可以看出,发动机扭矩的大小与两个因素有关。一个是作用在活塞顶部的气体压力,一个是曲轴旋转的半径,也可以看做是活塞的行程。
作用在活塞顶部的气体压力越大,作用力越大,产生的扭矩就越大。活塞顶部的气体压力是由燃料燃烧产生的。显然,同时燃烧的燃料越多,产生的爆炸力越大。当我们踩油门“加油”时,其实是让节气门有更大的开度,让更多的空气进入发动机气缸,同时再喷入更多的燃油,发动机发出的扭矩就更大了。而进气增压技术,可以让更多的空气进入发动机,是增大发动机扭矩的良好途径。
活塞的行程是在发动机设计时就确定了的。显然,活塞的行程越大,推动曲轴旋转的力臂越长,产生的扭矩就越大。一般来说,柴油机的活塞行程是比较大的,所以柴油机一般都有比较大的扭矩,但是活塞行程大的发动机转速一般都不高。在发动机设计时有一个参数叫做“缸径行程比”,会根据发动机性能要求设计成不同的数值。比如高转速的发动机会把气缸直径设计得大一些,活塞行程设计得小一些;中低转速发动机一般会把活塞直径设计得比活塞行程小;而著名的丰田86发动机,其实是指它的发动机缸径和活塞行程都是86mm,这是一个比较均衡的发动机,兼顾了高中低速的性能。
最后再来说说发动机功率。如果你明白了发动机的转速和扭矩,对功率自然就明白了。因为功率等于发动机转速与扭矩的乘积,它其实是由这两个物理量决定的。功率是指物体在单位时间内所做的功,是表示物体做功快慢的物理量,它的单位是千瓦(kW)或公制马力(PS)。
P=Mn/9550
P:功率
M:扭矩
n:转速
发动机最大功率,就是发动机最高性能的体现。可以看出,要想提高发动机功率,一个途径是提高发动机扭矩,采用进气增压就可以将更多的空气送入燃烧室,再喷入更多的燃油,活塞顶部的气体压力提高,发动机扭矩就增大了,这也是很多小排量发动机能发出更大功率的原因;另一个途径是提高发动机转速,但是提高转速有很多副作用,现在普通的家用车基本上把转速限制在六七千转,只有一些性能车才会提高转速。
以上就是发动机转速、扭矩与功率的含义以及它们之间的关系。在日常生活中,我们通常都以功率来表征发动机的最高性能,它是一个综合指标,包含了扭矩和转速。在表述功率和扭矩时必须说明相应的转速,否则是没有意义的。