柴油机扭矩那么大,为什么车子开不快啊?

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不知从何时起,扭矩决定加速度、功率只决定极速的说法流传起来,另无数的朋友信服,似乎是有道理的。。扭矩嘛,等于力与力臂的乘积,有力量也就等于有劲嘛,车有劲自然加速度也大嘛,这看似没什么问题,殊不知这是一个很大的坑,绝对的误区,简单的想一下,当我们想获取最大加速度时总喜欢红线区升档(红线转速即为最大功率转速),怎么没有用最大扭矩转速升档的呢?难道是红线转速升档是为了在升档后转速回落到最大扭矩转速区间?别逗了,红线转速与最大扭矩转速相差3、4千转的发动机比比皆是。。。红线升档后的转速根本回落不到最大扭矩区间,所以这个实际的、得到验证的例子就与扭矩决定加速度的说法不符合,也就可以推翻扭矩决定加速度的说法!而真正决定加速度的还是功率!

轮上扭矩=标定扭矩*各档位减速比*主减速比

而一台扭矩较大的发动机,最终还是会受到功率的限制,无法比更大功率的汽车输出更大扭矩的!

一台扭矩较小的发动机可以通过降档,来实现让车轮获得更大扭矩和更大加速度的!

有很多人认为货车使用柴油机是因为柴油机扭矩大的原因,这也是错误的理解!货车之所以使用柴油机是因为烧柴油更省钱!

这里需要了解清楚一个概念,所谓开不快,到底是指加速不快,还是最高速度不高。

很简单,不用多解释,报发动机参数的时候是先报功率还是先报扭矩?那些追求高性能发动机的车企,他们是追求高功率还是追求高扭矩?比如布加迪威龙,当时刚出的时候一直在强调发动机马力超过1000匹。还有柯尼塞格one:1,宣称马力与车重比是1:1,为啥不是扭矩与车重比?

功率决定发动机的性能!也就是说,功率决定了发动机的加速以及极速,跟扭矩毫无关系!

只要开过柴油车,都知道柴油车有劲。什么叫有劲?其实就是加速好,人能在车上感觉到车有劲(动力强),正是透过加速度感知的,加速度高,导致背部承受更大椅背压力,可见柴油车加速很好,而且也开得很快。BBA的柴油车无论是加速度,还是极速,都非常高。


再讲的通俗一点就是,兄弟你腿那么粗,肌肉那么多,你可以举得起那么重的东西,可是你怎么就跑不快呢?

当柴油机做功时,活塞连杆推动曲轴转动的力矩更长,在曲轴上产生的力更大。而且柴油机活塞行程更长,燃烧能量推动活塞做功时间更长。因此反应出来的结果就是柴油机扭矩大,但是转速低。

你这问题是这样的,柴油发动机车速开不快主要是由于发动机的特性造成的,柴油发动机燃烧的速度要比汽油发动机慢很多,柴油发动机更注重的是扭矩输出,柴油本身采用的是压燃点火方式,这就需要发动机有一个比较高的压缩比才能提充足的点火温度,高压缩比就意味着活塞上下运行的行程要长,长行程的发动机运行时功率就要比短行程的要低一些,而长行程的发动机扭矩输出都比较大,所以柴油发动机的动力输出特点是扭矩大功率低,而决定最高车速的恰恰是功率的高低,

那么扭矩到底是什么东西?它为什么不起作用?

决定一个车跑的快慢,不管是加速快慢,还是极速快慢,只取决与功率,扭矩只能反映发动机的出力特性。

伪命题!

有人用赛车混淆家用车的需求,来达到用马力卖车目的,是因为现在很多人是买一生中第一辆车,没有使用经验,没有辨别能力,它们就使劲忽悠。

我们都知道柴油机是靠压缩空气产生的热量将柴油点燃的,因此为了能将空气压缩到足够热柴油机需要更大的压缩比,否则压缩量不够是无法达到柴油燃点的,因此柴油发动机的压缩比普遍大,而想要更大的压缩比就需要更长的活塞行程,接下来我们就看图来解释。

该公式根据:f=ma、p=fv推导出p=m*a*v即可得出“加速度a=p/mv(加上,要不总有人肯不懂这公式咋来的)

稍微掌握物理或机械常识的人都知道,“长距离+小力量”等效于“短距离+大力量”,也就是最简单的杠杆原理!

柴油发动机燃烧的速度要比汽油发动机慢很多,柴油发动机更注重的是扭矩输出,柴油这种油品自己就是用压燃点火方式,这就需要发动机有一个比较高的压缩比才能提充足的点火温度,高压缩比就意味着活塞上下运行的行程要长,长行程的发动机运行时功率就要比短行程的要低一些,而长行程的发动机扭矩输出都比较大,所以柴油发动机的动力输出特点是扭矩大功率低,而决定最高车速的恰恰是功率的高低。

放在发动机上,这里面的“力量”就是发动机的“扭矩”,“距离”就是发动机的“转速”,单独把扭矩拿出来而忽略转速的去比较发动机的性能,就会得出错误的、荒谬的结论!

如果是加速,那么题目是不成立的,根据牛顿第二定理,加速主要是由扭矩决定,所以在柴油机最大扭矩输出范围内,加速都不会慢。

上图左侧代表汽油机,右侧代表柴油机。两者活塞都在上止点。柴油机活塞行程更长。而为了达到更长的行程,柴油机的曲轴回转半径r2就需要更长,图中可以看到,汽油机的曲轴回转半径明显小于柴油机。这就导致了这样的情况:

要想让柴油发动机的汽车跑的快就没办法了吗?其实也不是没办法的,我们可以利用柴油发动机的低转速大扭矩的动力特点让他实现高速行驶,我们可以增大变速箱的变速比,这样柴油发动机就可以利用大扭矩输出的特点来驱动汽车高速行驶了,现在主流的大货车最高时速都能达到150左右了,何况是乘用车,

可能是柴油机多用于商用车辆,所以给人一种开不快的感觉。但是实际上汽车开的快慢(最高速度)是一个综合考虑的结果,可以用一句话来表示:P=F*V和汽车传动系总传动比i。P是发动机功率,F是行驶阻力,v是行驶速度。所以影响汽车最高时速的因素有:发动机功率、行驶阻力和传动系传动比。当行驶阻力和传动比一定时,由公式P=F*V可知,发动机功率越高最高行驶速度越大,所以跟发动机转矩是没有关系的。而发动机转矩决定的是汽车的加速度,也就是发动机“力”的大小。

下面给出一个经过简化后的公式:

回到题目上,柴油机扭矩大,但只要它功率不大,车就开不快,因为功率不大,它的加速也不快!

其实这是普遍现象,柴油机由于自身特性决定了它虽然有很大的扭矩,但是功率上不去,而一辆车的最高速度是由发动机最大功率决定的,因此柴油发动机更多的被人们用来干重活。比如一些载重卡车,清一色都是柴油涡轮增压发动机,对这些车来说加速性能和极速并不重要,要的就是拖拽能力,或者说牵引能力,而柴油机的低转速大扭矩就适合干这个活。

回答过很多“扭矩”、“功率”的问题。

那是不是说柴油机肯定极速就一定没汽油机高呢?显然不是,前面也说了,柴油机是设计取向导致最大功率低,极速低。如果根据设计目的不同也可以设计出高功率高极速的柴油机,比如连续N夺冠勒芒最高组别冠军的奥迪R8 TDI,就是这样一台柴油机。

而这个是汽油版的转速表,6000才进入红区,而且最高转速8000。

其实奥迪早就在勒芒耐力赛中使用的柴油发动机来作为动力,而且还过得了冠军,说明柴油发动机要想做到高速行驶是可以的,只要是发动机和变速箱设计合理就可以做到。

开家用车,都是在尽量用最大扭矩区,即便是路上超车,也很少超过4000转,在这个转速前提下,扭矩大,即加速快,功率也大,对家用车用户来说,靠吊高转速得来的六七千转最大功率,没有意义,因为你几乎不用,或者绝大多数用户不用。

家用车驾驶方式,不会在六七千转转速区换挡,对大多数人而言,最常用的转速区甚至不超过2000转,最常用的换挡区域一般不超过3000转,降挡超车,也很难得超过4000转。

加速度=功率/(车重*时速)

首先这个这命题是有问题的,在排量相近的情况下,的确柴油机的扭矩较大,但是车子开不开的快跟这个实际上没有多大关系,

再说一次,在发动机性能方面,扭矩并不起什么作(LUAN)用!

简单说扭矩就是发动机转一圈发出来的力,把转很多圈的扭矩加到一起,就是发动机做的功,在一定时间内,这个功越大,发动机的功率也就越大。

柴油机扭矩是大,但是扭矩和车子快是两个概念呀。车速是靠最大功率决定的,发动机的功率是取决于发动机最高转速和最高转速下的扭矩。

柴油车最出色的地方,在于其强大的牵引力,所谓牵引力,指的就是克服阻力矩的轮上输出扭矩。

很多人只凭表面的形象思维就认为发动机扭矩大,汽车的力气就大,而他却忽略了汽车还有变速箱的存在!发动机的扭矩传递到车轮上是需要变速箱的转换与放大的!

转速一旦固定,功率和扭矩成正比,即扭矩大功率就大,所以,对家用车用户来说,最重要的是2000转以下的扭矩大小,其次2000~3000转之间,然后才是3000~4000转之间,4000转以上很少用,六七千转的最大功率,对用户驾驶体验几乎无影响。

柴油机的特点就是转速普遍不高,功率也不高,但是扭矩非常大。上图是大众途欢柴油涡轮增压发动机2.0TDI的转速表,5000转已经进入红区了,最高转速6000。

但是对比一下扭矩却发现柴油版的扭矩为320牛米,而汽油版的则是280牛米。这就更进一步验证了柴油机的特性:低转速,大扭矩,低功率。其实造成这种现象的原因很简单,就是由于柴油机压燃的特性。

通过这个公式,就可以很简单的看出来其实决定加速度的根本是功率!标定扭矩差异可以通过变速箱来进行增减,获得毫无差异的轮上扭矩!可功率的差异就是硬差异了,当然也存在不同变速箱的传动效率差异影响,但这影响终究较小,远不如变速箱增减扭来的猛烈!
所以,同排量、同进气类型、同级别、同应用领域的柴油机必然比汽油机扭矩大,但无论是极速还是加速都不如汽油机,原因只有一点,那就是柴油机的功率比汽油机要低!要知道那点扭矩只在起步1、2档时有些促进加速度的作用,而一旦过了三档,减速比逐渐降低,扭矩就变得微不足道了!决定加速度的核心就是发动机的功率!

通过这个例式即可判断出,不同的发动机只要扭矩差异不甚离谱,轮上扭矩都可以通过变速箱的档减速比与主减速比进行增减,发动机标定扭矩低的可以通过变速箱增扭反而变得更加的高,而标定高的也可能由于变速箱的缘故轮上扭矩反而低,关键就看变速箱用的谁家的,如何进行的调教!(只要不是过于巨大的扭矩差异,通过变速箱都可以得到修正!可别整出一个200N·M、一个800N·M这样的巨大差异,那样可啥减速比都抻不平)。。。

回到问题上来,同排量、同进气类型的汽、柴油机,必然汽油机功率高而柴油机扭矩高,柴油机那所谓的高扭矩的确可以通过1、2档来实现减速增扭,而到了3档(直传档)后,档减速比就变成了1,只能靠主减速比进行放大,主减速比也就放大3倍,而在3档以后的各档的减速比都小于1,这时的变速箱就进入了增速减扭的状态,比如采埃孚的9AT,9档的减速比已经为0.4了,档挂在9档行驶时,轮上扭矩已经被减小到接近标定扭矩了,假设标定扭矩为400N·M(性能车扭矩),再假设轮胎半径为0.25米,这个时候可以计算出此时的推力为400/0.25=1600牛顿,一般轿车在120KM时的风阻为2000牛顿左右,考虑下车的自身重量、9档状态时的风阻,这点扭矩所形成的推力远远不及负荷强大,谈加速?别再逗乐子了!可车子在9档时,还是能继续加速度啊,这个加速度是怎么来的?没错,这个加速度就是通过功率获取的!

相同功率的汽油机放到货车上面一样可以拉同样的货物,跑同样的速度!

那为什么采用柴油机的商用车速度都较慢呢?可以用上图来解释,商用车发动机设计主要着重考虑两点:发动机的扭矩和发动机燃油经济性,也就是汽车拉货行不行和省不省油。为了满足这个设计要求,就要使发动机尽量能够在最大扭矩范围内工作,并且燃油消耗率低,如图中4000-4500转速区间,在这个区间扭矩Me最大,并且燃油消耗率ge较小。

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柴油发动机的最佳动力输出转速都是在1500~3000转左右,超过3000转动力就会下降的很厉害,因为柴油发动机的特性就不适合高转速运转,汽油发动机确相反,必须要到高转速下才会爆发最大扭矩和功率,

而如果是极速,确实大部分柴油车的极速不高,但这主要是设计目标导致的,因为日常使用车辆很少会用到高极速,所以大部分柴油机厂商重点优化中低转速的扭矩,放弃高转速扭矩,也就是放弃最大功率。所以造成柴油机中低速加速能力很好,但是极速不高,这点可以从柴油车可以拉很重的货物,而汽油机就很可能拉不动就可以说明,因为同等质量下,推力即扭矩越大,加速越快,换上同样的质量,在中低速范围内,柴油机加速肯定比汽油机快。

主减速比(恒定)

就像我们骑变速自行车一样,最低档很省力,我们可以轻松爬上陡坡,但是想跑快的话我们的腿跟不上节奏。而高速档虽然爬坡很费劲,但是我可以轻松骑到一个比较高的速度。这就是功率与扭矩的区别。也可以比喻成柴油机与汽油机的区别。

也正是因为这个原因,最大转速不超过5000转的柴油机车,日常驾驶动力体验最好,加速快,速度也快。

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