发动机转速一定,不仅可以输出不同的功率,还可以输出不同的转矩。
现在私家车几乎都是汽油车,所以让我们以汽油车为例来说明这个问题吧。
外特性上的图是发动机的外特性图,蓝色线表示不同转速下的最大转矩,红色线表示不同转速下的最大功率。而且,这两条线是发动机能力的极限,线以上的部分是发动机无法达到的。线以下的部分会受到发动机的力的作用。
在相同转速下,节气门开度决定不同的输出转矩。例如,发动机在2000转下踩油门10%时,输出最多25牛米的扭矩,踩20%时,输出最多50牛米的扭矩,踩30%时,输出最多75牛米的扭矩。将油门踩至最后,输出最大250牛米的转矩,即该转速下的最大输出转矩。(只是在做形象上的比较,数据不严密。)
在此插入题外话。最大转矩转速不一定输出最大转矩。必须在油门踩到底的状态下输出最大扭矩。
为什么在相同的转速下可以输出不同的转矩呢?根本原因在于吸气量。节气门开度越大,进气量越大,进气量越大,喷射油,输出扭矩越大。因此,在相同转速下,节气门开度决定实际的进气量。将油门踩至最后时节气门完全打开,如果该转速下的进气量达到最大,则输出该转速下的最大扭矩。
这里应该注意的不是“发动机的最大转矩”,而是“其转速下的最大转矩”。空气也有质量,所以即使节气门全开,也不能保证所有转速下气缸内都能获得相同的进气量。例如,一台自吸发动机在4000转时可以输出最大转矩。这意味着节气门完全打开时,4000转时气缸的进气量最大。在其他转速下节气门也完全打开,但由于受空气惯性等的影响,进气量不会达到4000转以上,因此4000转是该发动机的最大转矩转速。
节气门完全打开时,不同转速下的输出转矩遵循外侧的特性曲线。转矩和功率的关系有功率=转矩转速9550这样的公式。由此可知,功率与转矩、转速的积成比例。如上所述,由于可以以相同转速输出不同的转矩,因此根据功率=转矩转速9550,即使是相同转速,输出也会随着转矩的变化而变化。
在这张图上举个例子吧。果然是2000转。从图中可以看出,2000转时的最大输出功率为60千瓦。也就是说,图中绿色实线的最上面和红线相交的地方。把油门踩到底,把发动机转速稳定在2000转,那时发动机的输出功率为60千瓦。发动机2000转时,输出功率也会根据油门的大小而变化。例如,如果踩油门20%,使转速稳定在2000转,那时的发动机输出功率为5千瓦。踩油门50%,使转速稳定在2000转,那时的输出功率为28千瓦。如果油门踩到底,转速稳定在2000转,那么此时发动机的输出功率为60千瓦。(数据只是辅助说明,并不严格)由此可见,在相同转速下,节气门开度不同时,输出会不同。