關於柴油機和汽油機汽車的扭矩和馬力對加速能力和極速的影響?

柴油機的扭矩大,但轉速低,是否可以通過變速箱的齒輪比設定來提高車子的極速?汽油機轉速高,但扭矩相對低,是否也可以通過變速箱的設定來獲取大扭矩來提高加速能力?所以車子的加速能力和極速關鍵還是在於變速箱?和發動機關係不大?


什麼叫「極速」?

「極速」是用盡所有可能最終能跑到的最高速度。

這裡討論理論極速。

極速是由發動機最大功率決定的,和變速箱關係有,但不大,匹配不恰當的變速箱和終傳只會讓實際極速比理論極速低。

直接上高中公式吧:p*e=fv(勻速時f=空氣阻力+輪胎阻力,極速附近假設該值恆定,e為傳動效率,這值對於已選定的的變速箱來說也基本恆定)

v=p*e/f,於是,發動機p有多大,車就能跑多快,除了傳動效率外,跟變速箱幾本無關。

——————————————————————————————————

下面講講柴油機:

柴油機扭矩大但功率低。

車速由發動機最大功率決定。

柴油機為什麼功率低呢?

因為發動機功率取決於發動機最高轉速和最高轉速下的扭矩。

然而柴油機轉速低所以功率上不去。

但為什麼柴油機轉速上不去咧?

這就得扯到柴油機的燃燒方式了,

柴油機燃燒方式為擴散燃燒,而汽油機為均質燃燒。擴散燃燒的柴油機,對空燃比沒有特殊要求,於是有推知兩個特性:1、輕負荷時,油噴多少燒多少,2、高噴油量時,能燒多少燒多少。

由於是擴散燃燒,燃燒反應只發生在柴油與空氣接觸表面,一「團」柴油噴到氣缸的高溫壓縮空氣里,火焰從油團外面接觸氧氣的地方開始燒起,向中間擴散,燃燒的擴散速度和噴油速度決定了柴油機所能支持的最高轉速。(現在也有多次噴油稀薄均質的柴油燃燒技術,但主要目的是提高缸溫,加快主噴射過程的燃燒)柴油燃燒速度「天註定」,最高轉速和最大扭矩卡在了「2,循環內能燒多少燒多少」,轉速越高留給燃燒擴散的時間越少,能燒掉的油也就越少,平均壓力就會下降,功率趨於恆定,「轉速上去了也白搭」。

——————————————————————————————————

下面講講扭矩和功率:

假設兩台發動機,最大功率相同,有一台扭矩曲線平坦,有一台隨轉速扭矩線性增加。假設兩台發動機參數如下:

A:

Pmax=104.7kW/5000rpm

T(恆定)=200N·m

(滿足T=9550*P/n)

B:

Pmax=104.7kW/10000rpm

T(隨轉速線性增加)800rpm時50NM,10000rpm時100Nm

(也滿足T=9550*P/n)

為這兩台發動機匹配相同的變速箱,同樣輪徑的車輪,

為A車配齒比為1:2的終傳,為B車配齒比1:4的終傳,於是可以得到每檔最高轉速時「輪上最大扭矩」相同。

那麼根據P=FV,最終A、B車F會相同,最終A、B車輸出功率P也會相同,那麼這兩輛車的極速也會相同。

但,A車一定比B車更早到達極速,更快跑完相同距離。

其中緣由~把握給定條件,速度是加速度的積分,加速度即為力,力即為輪上扭矩,捋著上文思考一下就有了。

然而這兩台發動機賬面數據完全一樣。

但真的一樣嗎?顯然並不是和看上去的一樣。

——————————————————————————————————

下面舉例講講變速箱匹配,以及什麼叫正確匹配的變速箱。

有人搞不清紅線轉速和最大功率轉速…

一檔二檔限制車速的是什麼,是發動機紅線,不是力。

那麼在一檔,車後面拖個沒輪子的貨斗。每次100kg往上加重物,每次都紅線,逐漸加逐漸加,加到發動機剛好到不了紅線了,換二檔,車是變快啊還是變慢?不止會慢,發動機會被憋停,輸出扭矩小於負載扭矩你自己感受一下。

(輸出扭矩指輸出到輪上的扭矩)

那不換檔,繼續往貨兜里加碼呢?顯然最終也會拖不動被憋停。這個過程發動機已經經過了最大功率點。

說變速箱匹配,剛才講的是變負載,那麼換成定負載變齒比,來匹配變速箱!

負載就是理論極速附近的風阻加輪胎滾阻。

齒比從2:1逐漸上漲

2:1,發動機到紅線了,加0.1;

2.1:1,發動機到紅線了,加0.1;

2.2:1,發動機到紅線了,加0.1;

2.3:1,發動機到紅線了,加0.1;

4.7:1,發動機到紅線了,加0.1;

4.8:1,發動機使出吃奶的勁勉勉強強能到紅線。

那4.8:1就是匹配好的最高檔齒比。

那麼進一步假設,還有一個更高的檔位呢?假設傳動比6:1,從極速運行的4.8:1掛到6:1會有什麼效果?——輪上扭矩不足客服極速下的空氣阻力和輪胎滾阻,車速會減慢,雖車速減慢輪胎滾阻和風阻都會減小,減小到驅動力和阻力達到新的平衡,車以比極速低的速度行駛。

所以上例中4.8:1是為達到極速的最佳匹配。

再多說還有意思?

——————————————————————————————————

有人搬出測功機發動機最大功率時輪速隨檔位變化來抬杠。

我還得給你講講測功機?

測功機是負載輸入轉矩連續可調的測試設備。滾輪可在無負載(空轉)到測功機最大負載之間連續可調,以沿著動力機械的扭矩邊界測定動力機械功率特性。怎麼調的,裡面有演算法。

3檔不加負載(空轉)可以轉到紅線,輪速500rpm

4檔不加負載(空轉)也可以轉到紅線,輪速620rpm

然而這是一套自動化測試設備,有傳遞函數和反饋的自動化系統,實現「沿著扭矩曲線測定被測動力機械功率」,好,那麼就定轉速載入,負載調節速度很快,變化的負載使轉速微升,滾輪加速度可以忽略。你可能理解不了這套調整機構是怎麼實現的,實現方法就是我之前提到的「往貨斗里連續載入」,轉速下降就減一點載,轉速上升就加一點載,快速調整保證轉速微升角加速度可以基本忽略就好了,忽略不了的角加速度用演算法補償也可以解決。但測功機是變負載的變負載的變負載的!

通過這個機制它可以做到:

3檔勉強紅線輪速500rpm時負載1232Nm

4檔勉強紅線輪速620rpm時負載968Nm

看到沒,負載不一樣!負載不一樣!

實際使用呢?

風阻和輪胎滾阻隨車速增加,環境不變同樣車速下阻力相等!負載一樣!

這就是為什麼按理論極速匹配好的5檔齒輪,假設換到假設存在的6檔後 車速會下降!於是,對於這台假想車:4檔表底紅線限制了車速上升,5檔正好,6檔扭矩導致了車速下降,車速降低到阻力和扭矩平衡後穩定。

最後送一句話,別跟理論抬杠,公式是能想到的被用來描述這個世界最簡單的方式了。關於這問題你的突發奇想都被充分解釋在P=FV和思維邏輯里。

以上。

(請至少腦袋靈光的邏輯靈光的,高中物理沒問題的,並且有基本閱讀理解中文能力的,大概知道變速箱有啥用的人來留言。)


謝邀,不講複雜的理論,直接看數據,德國權威媒體Autobild對比測試:相同車型,相近動力的柴油型號和汽油型號,具體如下圖

寶馬X1 25d四驅版,231馬力,450Nm,0-100加速6.6秒,最高時速235km/h

寶馬X1 25i 四驅版,231馬力,350Nm,0-100加速6.5秒,最高時速235km/h

馬自達CX-3 D105,105馬力,270Nm,0-100加速10.1秒,最高時速177km/h

馬自達CX-3 G120,120馬力,204Nm,0-100加速9秒, 最高時速192km/h

賓士A180 D, 109馬力,260Nm,0-100加速11.3秒,最高時速190km/h

賓士A180汽油,122馬力,200Nm,0-100加速8.9秒,最高時速190km/h

賓士GLC250 D四驅,204馬力,500Nm,0-100加速7.6秒,最高時速222km/h

賓士GLC250 D四驅,211馬力,350Nm,0-100加速7.3秒,最高時速222km/h

歐寶Astra(別克英朗)1.6 CDTI,136馬力,320Nm,0-100加速9.6秒,最高時速205km/h

歐寶Astra 1.4 DI Turbo汽油,150馬力,245Nm,0-100加速8.5秒,最高時速215km/h

雷諾 Espace dCi 160,160馬力,380Nm,0-100加速9.9秒,最高時速202km/h

雷諾 EspaceTCe 200,200馬力,260Nm,0-100加速8.6秒,最高時速211km/h

斯柯達昊銳 2.0 TDI,150馬力,340Nm,0-100加速8.8秒,最高時速220km/h

斯柯達昊銳 1.4 TSI,150馬力,250Nm,0-100加速8.6秒,最高時速220km/h

大眾途安 2.0TDI,150馬力,340Nm,0-100加速9.3秒,最高時速208km/h

大眾途安 1.4TSI,150馬力,250Nm,0-100加速8.9秒,最高時速209km/h

(表格里是理論油耗,實測油耗在紅綠燈圖上,其中左面是柴油,右面是汽油,紅色是運動模式的油耗,黃色是平均油耗,綠色是省油模式的油耗)

Autobild這篇文章測試了各種車型,兩廂車,三廂轎車,SUV,MPV,各個國家的品牌也基本都涵蓋到的了,並且選用的是完全相同的車型,變數控制的非常精準。由此可見,同樣馬力的情況下,柴油車扭矩比汽油車大30%甚至更高,但0-100加速基本一樣,甚至還更慢一點,極速也基本一樣,馬力更小,扭矩更大的柴油機,加速比馬力大一點的汽油機慢很多,極速也差一些,說明馬力是最直接體現動力水平的


謝邀

根據我淺薄的認識,來說說我自己的觀點吧。。。

題主說到柴油機和汽油機的扭矩和轉速的差別,而且說車輛的加速和極速與發動機沒關係

那麼,我想讓題主試一下簡單的控制變數,汽油機與柴油機使用同樣的變速箱,如果按照題主所說的,變速箱決定這些性能,那麼這兩輛車的性能就一樣了嗎?

我不會分析,但是想一下這都是不可能的

貌似有點跑題。。。-_-||

根據題主提的幾個問題回答一下吧。。。

柴油機扭矩大,轉速低,確實可以用調節變速箱的方法來提高極速,比如今年跑勒芒的Audi R18 e-tron quattro,柴油機,5檔變速箱,極速高(但是看比賽中的表現來看,似乎加速性能不太好)

而汽油機的例子是今年跑勒芒的Porsche 919 Hybird,汽油機,8檔變速箱,極速不如Audi,但是憑藉優良的加速性能、8MJ的動能回收以及熱能回收系統,包攬了勒芒24的冠亞軍

其實車輛的加速性能和極速是由發動機和變速箱共同決定的,兩者都是關鍵,沒有主次之分

嗯。。。能說出來的就這些吧。。。

如有錯誤儘管指出

(想要贊同&>_


謝邀,簡單說下

柴油機扭矩大是因為柴油機的點火方式為壓燃,因此壓縮比比較高所以曲軸上的力臂就比較長,然後扭矩就大了

接下來就是一個平衡的問題,通過變速箱的確可以調整輸出但是要注意的是只是輪子給地面的輸出,扭矩過大就會打滑,變速箱齒比太小的話雖說車輪理論上最高轉速高了,但是考慮到行駛阻力空氣阻力等原因反而實際效果達不到理論上的結果。

無論是汽油機還是柴油機都需要面對這個問題。

總結一下,拋開限制因素不管(重量油耗之類),動力肯定是越大越好,無論是汽油機還是柴油機。


其實你是被扭矩給繞暈了吧。放開扭矩,你就能很快明白裡面的道理了。

先定義一個理想變速箱:即,在任何 【發動機】能提供的功率區間內,都能通過改變轉速提供合適的驅動力(驅動輪胎)。以上是變速箱的本質。

功率P=F*V,極速:V恆定最大,此時F也恆定(暗邏輯:驅動力等於阻力,默認速度越大,阻力越大),且為最大。

得出最大極速時,功率也達到最大。

柴油機扭矩大,轉速低,此時輸出的功率不一定大。汽油機扭矩小,轉速高,此時輸出功率不一定小。

***(此處注意:扭矩不是用來直接驅動輪胎的,否則要變速箱幹嘛呢,汽油機扭矩小,但經過變速箱放大後,可能驅動力比你柴油機更大呢)

汽車的輸出功率如果在當前速度下有富餘的話,必定能夠提供加速度。有了加速度後下一刻的速度變大了,功率也要同步變大。汽油機轉速響應快,能夠跟得上你要的功率。柴油機轉速響應慢,跟不上你要的功率,它只能維持當下,功率得慢慢長上來。所以加速度慢。

變速箱只是通過變轉速提供恰當的驅動力,而實質加速度,要看你的功率增量能不能跟得上加速度的需求。功率增量跟不上需求,還是得疲軟。柴油機就輸在這兒。


一定範圍內可以,但是有限。比如,越野車有低速檔,就是通過放大齒輪比實現扭矩乘2。但是極限遠不如柴油機。而且,低速檔切換不能在高速運行時切換,否則發動機可能會爆炸。所以,術業有專攻。舉一個栗子,自行車的牙盤乘以2直徑。理論極速就可以達到80公里,但是實際上,需要的馬力就超過了人的極限輸出功率。你踩不動。匹配是一個平衡。發動機技術遠遠高於手動變速箱。自動變速箱不做討論。


一定範圍內可以調整,但是超不過最大功率。而且普通民用車擋位就這麼多,對汽油機來說,想要提高加速,要麼犧牲高速油耗,要麼犧牲換擋平順性,都是得不償失的事,廠家怎麼會同意


發動機扭矩對汽車加速性能沒什麼關係,變速箱這個裝置可以通過齒輪之間的轉動來改變從發動機傳出來的力矩,就像一個撬棍,長的撬棍撬東西比短它一半的撬棍省力,但是需要你的手臂壓的距離是短的撬棍的距離的兩倍,也就是說總的做的功是一樣的,變速箱通過減速增扭(用更長的撬棍撬東西,手臂移動的距離長,換成發動機的說法就是用高的轉速換更大的扭矩),和減扭增速(用短的撬棍撬東西,力需要出的更大,發動機的高扭矩換輸出端的轉速,大卡車上面的柴油機轉速區間非常低,紅線3000轉一件事非常非常高了,所以那些個大車有10個以上的前進檔

38號車評中心 2015

侃車《傳動比和動力的關聯》—在線播放—優酷網,視頻高清在線觀看

變速箱換擋的實質是什麼?是否紅線換擋加速最快?大尾牙(主減速比/終傳比)和密齒比是否真正能提升性能?總而言之僅僅發動機馬力大是不夠的,本集詳解傳動比和車輛動力性的關係!

視頻封面侃車《發動機不同動力取向和工況圖等效法》—在線播放—優酷網,視頻高清在線觀看視頻

視頻封面詳解功率和扭矩的差異以及發動機的動力特性—在線播放—優酷網,視頻高清在線觀看視頻


既然要作對比,總要有一個相同的參照點吧,不能空對空地比較。

簡單點說,在變速箱相同的情況下,功率大或馬力大,代表極速高

在變速箱相同的情況下,扭矩大,代表加速快。


這個在於變速箱速比範圍。如果是商用車,還涉及橋主減速比。


看功率,功率大就厲害。功率大加速快極速高。變速箱只是匹配傳動,使車在不同速度下發動機都能在一個合適的轉速範圍,適合發動機發揮的轉速(最大功率轉速通常是最高轉速)。

功率就是轉速乘扭矩。變速箱可以改變轉速,但是發動機功率是一定時,轉速高了扭矩就小了。


推薦閱讀:

汽油車加柴油會導致什麼後果?

TAG:汽車 | 賽車 | 柴油機 | 變速箱 | 汽油機 |