汽车机械常识

【专家解说】：发动机的功率、扭矩与压缩比　　发动机是汽车的心脏，选择一款先进的发动机，是购买车辆时必须要考虑的重要因素。衡量一款发动机的性能水平，要看功率、扭矩和油耗三条数值曲线，但在目前，厂家通常只提供最大功率、最大扭矩和90公里等速油耗三个数据。不过，掌握科学的方法，我们依然能够从中看出一款发动机的特点。 　　功率是指物体在单位时间内所做的功。功率越大转速越高，汽车的最高速度也越高，最大功率是描述汽车动力性能的关键指标，一般用马力(PS)或千瓦(kw)来表示，1马力等于0.735千瓦。如东风日产颐达1.6升发动机的最大功率为80kw/6000rpm，也就是说，发动机在6000转时，能输出最大功率80千瓦，约合109马力。    衡量发动机马力的主要因素有四个：气缸压强、活塞截面积、活塞行程和发动机转速。其中活塞截面积和行程与我们熟悉的名词"排量"直接相关。活塞截面积与行程的乘积AS是一个缸的排量，如果发动机有n个相同的气缸，它的排量就是nAS。通常讲的所谓 排量是汽缸截面积*活塞行程*汽缸个数，F1赛车一般为V10发动机（10个汽缸），排量规定不大于3000CC（毫升）。 　　扭矩是使物体发生转动的力。发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩，在实际驾驶中，扭矩参数是车辆加速能力与爬坡能力的表现。在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系，转速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽车在一定范围内的负载能力。比如，途安1.8T发动机的最大扭矩为210N.m/1700rpm，即发动机在1700转时能输出210牛顿·米的最大扭矩。 (在汽车中，扭矩=功率/轮胎转速/3.14159/2=抓地力*轮胎半径) 　　通俗地说，最大功率代表了汽车的最高时速，最大扭矩则体现了汽车的加速性能。在目前我国高速公路、大城市主干道路有明确限速的情况下，车辆的瞬间加速性能对于消费者更为重要。需要指出的是，由于一般驾驶者习惯于在发动机转速2000—3500转(rpm)之间行使，因此，实现低转速大扭矩，也成为厂家追求的目标。消费者在看最大扭矩数值时，也一定要注意转速的高低。 　　此外，像富康、铃木雨燕等车型配备的是高转速发动机，只有在3500转以上换挡，才能爆发出最大功率和扭矩，如果在低转速下换挡，车辆就会显得有些“肉”。这一点需要特别注意。 最大功率：最大功率用马力（PS）或千瓦（KW）表示。发动机的输出功率同转速是相关的，一般说随着转速的增加，发动机的功率也相应提高，但是到了一定转速后，功率反而呈下降趋势。，最大功率说明什么？应该是说明车子能达到的最高车速。 最大扭矩：发动机从曲轴端输出的力矩，扭矩的表示方法是N．m／r／min，最大扭矩一般出现在发动机的中转速的范围，随着转速的提高扭矩反而下降。我们一般在市区内开车发动机的转速都处于2000~3500转，这就意味着扭矩峰值出现在4000转以内的发动机是最合适的。最大扭矩决定着车的提速性能，特别是低速时的加速性。压缩比：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。压缩比大的发动机，燃烧更迅速更充分，发出的功率越更大，经济性也好一些。但压缩比越大，通常发动机工作时抖振会明显增大，出现“爆燃”和“表面点火”等不正常燃烧现象的可能性增大。 压缩比直接决定的汽车该加多少标号汽油，压缩比低于7.5可使用90号汽油，压缩比在7.5~8.0应选用90或93号汽油；压缩比在8.0~10.0应选93或95号汽油；压缩比在10.0以上的应选用97号汽油。如果使用与压缩比不符的汽油会使汽车出现“爆震”或燃料不充分的问题。顶置凸轮轴SOHC与DOHC：这是我们在汽车配置表发动机栏中常看到的字眼，目前主流发动机往往由发动机顶端旋转的凸轮轴控制进气门及排气门开启，以实现进气和排气。单顶置凸轮轴SOHC指进排气控制都用同一支凸轮轴，而双顶置凸轮轴DOHC则是两者分开。由于DOHC便于实现对发动机的更精密控制、让发动机达到更大的转速，因此，DOHC比SOHC更先进。 但是，DOHC与SOHC在不同的转速区间的性能表现是不同的，虽然DOHC发动机有较高的效率和强劲的功率，但它往往出现在中高转速，而SOHC发动机却可以在较低转速时候达至最大的扭矩，这就是目前还有一些高档车选用SOHC发动机的原因。　升功率 — 衡量发动机性能的重要指标 发动机功率与排量之比称为升功率，表示发动机每升容积能发出多少功率。这个比值越高，说明发动机技术越先进。     体现发动机品质高低主要是看动力性和经济性，也就是说发动机要具有较好的功率、良好的加速性和较低的燃料消耗量。影响发动机功率和燃料消耗量的因素有很多，其中影响最大的因素有排量、压缩比、配气机构。但这只是泛指而言。具体到发动机的比较，由于用途、设计、材料及制造工艺的差别，往往造成显著差别。有一些排量大的发动机功率不一定比排量小的发动机功率大，例如以排量比较，甲车是2.0升发动机最大功率是97千瓦，乙车是2.2升发动机最大功率可能只有79千瓦。同样，有些车排量相同，同是2.0升发动机但输出功率却不一样。因此，就产生了一个衡量指标，称为“升功率”。     发动机以曲轴输出功率为基础的指标称有效指标，这种指标表示整个发动机性能的高低。有效指标包括有效功率、有效扭矩、升功率等等。一般以为，功率和扭矩这两项指标就能够反映发动机的优劣，其实不然。不是功率和扭矩越大的发动机就越好，真正能够反映发动机动力的指标是每升气缸工作容积所发出的功率，即“升功率”。升功率表示了单位气缸工作容积的利用率，升功率越大表示单位气缸工作容积所发出的功率越大。那么，当发动机功率一定时，升功率越大发动机的重量利用率就越高，相对而言发动机就越小，材料也就越省。     升功率的高低反映出发动机设计与制造的质量。因为升功率（N）大小主要决定于气缸平均有效压力（P）和转速（n）的乘积，即N=（P）×（n）。提高升功率就要从提高气缸压力和转速入手，因此提高升功率的具体措施也就有： （1）提高充气量。这是四冲程发动机增加热量的首要条件，因为燃料燃烧需要空气，燃料与空气比较，后者更难以充入气缸，所以就要改善换气条件，减少进气阻力增大气门通道截面积，有些发动机就采用4气门形式。当多气门结构布置困难时，首先要满足进气门的需要，不管气门布置形式怎么样，都是进气门数量等于或者大于排气门数量。 （2）提高转速以增加单位时间内的充气量。现在轿车的发动机一般都是高转速发动机，每分钟转速在5千转以上。 （3）改善混合气质量和燃烧过程。采用电控燃油喷射系统，在所有工况下混合气的质量尽可能达到最佳，空气与燃油的混合地点从节气门处移至喷油嘴处，燃油直接与吸入的空气混合，从本质上改善了混合气的均匀性。 （4）提高发动机机械效率增加有效功的输出，减少机械损失主要是减少零件之间的摩擦，涉及到零件加工的精度、表面加工质量、润滑质量、温度控制及减少附件等。这里指出的是，多气门与2气门设计的结构上最大差异，就是多气门的配气结构复杂，增加气门、导管、凸轮轴摇臂等，有些还要专门增加一支凸轮轴，即双顶置凸轮轴（DOHC），这些增加的装置必然会增加机械损失。因此，一些讲究实际的厂家仍然在中小型汽车发动机上采用2气门设计。 以上四点是相互关联的，例如发动机转速越高引起的每次循环充气量减少问题也越突出，这就要采用增大气门通道截面积的措施，加大进气门头直径或者采用多进气门形式。但采用多气门形式又会涉及到发动机机械效率的问题。世界上的事物总是矛盾并存的，厂家工程师怎样调整平衡点，尽量完善地处理各种矛盾，就体现在各种发动机的性能表现上了。