关于汽车扭矩你所不知道的

2008年5月29日星期四

你可以测量它,你可以感觉到它,但是扭矩究竟是什么,你很难白纸黑字写出来。或许看了这篇文章,你便了解它的真相了。本文试图比较代表扭矩两个不同极端的两款高性能座驾——宾利Arnage T和马自达RX-8,来为你解析扭矩是如何影响一辆车的性能。


  这明显不是一个公平的比较。400多万元的宾利Arnage和不足40万元的马自达RX-8从设计思路上就是面向不同的消费者,而豪华轿车与日式街跑几乎没有任何共同之处可言。但是,这也是我们为何将这两款放在一起的原因——因为这次我们要谈一下“扭矩”,而这两款车几乎代表了两个不同的极端。
  显然宾利拥有更加吸引眼球的外观。所有的Arnage都配备重新精心设计的全合金V8发动机,而其所属车系的历史甚至可以追溯到1959年,当时该车自然吸气的6250cc的引擎能输出200马力的功率。现在发动机的吸气量被提升到了6761cc并配有两个涡轮增压器,每个强大的气缸仍然只有两个依靠推杆运作的阀门。更加舒适的Arnage R能爆发出645磅·英尺的扭矩和450马力的功率,而我们试验的Arnage T则拥有不少于500马力的功率和在3250转时达到738磅·英尺的峰值扭矩。
  踩下Arnage T的油门,两个巨大的涡轮增压器只需一小会便能建立起内燃压。当转速表指向2000转时,引擎的脾气马上从迟钝转为恐怖,2.5吨的车身开始驱动自己上坡,这时你只能默默地祈祷它疯狂的牵引力不要脱缰。轻轻一踏油门,还未超过2500转,前面的车辆便已被抛至车后。继续压迫油门,发动机总能提供足够的扭矩来助你转弯,并瞬间让你进入另外一个方向。如果你想测试这台引擎的最高速度——事实上在很低的4600转时便已达到,你可能需要一条超长的直路。
  如果开着马自达RX-8并尝试去追赶宾利的话,你必须猛踩油门让其转子发动机疯狂的运作。它在8200转时才能达到231马力的最大功率——但最高扭矩只有155磅·米,并且在5500转时实现。而在5500转以下,发动机的反应非常的不连贯,你必须不停地让发动机保持转速,但整个过程相当平稳而没那么费力。在发夹弯处,你应该降至三档使引擎保持最大的扭矩。RX-8无疑是辆很敏捷的跑车,只不过方向盘后面的驾驶者会比较忙碌而已。
  马自达高转速的发动机也是该车的最大特征。这款引擎让驾驶变得很有趣,因为车主必须像赛车手那样处于忙碌状态。估计很少RX-8的车主会喜欢驾驶平静而动力凶猛的宾利,因为后者给人的感觉太正襟危坐了。虽然车身重很多,但Arnage还是略快于RX-8,虽然后者的驾驶充满了互动的乐趣。Arnage T 的峰值扭矩在3000-4000 转左右
  这个比较试驾或许不太公平,无论是对宾利还是马自达来说都是一样,这取决于你追求什么样的感觉了。


它如何起作用?
  要让某个东西旋转,你必须作某种转动的努力,这样就会产生一个扭矩。这相当于需要在旋转支点一段距离外有个作用力。
  想象一个正在拧螺帽的扳手:螺帽中心相当于旋转支点,而你在扳手的末端发力,距离则取决于扳手的长度。这样做的话就会产生扭矩从而拧紧螺帽。如果你想拧得更紧些,你可以选择施加一个更大的力,后者采用一个更长的扳手从而使力的距离更远,这两种做法都能增加你的扭矩。
  按照老式的说法,你的推力是以磅为单位来衡量,而从旋转支点到扳手的距离则以英尺来衡量,由此产生的扭矩是这两者的相乘值,并以磅·英尺来作单位。从公制来看,用牛顿来衡量作用力,而距离则以米为单位,所以扭矩便以牛顿·米来衡量。
  对一个发动机来说,扭矩可用来衡量引擎能使其输出轴转动的能力大小。而把这个扭矩和轴的转动速度相乘,你便得到输出功率,也便产生了我们熟悉的马力或者千瓦等功率单位。
  功率和扭矩的关系就是那么简单,而且有个简单的错误检查办法:把功率和扭矩的变化曲线放在同一张以转速为横轴的表格上,如果这两条线相交,那么焦点永远在5252转,想想为什么吧?
  其实扭矩作为发动机的主要指数之一,它反映在汽车性能上,包括加速度、爬坡能力以及悬挂等。一辆车扭矩的大小与发动机的功率成正比。举个通俗的例子,比如,像人的身体在运动时一样,功率就像是身体的耐久度,而扭矩是身体的爆发力。对于家用轿车而言,扭矩越大加速性越好;对于越野车,扭矩越大其爬坡度越大;对于货车而言,扭矩越大车拉的重量越大。在排量相同的情况下,扭矩越大说明发动机越好。在开车的时候就会感觉车子随心所欲,想加速就可加速,“贴背感”很好。现在评价一款车有一个重要数据,就是该车在0-100公里/小时的加速时间。而这个加速时间就取决于汽车发动机的扭矩。一般来讲,扭矩的最高指数在汽车2000-4000/分的转速下能够达到,就说明这款车的发动机工艺较好,力量也好。有些汽车在5000/分的转速左右才达到该车扭矩的最高指数,这说明“力量”就不是此车所长。

 

扭矩是如何产生的?
  按照美国人的惯例并没有立方英寸的单位,其实他们错了。大部分情况下,一个发动机的输出扭矩主要是由它能燃烧的燃料量而决定,而这点又受到发动机能吸入的空气量的限制。一个容量大的发动机应该能吸入更多的空气来燃烧更多的燃料,从而生成更高的扭矩。但发动机越大,也就越容易受到惯性、摩擦系数和散热系数等因素的限制,所以更大并不意味着更好。
  大多时候,发动机都不能提供100%的空气/燃料混合物来供给气缸燃烧,所以部分引擎的容量会被浪费掉。即便是油门大开的时候,发动机的充气系数(发动机吸入的空气占气缸容量的百分比)也应汽车速度不同而相差很多。
  充气系数在发动机刚开始慢慢运转的时候很低,在发动机到达中间速度的某处会达到最高值,然后随着转速继续加快而降低。充气系数的曲线变化在某种程度上会对应扭矩的曲线,并且受气门正时的影响。对那些固定正时的发动机而言,气门只在引擎到达某种特定速度时才会打开或者关闭。大多数设计师都致力于优化中值转速区的性能,因为发动机的大部分时间都在那个区域运转。可变式气门正时可以在一个很大转速区域内提供完美的气门正时,从而获得很高的扭矩曲线。变速器的作用是根据车速的不同,切换不同的扭矩,图为RX-8 的六挡手动变速器
  在实际驾驶中,既然加档汽车速度会更快,很多人都会疑问为什么是降档超车?其实超车主要取决于车辆瞬间加速度的大小,而加速度主要和扭矩带来的牵引力成正比。变速器的作用是根据车速的不同,切换不同的扭矩。变速器是通过齿轮来传递动力的,通过切换不同的齿轮组合来获得需要的扭矩,档位越低,得到的扭矩越大,加速度也就越大,倒档的扭矩最大,速度最低。档位越高,扭矩越小,但这时总体速度高。比如就是车辆在起动或低速时,需要大的扭矩才能启动,高速时阻力小,需要的扭矩较小。所以汽车总是要强调发动机在某个转速时的最大扭矩。


在现实世界如何比较?
  就像马自达RX-8证明的那样,一辆扭矩相对较低的汽车只要在自身重量轻以及合适的传动装置,那么在驾驶时也能获得很棒的表现。超级摩托车是这种思维的极端表现者。
  拿铃木去年发布的新款摩托车GSX-R1000来说吧,该车配备了一款999cc的直列四缸发动机,能在12000转时输出182马力的功率,而你必须把码表踩到10000转左右时才能获得峰值扭矩——而且只有117 牛顿·米。
  这点扭矩几乎和用猛力拉一个大扳手所能产生的相差无几。但GSX-R1000和摩托车手加在一起可能只有250公斤左右,所以即使是如此小的扭矩也能产生爆炸性的加速度。
  同样的原理,现代F1赛车之所以拥有如此极致的性能,全拜其超轻的车身、很短的传动轴、高转速和高动力所致。所有的赛车在现有比赛规则的限制下,扭矩上谁都无法占太大优势,每个车队也都明白2.4升的V8引擎标准能达到的峰值扭矩也就在290磅·米左右,但这几乎和一辆保时捷911 GT3差不多了——而GT3和F1赛车相比,多出了50%的发动机容量却少了50%的动力输出。
  而在相反的一端,移动超重的货物意味着必须在低转速时生成巨大的扭矩和动力。目前号称公路上最强劲的卡车为沃尔沃FH16,它配备了16升的直列六缸涡轮增压柴油发动机,每个气缸上拥有4个阀门。最大功率为660马力,而在1000转时便能达到2286磅·英尺(3100牛顿·米)的峰值扭矩。
  FH16已经是陆上搬运之王了,但它仍然不能获得扭矩之王的称号。让我们先别谈那些装载在货船上的柴油引擎,仍然把目光停留在陆地上的车辆。世界上最强劲的矿车动力设备来自美国发动机制造商Cummins的QSK78——这个双步骤地涡轮增压V18柴油引擎拥有78升的疯狂动力,从而也造就了日本Komatsu公司400吨的卡车系列。该车尺寸之大重达11吨,加满它需要62加仑的柴油和36加仑的冷却剂。它在1900转最高转速时能轻而易举的输出3500马力的最高动力,而在1500转的峰值扭矩为10157磅·英尺(13771牛顿·米)——而速度却只有自行车那么快。很酷吧?这车的引擎价格就有18万英镑左右,而即便如此,买车者认为单位扭矩的价格仍然很低。

淘宝热门商品:

0 评论:

发表评论