汽車如何實現(xiàn)低速高扭？

這是一個比較不好回答的問題，涉及到發(fā)動機(jī)的基本設(shè)計理論，汽車設(shè)計定型出廠到了用戶手中以后，實際上并沒有什么太好的辦法大幅度來提升低速扭矩，不外乎刷ECU、改進(jìn)排氣、加裝機(jī)械增壓等有限的幾種，不過后果也不太好預(yù)測，后果有可能會影響發(fā)動機(jī)使用壽命。但是對于發(fā)動機(jī)廠商（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）來說，在設(shè)計過程中，可以通過優(yōu)化設(shè)計來提升發(fā)動機(jī)扭矩。什么扭矩？扭力是物體轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的力，“矩”實際上表示的是“曲尺”，也就是尺子，顧名思義就是扭力＋距離的意思，扭矩就是單位長度上力的大小。當(dāng)用于發(fā)動機(jī)上的解釋就是曲軸回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的力矩，實際上就是曲軸中心軸到飛輪半徑距離上所產(chǎn)生力的大小。扭矩的計算公式：扭矩=力 X 力臂因此，從發(fā)動機(jī)角度來說，扭矩與兩個參量有關(guān)：曲軸回轉(zhuǎn)力和飛輪的半徑。對于發(fā)動機(jī)來說，要想提升低速扭矩輸出，就需要從這兩個方面來做文章。一、增加發(fā)動機(jī)曲軸輸出的扭力:通過減小氣缸直徑、增大氣缸行程來增加扭力發(fā)動機(jī)排氣量的計算公式是：排氣量=（π×缸徑×缸徑）÷4÷1000×行程x氣缸數(shù)根據(jù)上面的公式，氣缸半徑和氣缸行程呈反比，也就是說在不改變發(fā)動機(jī)單個氣缸排氣量的前提下，氣缸缸徑增大，活塞的行程就會變小，反之，行程就會增大，如下圖所示，為了提升發(fā)動機(jī)的低速扭矩，可以通過減小氣缸直徑的方法來增加氣缸行程，也就是通常所說的“小缸徑大行程”，氣缸行程增大以后，曲柄長度就會增加（紅線部分），根據(jù)扭矩的公式：扭矩=力X力臂，力臂增大，扭矩自然也會增大。同時，曲柄長度增大以后，曲軸的回轉(zhuǎn)慣性也會增大，作用在軸心的扭力也會增加。這種發(fā)動機(jī)設(shè)計一般用于越野車、城市SUV等強調(diào)發(fā)動機(jī)低速扭矩的應(yīng)用場合。副作用：發(fā)動機(jī)的最大功率會有所降低，由于曲軸的慣性增加，推動曲軸轉(zhuǎn)動所需要的功就會增大，發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)速就會降低，進(jìn)而影響發(fā)動機(jī)的最大功率。實際上這也是高轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)和低轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)的設(shè)計的一個比較明顯的區(qū)別。二、改善進(jìn)氣效率，增加燃燒效率發(fā)動機(jī)是通過燃料燃燒推動活塞往復(fù)運動帶動曲軸旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)做功的，如果進(jìn)氣量增加，燃燒量增大，自然所做的功也會增大，現(xiàn)代的電噴系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量，通過ECU的計算，控制噴油嘴噴出相應(yīng)的燃油，實現(xiàn)燃料完全燃燒，因此，增加進(jìn)氣量可以實現(xiàn)發(fā)動機(jī)輸出功率的增加，進(jìn)而增加發(fā)動機(jī)低速扭矩。1、使用動態(tài)可變氣門提升進(jìn)氣效率：作為發(fā)動機(jī)廠商來說，發(fā)動機(jī)普遍安裝有動態(tài)可變氣門系統(tǒng)，改善進(jìn)氣效率，這套系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的運行工況，調(diào)整氣門開合時間、角度，使進(jìn)入的空氣量達(dá)到最佳值，提高燃燒效率。2、使用增壓系統(tǒng)，增大進(jìn)氣量為了進(jìn)一步提升發(fā)動機(jī)的低扭，還可以通過利用增壓的方式來提升進(jìn)氣量，比如渦輪增壓、機(jī)械增壓、電子增壓，無論是哪種增壓，其本質(zhì)目的就是為了在不改變物理排氣量的前提下，增加進(jìn)氣量，實際上也就是增加了同時燃燒做功總量。3、使用缸內(nèi)直噴技術(shù)，提升升功率缸內(nèi)直噴技術(shù)，可以更加精確的控制噴油量，由于汽油在霧化噴射過程中可以降低一部分熱量，因此，有利于降低發(fā)動機(jī)爆震，這樣就允許使用更高的發(fā)動機(jī)壓縮比，而實際上發(fā)動機(jī)的壓縮比的提升也會帶來活塞行程的增加，進(jìn)而提升發(fā)動機(jī)的升功率，增大低速扭矩。4、使用高流通量的空氣濾芯，增加進(jìn)氣量很多車友都聽過汽車改裝應(yīng)用最廣的兩個詞：“改進(jìn)氣”、“改排氣”，實際上其本質(zhì)目的也就是為了增加發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量。比如改裝界很流行的高通量空氣濾芯“冬菇頭”，就是為了降低進(jìn)氣阻力提升進(jìn)氣量。進(jìn)氣量增大，再通過ECU控制噴油量，也可以達(dá)到些許提升功率、扭矩的作用。三、增加發(fā)動機(jī)主減速比：理論上來說，當(dāng)發(fā)動機(jī)功率輸出一定的前提下，想要增加發(fā)動機(jī)的低速扭矩，就需要增加發(fā)動機(jī)的主減速比，也就是增大發(fā)動機(jī)飛輪的半徑，飛輪半徑增大相當(dāng)于增加了力臂，此時扭矩也就相應(yīng)的會增加。發(fā)動機(jī)功率和扭矩的關(guān)系如下：功率=扭矩×轉(zhuǎn)速/9550，根據(jù)上面的公式，9550是一個常數(shù)，因此，在發(fā)動機(jī)輸出功率一定的前提下，發(fā)動機(jī)的扭矩增大，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速會降低。很多小排量發(fā)動機(jī)，為了彌補發(fā)動機(jī)扭矩小、特別是低扭小的缺點，往往會通過增大飛輪半徑的辦法增加減速比，以獲得更好的扭矩輸出表現(xiàn)，增加汽車提速性能，這樣設(shè)計對于提升汽車的加速性能是有好處的。缺點是汽車發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速攀升比較快，對于汽車的高速性能和油耗有影響。四、加大變速箱的傳動比：汽車的最終加速性能還取決于變速箱傳動比的設(shè)計，變速箱起到的作用就是改變扭矩以及改變傳動方向的作用，在發(fā)動機(jī)輸出功率一定的前提下，通過在低速檔加大傳動比的方法，讓汽車的扭矩輸出有所提升，以愛信的6AT自動變速箱為例,1-6擋的減速比分別為4.148、2.370、1.556、0.859、0.686,倒擋的減速比則為3.394，減速比大于1的是減速檔，此時起到放大扭矩降低轉(zhuǎn)速的作用，小于1的是加速檔，起到提升速度、降低扭矩的作用，當(dāng)減速比越大，扭矩放大的作用越大，反之越小。發(fā)動機(jī)功率、扭矩和汽車加速性能的關(guān)系：經(jīng)常能聽到這樣一種表述：“極速看功率，提速看扭矩”，實際上這句話是片面的，一般來說，發(fā)動機(jī)功率決定著汽車的最高速度，而汽車的加速能力和扭矩有一定關(guān)系，但是最終還是取決于發(fā)動機(jī)的功率。下圖的1.5T渦輪增壓發(fā)動機(jī)的功率輸出曲線和老款2.4L自然吸氣發(fā)動機(jī)持平，提速性能自然差不了。有人說那為什么渦輪增壓發(fā)動機(jī)的車型提速快？這主要是由于渦輪增壓發(fā)動機(jī)可以提供更寬扭的矩輸出范圍，為發(fā)動機(jī)和變速箱的匹配提供了較大的選擇余地，在發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速時，渦輪增壓發(fā)動機(jī)的升功率更大，可以提供更充足的功率，因為有變速箱的存在，扭矩大小轉(zhuǎn)換完全不是問題。并不是發(fā)動機(jī)低扭大提速就一定快，柴油發(fā)動機(jī)的扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同排量的汽油發(fā)動機(jī)，如果真的是扭矩決定加速的話，使用柴油車的性能豈不是吊炸天了？渦輪增壓發(fā)動機(jī)給人提速快的感覺另一個原因是由于渦輪增壓發(fā)動機(jī)在輸出同樣功率時，低轉(zhuǎn)速時就可以提供較大扭矩，相應(yīng)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)就比較低，而如果輸出同樣的功率，自然吸氣發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)攀升比較高，這就會給人一種沒勁的感覺。