查查知识网

转速和扭矩之间的关系(速度和扭矩是成什么关系)

发布者:王书东
导读很多网友可能在了解发动机性能的时候,只知道功率、转速和扭矩这三个参数越大,发动机性能就越好,但是功率、转速以及扭矩的具体定义和关系,绝大部分的网友都无法表述出来。今天,小编就来给大家聊聊关于发动机功率

很多网友可能在了解发动机性能的时候,只知道功率、转速和扭矩这三个参数越大,发动机性能就越好,但是功率、转速以及扭矩的具体定义和关系,绝大部分的网友都无法表述出来。今天,小编就来给大家聊聊关于发动机功率、转速和扭矩的话题。

功率、转速、扭矩的定义

功率的定义是物体在单位时间内所做的功的多少。对于发动机而言,我们可以理解为汽油在单位时间内所产生的能量的多少。因此,功率是一个描述做工快慢的物理量,功率越大,单位时间内产生的能量就越多。

转速和扭矩之间的关系(速度和扭矩是成什么关系)

在发动机上,转速的定义是单位时间内曲轴所转的圈数,它和车速有着直接的关系。发动机的转速是通过变速器和主减速器降速增扭之后,最终体现在车轮的转速上。

转速和扭矩之间的关系(速度和扭矩是成什么关系)

扭矩或许是大家最难理解的一个参数,在发动机上是指曲轴端输出的力矩。力和加速度是有直接的关系,因此,扭矩是衡量发动机加速能力的物理量。我们可以把它理解为曲轴旋转所产生的力,正因为扭矩是一个旋转的力,它和直线向前的力不一样,所以需要加上一个旋转力臂的长度来表示。

转速和扭矩之间的关系(速度和扭矩是成什么关系)

举个例子,假如发动机的输出扭矩为200Nm,那么在曲轴中心加上一条长为一米的力臂,力臂的另一端所产生的力的大小就是200N。

功率、扭矩和转速的关系

功率=n×扭矩×转速,n是一个常数。从公式可以看出,扭矩和转速是成反比例关系。这就很好地解释了为什么发动机到达最大扭矩转速时,继续加速扭矩会急速下降。

转速和扭矩之间的关系(速度和扭矩是成什么关系)

发动机扭矩下降并不代表传到车轮上的扭矩下降,因为最终还会通过变速箱和主减速器来降速增扭,它会匹配到适合的扭矩和转速来输出到车轮上,进而再转化为速度和加速度。

转速和扭矩之间的关系(速度和扭矩是成什么关系)

发动机和整个传动系统都遵循能量守恒定律。在实际驾驶过程中,变速器会根据路况的需求将发动机的转速和扭矩互相转化。这也是为什么往往在不同路况的同一个转速下,我们很难开出同一个速度,正式因为路况对扭矩的需求不同。

转速和扭矩之间的关系(速度和扭矩是成什么关系)

缸径行程比的概念

在这里为大家引入另一个发动机的参数,缸径行程比指的是发动机气缸缸径的长度与气缸行程的比值,缸径行程比的大小决定了发动机的转速取向。

早期的美国车由于车身比较重,平时经常在起步的时候需要很大的扭矩,那么它们的发动机就会设计成小缸径、长行程,这样发动机在转速比较低的时候就能释放出较大的扭矩。并且那时候美国车的发动机很多都是采用OHV推杆设计,这种设计的弊端在于它需要用一条很细长的推杆去带动气门,推杆的长度减弱了它本身的刚性,因此无法承受高转速所带来的工作强度。

转速和扭矩之间的关系(速度和扭矩是成什么关系)

再举个反例子,假如发动机采用了大缸径、短行程的设计,则发动机的最大转速越高。发动机的转速越高,那么单位时间内做功的次数就越多,进而它的功率也就越大。因此,当年F1的3.0升V10发动机之所以能压榨出八百多匹马力,就是因为它的最高转速去到了一万八千多转。

转速和扭矩之间的关系(速度和扭矩是成什么关系)

我们会发现同功率的汽油和柴油发动机,汽油发动机的最大转速往往都会比柴油发动机的高,而柴油发动机的扭矩反而比汽油发动机高得多。这正是因为柴油发动机的行程比汽油发动机大,缸径相对就比汽油发动机小。

转速和扭矩之间的关系(速度和扭矩是成什么关系)

柴油发动机之所以设计为长行程,是因为柴油的燃烧速度比汽油慢得多,因此它需要更多的时间来释放能量。反之,汽油由于燃烧速度比较快,所以汽油发动机适合短行程、大缸径的设计。

师爷总结

功率、转速和扭矩的关系在整个传动系统里面都是守恒的,当发动攻机的功率固定时,转速和扭矩就会在传动系统中不断地转化,从而使汽车应对各种路况行驶。

文丨师爷