發動機最大扭矩轉速:為什麼自吸是一個點,而渦輪是一個區間?

愛車大家說 發佈 2023-06-04T23:53:06.638235+00:00

買車去看發動機參數,你會發現自吸發動機最大扭矩往往是在某個特定的轉速,比如4000轉,在這個轉速之前或者之後,扭矩都達不到最大。但是渦輪增壓發動機就不同了,它的最大扭矩會出現在一個轉速區間內,比如從1750-4500轉都能輸出最大扭矩。為什麼會出現這樣的情況呢?

買車去看發動機參數,你會發現自吸發動機最大扭矩往往是在某個特定的轉速,比如4000轉,在這個轉速之前或者之後,扭矩都達不到最大。

但是渦輪增壓發動機就不同了,它的最大扭矩會出現在一個轉速區間內,比如從1750-4500轉都能輸出最大扭矩。

為什麼會出現這樣的情況呢?主要還是進氣方式的不同導致的。

自吸發動機:最符合基本物理原理的扭矩曲線

發動機的扭矩本質上就是混合氣燃燒膨脹推動活塞的力量,它和進氣量直接掛鈎。因為進氣越多噴油越多,燃燒膨脹的力量就越大,扭矩自然就更高。


自然吸氣發動機是靠活塞往氣缸里吸氣的,低轉速時活塞速度慢,氣流速度低,所以進氣量小,扭矩自然就小。

隨著轉速的提升,活塞速度逐漸增加,進氣量也逐漸增加,輸出扭矩也隨之上升。一直到某個轉速後進氣量達到最大,此時就能輸出最大扭矩了。過了這個轉速後由於轉速太高,氣門開啟時間太短,此時進氣量又會逐漸下降,再加上高轉速下發動機運轉阻力也更高,所以輸出扭矩自然也就走下坡路了。

而這一切都是由基本的物理原理決定的,所以說自然吸氣發動機的扭矩特性是最符合基本物理原理的。

渦輪增壓發動機:人工處理過的扭矩曲線

理論上來說給自然吸氣發動機增加一個渦輪後其扭矩曲線應該和自吸發動機一樣,都是隨著轉速的提升先增加然後達到最大最後再降低,只是扭矩整體要高得多。

因為渦輪的增壓的原理就是用增壓器給發動機強制充氣以提升進氣量。而增壓的效果必然和發動機轉速相關,低轉速渦輪轉速低,增壓壓力小,扭矩低。隨著轉速的提升,渦輪轉速越來越高,增壓壓力越來越大,進氣量也越來越大,扭矩自然也是越來越高。達到一定轉速後渦輪壓力達到上限,再加上進氣門開啟時間和運轉阻力的影響,扭矩逐漸降低。

所以從理論上來說,增壓發動機的扭矩曲線應該和自然吸氣發動機是基本一致的,至少從外形上來看都是先增加,然後到某個最大扭矩點,然後再降低這樣一個趨勢。

但現實中增壓發動機的扭矩曲線並不是那樣的,而是在達到最大扭矩後就不再提升了,而是在一定的轉速區間內輸出扭矩都保持恆定不變,這是為什麼呢?

其實這就是人為干預的結果。

因為在發動機開始輸出最大扭矩的瞬間,如果轉速繼續提升,那麼廢氣量會越來越多,理論上增壓器會繼續加速轉動,增壓壓力會繼續提高,結果就是進氣量繼續增加,扭矩繼續提升。

但發動機的硬體設計是無法承受更大扭矩的,而且渦輪轉速繼續提升的話對其自身壽命也會有影響。特別是轉速高到一定程度後增壓太厲害會導致混合氣量劇增,排氣溫度劇烈升高,發動機根本承受不住,如果不加以控制的話別說影響發動機壽命了,頻繁的爆震都會使發動機無法正常工作。

所以工程師就對增壓壓力進行了控制,在輸出最大扭矩的瞬間控制系統就開始控制增壓壓力了,隨著轉速的提升,一點點打開渦輪廢氣旁通閥,留夠一定廢氣保證增壓壓力不變以維持當前的最大扭矩,剩下的廢氣都從旁通閥里直接進入排氣系統了。因此才出現了增壓發動機的最大扭矩平台。

了解完這些內容,你是否對渦輪增壓發動機有了更深入的了解呢?如果想了解更多與汽車有關的有趣、實用知識,歡迎關注我。

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