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低扭好,其实没用!

2021年02月23日 13:47来源:萝卜报告

功率和扭矩是我们在考量一款发动机时不可忽视的两个重要参数,因为它直接代表了发动机的动力输出水平。在这两个参数中,最大扭矩的起始转速(例如350N·m @1250-4000rpm中的1250转)往往会是车评人关注的重点,仿佛最大扭矩爆发的转速越低,这台车的低速就越有劲。

而这个结论貌似也得到了所有观众的认可,毕竟这么长时间,也不见有谁站出来说:“你这个车评人到底懂不懂车?连最大扭矩都不懂?”那么问题就来了,这个低转速下的最大扭矩到底有没有意义呢?

先给结论:低转速下的最大扭矩并没有太大意义!至于为什么没有意义,我们只需弄清究竟何为扭矩大家自然就明白了。老规矩,喜欢学习干货,有上进心的同学请留出10分钟时间,跟着我的节奏,咱们一步一步来看!

按照物理学的定义,扭矩是指使物体转动的一种特殊力矩。在发动机上,扭矩可以被理解成,活塞上下运动后赋予曲轴的旋转力,单位通常为牛·米。根据目前已知公式:功率P=扭矩×角速度ω,以及马力Ps=功率P×1.36,可以得出马力和扭矩之间的关系为:马力Ps=扭矩×角速度ω×1.36。为了方便理解,我们可以把公式中的角速度理解成转速。

如果刚刚这些复杂的文字让你一头雾水的话,其实我们可以把它们之间的关系类比成搬砖。

其中,扭矩是你一次可以搬动的砖头数(假设一次20块),转速为你一分钟内可以搬运的次数(假设一分钟可搬运3次),而马力则为一分钟内你搬运的总砖头数(20块/次 X 3次=60块)。

不过扭矩是个很有意思的力量,它会随着提供力矩的物体转动次数的增加而相应减少。依旧用搬砖来类比,假设每次搬20块砖,每分钟3次是你的体力极限,但工头就是规定你每分钟必须搬4次砖(转速)。此时由于体力限制,你只能把每次的搬砖数量降至15块,才能达成工头每分钟搬4次的要求。所以这样一来,一分钟内你总共搬的砖头总数依旧是60块(马力)。

此时假设工头还想继续压榨员工,提出了每分钟内必须搬10次砖的KPI硬性规定。而经过你之前每分钟60块的总量计算后,你发现你每次只需搬6块就够了。但由于6块砖的重量实在太轻,甚至让你觉得来回一次都有点亏,因此你决定顺手再多带两块砖,也就是一次搬8块砖(扭矩),因为在这个重量上你依然可以完成一分钟搬运10次(转速)的规定。最终,在一分钟内你便达成了搬运80块砖(马力)的成绩。

此时,如果你是工头,你会让工人每次搬8块,运10次。还是每次搬20块,运3次呢?

答案是显而易见的,你绝对会让工人进行每次搬8块(扭矩),运10次(转速)的操作。因为这样每分钟80块的总量(马力)要高于每次20块(扭矩),运3次(转速)的60块总量(马力)。

此时我们再回归到汽车上就会发现,事实上决定车辆动力大小的是马力(总搬砖数),而非扭矩(每次搬几块砖)。也就是说,车辆加速快慢和极速高低都是由马力来决定的,那么“扭矩大加速快”这个千古谣言也就不攻自破了。

在了解了扭矩和马力之间的关系后,肯定就会有朋友产生这样的疑问了:厂家标明扭矩的意图是什么呢?而要想搞清厂家的意图,我们就需要理解一下扭矩的单位“牛·米”究竟是什么意思了!

首先根据G=mg,即物体所受的重力G(牛顿)= 物体质量m(千克)× 重量与质量的比值g(9.8牛/千克),就可以得出1千克=9.8牛。而在1千克=9.8牛的基础上,我们又能得出将1千克移动一米需要在这一米中使用9.8牛,也就相当于1千克·米=9.8牛·米。

所以,假如一台车的发动机拥有300牛·米的扭矩,就可以理解成发动机的曲轴端大约拥有30.61千克的力。那么区区30千克的力,又是怎么带动1吨多重的汽车行驶、加速和上大坡的呢?

这时就不得不提变速箱以及车辆的主减速比了。要知道的是,每一台车的主减速比在出场时就设置好了,是不可变的。一般来说,主减速比越大,加速性能和爬坡能力会更强,可燃料经济性会比较差。但如果过大,则不能发挥出发动机的全部功率而达到应有的车速。

众所周知,变速箱是通过各种齿轮之间的齿比搭配,来调整车轮转速的。那么此时,根据咱们第一小节所掌握的知识,也就是转速越高扭矩越小的原理,就可以反推出转速越低扭矩越大的特性。

换而言之,变速箱除了可以调整车轮与发动机曲轴端的转速差外,还可以利用齿比来改变车轮上的扭矩。此时,再加上变速箱的主减速比,最终车辆在1挡时的车轮扭矩会远比曲轴输出端大得多,同时转速也会慢得多。

为了方便大家理解,我用自己的手动挡思域(询价)来举个例。目前已知,思域的主减速比为4.105,一挡齿轮比是3.642,轮胎半径0.322米,那么当手动思域在1挡的状态下,以226牛·米最大扭矩进行加速时,此时的轮上扭矩就会如上图所示,为226x4.105x3.642/0.322=10493牛·米,也就是轮胎上一共拥有大约1.05万牛·米的扭矩,即1.05吨的驱动力。这时候,发动机端226牛·米的扭矩带动汽车起步乃至上坡就不再是难事了。

只可惜,除了我们在买车时,随车附赠的车辆合格证会写明车辆变速箱各个挡位的齿比以及主减速比外,这些信息是很难在网上查到的。所以,在不知道上述信息时,车辆最大扭矩的参考意义其实并不大。同时这也证明,扭矩是会随着变速箱齿比的变化而变化的,但是要记住,马力(功率)是不会受变速箱影响的。

当我们知道车辆的加速时间以及极速都是由马力来决定的,以及发动机扭矩和轮上扭矩根本不一样时,那这个逐渐在本文中被边缘化的扭矩,到底有什么用呢?

大家还记得在文章最开始介绍的公式吗?简化一下就是:扭矩×转速=马力。那么根据这个公式其实就可以推导出,在同等转速下,扭矩越大的车型,相对的马力也就越大。换而言之,低转速下拥有更高扭矩,理论上就可以在低转速下获得更大的马力,让我们在日常超车时更加游刃有余,但现实真的是这样吗?

我们都知道相同转速下扭矩越大,马力也就越大。不过,我们又该如何激发当前转速下的最大扭矩呢?答案就是全油门!就像上图跑马力机测试马力、扭矩曲线时,我们只有在挡位不变(一般为4挡),且保持住地板油的状态下, 才能测得准确的最大值。

也就是说,如果没有全油门加速,你就得不到当前转速下的最大扭矩,同理也就不会踩出当前转速下的最大马力!但问题是,即便我们踩下了地板油,也还要考虑到一个重要的附加因素,就是“扭矩响应时间”。

对于一台普通的家用涡轮车来说,在合法限速内的巡航状态下,其实车辆的涡轮都是不会介入的。正因如此,日常情况下的扭矩响应时间,基本就等于涡轮从负压打到满压的时间了。

而在低转速下,从负压打到满压通常要耗费1-2秒左右的起压时间。也就是说,在高速巡航且挡位不变的情况下,即使是地板油也需要等待1-2秒才可以拥有当前转速下的最大扭矩。并且,即便是用上了小惯量涡轮、可变几何叶片技术,最大扭矩的响应时间也很难低于1秒。

而对于自吸发动机而言,最大扭矩的爆发也并非零延时。因为发动机需要等待节气门完全打开,以及排气回压建立才行,所以自吸发动机同样是需要扭矩响应时间的,一般在0.3秒左右。不过相比起涡轮车普遍1-2秒左右的响应时间来说,自吸发动机灵敏的响应基本可以用“天壤之别”来形容了。至于电动车,基本在0.03-0.05秒就可以达到最大扭矩了,对于人类感官来说,这就是零延时了。

看到这,有些人可能不相信涡轮车的扭矩爆发会这么慢,所以在这里我来介绍一个简单的测试方法。首先,我们先把车开到80km/h的时速进行巡航,然后把挡位锁定在能拥有最大扭矩的最高挡位上(发动机转速不要低于最大扭矩转速)。在满足上述条件后,请直接踩下地板油,并感受动力从弱到强所花费的时间。当你这么操作一次后,就会明白何为最大扭矩响应时间了。

如果要想缓解扭矩响应时间过长的问题,对于涡轮车来说最简单的方法就是通过降挡来提高转速,使发动机在单位时间内的排气量增加,从而在更短的时间内吹动涡轮全速运转,达到发动机的最大扭矩平原。除此之外,使用惯量更小、迸气压力更小的涡轮,也可以有效降低扭矩响应的时长,只可惜这样操作后发动机的马力也会随之降低。

经过前面的铺垫,我们终于可以回到前面的问题,低转速最大扭矩为什么没用?以目前市场存量最大的自动挡车型举例。根据文章最开始的表述,我们知道,扭矩x转速=马力,所以哪怕低转速下的扭矩很高,但由于转速很低,也就是公式中因数太低,最终决定车辆动力性能的马力也不会太大。这时就需要降挡,提升转速,便可以在扭矩不变的情况下提升马力。

同时,目前涡轮车1-2秒左右的扭矩响应时间,也会让你在1-2秒内无法获得全部扭矩。如前面所述,我们还是需要提高引擎转速,来降低涡轮的扭矩响应时间。这也就解释了为什么,绝大部分车型,从巡航变到急加速时通常都会采用降挡,而非只加大节气门开度。既然每一次急加速、超车或者有强动力请求时都是降挡,低转速的扭矩平原自然就显得没有那么重要,也就不能作为判断车辆极限动力的参考依据了。

既然低转速扭矩无法代表一台车的动力水平,也不会让超车变得更加轻松,那厂商为何还要一直吹嘘自己可以在多少转就拥有最大扭矩呢?其实,低速扭矩在一些情况下还是很重要的。

首先,可以在越低转速爆发出高扭矩的引擎,不仅会让手动挡起步更容易,同时也可以让自动挡车型将1挡的齿比做小,从而最大程度避免变速箱1挡换2挡时,因为转速差过大造成顿挫,甚至还可以像奔驰那样直接2挡起步。

除此以外,更大的低转速扭矩,也意味着拥有更大的驱动力。这样的好处就是能压低车辆在高速巡航时的转速。比如低扭好的车,可能只需1300转就可以完成120km/h的巡航了,而差的车则需要2500转才能拥有能保持车辆120km/h巡航的驱动力。当然,低转速扭矩大,也可以减少对发动机对变速箱挡位数的依赖,从而在挡位数更少的车上带来更顺畅的动力体验,当然了,这也就意味着低扭好的车可以使用挡位更少的变速箱,只是没有厂商这么干罢了。

用了4000字来解释低转速扭矩为什么“没用”,其实并非是我絮叨。而是扭矩这个通常用来表明车辆动力性能的参数,拥有太多的歧义,甚至很多同行老师都说不出个所以然。所以我才决定用4000多字来彻底解释明白“扭矩”二字的真正含义,同时也能让大家明白所谓的1300转既可拥有的最大扭矩并不能带来更好的加速!

内容来源于车友头条-车友号-萝卜报告

(本文来自互联网,不代表小猪二手车的观点和立场)

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