率仍然是上升的。轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，等轉(zhuǎn)速的貢獻比不上每口吞的量減少的損耗時，功率也就開始下降了。相當于這匹馬喘得太狠，已經(jīng)維持不了速度了，要吐白沫了。
● 功率和扭矩有什么關系？
根據(jù)上面的公式：吞油氣總量=每口吞的量×吞的頻率
我們可以得到這樣的公式：功率=扭矩×轉(zhuǎn)速
相互關系如此，考慮單位的話還要加常數(shù)。
● 為什么柴油機扭矩大？
左邊的汽油機有火花塞 右邊的柴油機有噴油嘴
相比汽油，柴油不容易點燃，所以柴油機采用的是“壓燃”，先用活塞把空氣壓縮（有些柴油機壓縮比能達到20：1）然后往高溫高壓的空氣里噴柴油就燃燒了。由于壓力大，可燃的混合氣量大，所以力量大，也就是扭矩大。（好比上面那匹馬吸了一口超高濃縮氣）。
而汽油機采用的是“點燃”，先用活塞把油氣混合氣壓縮（為防止壓力過高汽油直接燃燒，壓縮比一般只有10：1左右），然后火花塞點火，燃燒做功。由于氣體密度沒那么大，所以爆發(fā)的力量也就沒柴油機那么大。知道為什么奧尼爾外號叫“柴油機”了吧，柴油機力氣大。
● 為什么柴油機扭矩大提速卻不快呢？
康明斯QSK95型船用柴油發(fā)動機，16汽缸，排量95L，最大功率4000馬力，最大扭矩16000Nm，可以給英國的3500棟房屋供電。
既然扭矩決定了加速能力，那為什么柴油機扭矩大，普遍來看，提速卻不占優(yōu)呢？這是因為柴油發(fā)動機壓縮比大，活塞行程也就比較長，轉(zhuǎn)速上升的太慢了。扭矩大了確實有助于提速，但是轉(zhuǎn)速提得慢，讓扭矩發(fā)揮出來用的時間太長，提速就快不起來。柴油機的大扭矩主要表現(xiàn)在能負重爬陡坡。因為柴油機轉(zhuǎn)速上限不高，所以它的功率相對也比較低。以上都是指傳統(tǒng)概念的柴油機的特點，由于新材料新技術的應用，現(xiàn)在柴油機進步顯著。
● 為什么柴油機比較省油？
柴油機的發(fā)明者魯?shù)婪?迪塞爾。柴油機生來就是吃粗糧干重活的，早期柴油機甚至可以燒煤粉。迪塞爾甚至為此受到石油公司的威脅。最根本的原因是，一升柴油的熱值有9000多大卡，汽油只有7000多。在發(fā)動機功率和效率相等前提下柴油機肯定油耗比較低。此外由于壓縮比大，柴油機普遍的轉(zhuǎn)化效率也比汽油機高，省上加省。
● 渦輪增壓為何能增大功率和扭矩？
我們在前面發(fā)動機和馬的比喻中，一直在提到一個事情：吸入的空氣量。如果其他條件不變，增加每一口吸入的空氣量，那么一定時間內(nèi)的總量也會增加，扭矩和功率不就都增加了嗎？
怎么達到？把進入的空氣壓縮。壓縮空氣的動力從哪里來？用排出的廢氣“吹”出來。一根軸，兩邊各一個渦輪，一邊用廢氣帶動，一邊把壓縮空氣“吹”進發(fā)動機，這就是渦輪增壓系統(tǒng)的基本原理。除了廢氣渦輪增壓,還有機械渦輪增壓,直接利用發(fā)動機輸出帶動空氣壓縮機。
● 怎么根據(jù)功率扭矩數(shù)據(jù)挑選汽車？
此車最大扭矩220Nm（1500~3600r/min），最大功率約95kW（4800r/min），我們可以初步判斷這是一款1.5左右可能帶渦輪增壓的發(fā)動機。
首先要會看發(fā)動機特征曲線圖（就是那幅斜斜的畫了個叉子的坐標圖），還要確定自己的需求，兩相結(jié)合來挑選。具體如何分析發(fā)動機特征曲線，我們下次接著聊！
