硬核解析车辆巡航转速的高低,是由发动机决

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众所周知汽车的运行转速越低则油耗或电耗越低,降低巡航转速则成为司机最关心的问题;然而固定车速对应的转速是改变不了的,想要实现巡航低转速只有在选车时进行区分,那么究竟哪种车能实现低转速呢?其实只要了解是什么因素影响转速即可。

发动机动力储备变速箱一般认为变速箱前进挡越多则转速越低,不能否认前进挡有这么个影响,但决定转速的核心因素还是发动机的动力;下面从排量、进气方式、扭矩和马力的关系解读,来看一看动力的价值吧。

01扭矩与马力

我们使用的计量单位为「公制马力」,英文缩写为PS,俗称为“匹”。

1PS=75kg·1m/1s的驱动力,可以理解为能够将质量为75公斤的物体驱动到每秒运动一米;在标准固定不变的前提下,2PS/75kg则为每秒运动两米,0.5PS/75kg则为每秒运动半米,也就是说马力越大车速才会越高。

不过车辆同样以km/h的时速行驶时,需要的马力并不会相同;因为不同车辆的整备质量(空车重量概念)不同,车辆的风阻系数也会有很大的差异。比如1.5吨的轿车和1.7吨的SUV以相同的速度运行,显然是后者实现相同车速需要的马力大;然而有意思的是后者实现相同的车速即便需要大马力,耗油量却不见得会更高,这就要讨论一下“扭矩和马力”的关系了。

先了解两个公式:

扭矩×转速÷=功率功率×1.36=马力判断车辆性能时往往用功率和扭矩,有些描述称“某某发动机的功率是多少马力”,这种描述是错误的;马力可以用于计量功率但单位是PS,功率是kw,两者可以换算但数值不相同。

功率可以理解为发动机每分钟做功转化能量、去除损耗之后的总和,转速的概念指燃油汽车内燃机每分钟曲轴的转速,由于车辆使用的均为四冲程热机,曲轴转两圈才会耗油做功一次;所以扭矩和转速并不能直接相乘以得出功率,但两者相乘的关系并没有改变,于是还是扭矩大则功率马力大、或转速高也可以实现高功率和大马力,两者同步提高当然只会让功率进一步的升高。至此应当可以理解哪些车的高速行驶转速低了吧?答案当然是大扭矩的发动机。

「扭矩」可以理解为内燃式发动机消耗燃油做功时产生的热能,通过机械结构推动活塞往复运转并带动曲轴转动,以转动的方式输出的机械能(动力)——单次做功的爆发力。参考以下两台发动机的参数吧,这是比较常见的正常标准。

1.5Tkw/N·m(~rpm)1.5Tkw/N·m(~rpm)往前退5~10年,1.5T的发动机基本都是第一台机型的水平,后期随着增压器技术的不断进步,以及高压缸内直喷逐渐取代低压多点电喷,功率扭矩都有了大幅的增长。由于扭矩和转速是相乘的关系,那么假设这两台发动机实现相同的车速都需要马力,这两台发动机的转速会是多少呢?

撇开变速箱的传动比不谈,仅讨论发动机的话,牛米发动机的转速为rpm、牛米发动机的转速为rpm……这就是差距。涡轮增压发动机的特点是在最大扭矩不变的转速区间内,比如上述两台发动机的-转区间,单次做功的耗油量是相同的;那么大扭矩1.5T每分钟则为(-)÷2=次,这是每分钟可以减少的等量喷油次数,油耗也就会大幅降低了,所以扭矩真的是决定巡航转速高低的核心因素,也是降低油耗的基础。

再来进行一次计算,将第一次对比胜出的1.5T-N·m发动机,与一台2.0T发动机进行对比又会是什么结果呢?

假设这是一台高性能发动机,动力参数为kw/N·m(~rpm),同样实现马力需要的转速会更低-「转」,相比小排量“T”则为(-)÷2=.5次。虽说2.0T每次做功的油耗都要高于1.5T,这是不争的事实,但是相同车速的每分钟的转速决定了每分钟少做功“.5×1.5T单次耗油量”,或者理解为÷2×2.0T单次耗油量、比÷2×1.5T单次耗油量,油耗实际可以更低。

这就再次说明了扭矩的重要性,对于家用代步汽车而言因限速极限不是很高,所以功率不见得需要多大,扭矩只要足够大就能保证限速区间内理想的加速感并实现低油耗——对于汽油机而言,有趣的是扭矩只要足够大功率也不会低,所以想要节油的性能车就选同排量最大扭矩的≥4缸机即可。

02变速箱对巡航转速是否有影响

答案显然是肯定的,理论上确实是「前进挡越多巡航转速越低」。(但仍有前提)

变速箱用数字标准的前进挡有不同的功能,目前乘用车最高标准是,也就是有1-10个前进挡;其数字越小则放大动力的能量越强,反之数字越大则放大车速的能力越强。实现的方式其实也比较简单,数字小的前进挡“等于发动机通过离合器或变矩器驱动的齿轮小”,反之数字大则“驱动齿轮大”——从动齿轮反之,数字小从动齿轮大,数字大从动齿轮小。

这样的描述可能不好理解,但通过可变速的自行车的“牙盘”就很好理解了;当前盘调整到最小、后牙盘调整到最大时,蹬踏板会感觉非常轻松,再爬坡时会高频率的蹬踏板,即便是陡坡也能够轻松盘上去并不觉得太累,这时候踏板的转速就等于发动机的转速,转速高也没有实现高车速、但是却有充足的动力去爬坡。

当前盘调整到最大牙盘、后牙盘调整到最小时,蹬踏板会感觉非常吃力,转速无法达到很高的标准;但是车速却已经很快,这就是「前牙盘转一圈即可让后牙盘转很多圈」——后牙盘转速通过“大小组合”的齿轮比实现了放大,这就等于车速的放大;不过前牙盘每转动一圈,要克服的是后牙盘转动很多圈的“行驶阻力”,所以控制踏板才会感觉到吃力。

反之“小大组合”的低速挡车轮则是前牙盘转很多圈、后牙盘才转一圈,后牙盘每转一圈获得的是前牙盘运转多次输出的能量总和(扭矩的倍数);所以状态就是动力足够强,但因后牙盘转速低而无法实现高车速,为什么要讲解这个知识点呢?

行驶阻力的存在这就是原因,汽车往往是动力越强的车辆使用的变速箱前进挡越多,1.5T普遍为≤7DCT/6AT,2.0T前驱车普通为7-9DCT或8-9AT,后驱车有10AT选项,排量再大一些也就是这个标准了。之所以这样设定的原因很简单,那就是1.5T发动机即便给它10AT变速箱,10挡能以非常夸张的比例放大车速,但放大车速的同时也会大幅降低发动机的转速——低转速小扭矩的组合输出的功率马力过低,无法有效克服行驶阻力反而无法正常驾驶,至此得出的结论是什么呢?

结语:决定汽车高速行驶转速的核心因素是「发动机」,深入分析则是发动机的;小排量或动力较差的自然吸气发动机不需要很多前进挡的变速箱,充其量到8AT也就算是极限了。在这个范围内只有扭矩相当的前提下,变速箱的前进挡多一些才能让转速低一些。

燃油汽车随着排量的逐步增大、也就是扭矩逐步提升,变速箱才有必要“加挡”;简而言之就是发动机的标准决定变速箱的标准,发动机的动力标准决定巡航转速,想要高速行驶低转速的车,重点


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