这个问题非常有意思,我用科普的语言给大家解释一下。喜欢的点赞关注哈~
可以简单的理解为扭矩乘以转速。
功率(W)=2π×扭矩(Nm)×转速(rpm)/60
简化计算后成为:功率(kW)=扭矩(N-m)×转速(rpm)/9549
扭矩就是Nm,可以等效理解为每次燃烧爆炸的推力;转速就是发动机的旋转速度,是一个时间的概念,转速越高,代表单位时间燃烧次数越多,单位时间做工越多。因此实现马力主要就是控制两个变量,扭矩和转速。比如相同的2.0L发动机,在最高功率点的转速和扭矩是不一样的,导致了最大马力不一样。那么为何扭矩和转速会不一样呢?我们慢慢看。
毋庸置疑,在相同扭矩下,转速越高代表发动机可以实现的功率越大,比如两款类似的2.0L发动机,一个最高转速5000rpm,一个最高转速6000rpm,显然高转速的发动机由发挥更大功率的潜力。
但是转速并不是随便能提高的,由于绝大多数汽车用发动机都是活塞运动,活塞上下抽搐,从速度0-最大速度-速度0,把力矩传递给曲轴,因此整套曲轴连杆机构都在承受比较大的力,如果转速提高,那么意味着各个机械结构的强度要提高,尤其对活塞环,气门挺杆等脆弱零件挑战极大,因此转速不能无限制提高,想提高转速的话往往要缩短气缸的行程,降低效率;另一方面,气体需要进入燃烧室内才能参与化学反应,活塞速度太快了气体从进气门来不及进入燃烧室,这样扭矩也就下降了,功率也不会提高。因此发动机的最高转速都有设计要求,不同车企的技术方案也不一样,一般买菜车大概6000rpm-6600rpm,当然有一些性能车和改装厂牺牲掉可靠性,把转速拉到7000rpm-8000rpm也可以。
还有一些另类,比如转子这货,没有活塞的往复运动,因此先天性可以把转速拉的非常高,升功率就可以做的相当大。
扭矩的核心是最大的空气、最多的燃料、最激进的点火角,干柴烈火下剧烈燃烧,实现最大的扭矩。
对于自然吸气发动机来说,进气的提高是有上限的。因此大家看民用级发动机,最大扭矩都大差不差,因为此时进气量都是接近于发动机排量,配合燃料和点火角,能够达到的扭矩也就这样了。不过这里也有很多技巧,最重要的就是可变气门正时和升程,转速高了空气进不去怎么办?我不可能改气门室大小(惯性太大,会碎),那就改变气门时刻和升程,这样在极限工况下进气量就多了,最大扭矩可以提高。不同车企的VVT/VVL技术太多了,我就不一一列举,大概就是不同车企的这块技术有区别,所以能够实现的效果也有不同,因此马力的上限也就不一样。
其中大名鼎鼎的就是本田红头机,在自然吸气领域通过VTEC,实现了极端的进气量,甚至利用泵气效应,实现了大于物理排量的进气量,从而压榨出更多的马力。
对于增压发动机,进气几乎没有上限。那就好办了,小涡轮不行,我换个大涡轮,转速转速不够,我换个更快的,一个涡轮不行,我加两个,我甚至搞个电子+机械+涡轮。。。只要增压足够牛逼,想要多少进气量都可以搞出来。因此我们看到很多作坊通过改软件刷出一阶、2阶等等,都是改的涡轮阀相关参数。不同车企的涡轮尺寸不同,结构布置不同,所以马力也会不一样。
比如这个逆天的M139发动机,也就是一个2.0L的排量,通过双涡流涡轮,实现了2.1bar超高增压值,最大输出功率将会超过421匹马力,峰值扭矩也将超过500Nm,相当于以前的V8发动机了。这就是典型的把进气玩到了极致。
进气解决了,那么就是喷油。这点没什么好说的,日常使用都是理论空燃比14.6:1,现在排放比较严苛,有的发动机甚至实现全域的理论空燃比,降低排放。而把空燃比直接从14.6:1提高到12.5:1,也就是油多喷1.17倍左右,那么燃烧更加剧烈,马力就出来了,不过排放会超标,毕竟多喷的燃料都是无法参与燃烧的,只能白白排到空气中。
然后就是点火。大家可能对这个比较迷茫,其实就是转速太快了,而燃烧是有速度的,并不是瞬间爆炸的,汽油在空气中燃烧威力不大,但是在铁盒中瞬间爆炸威力巨大。因此我们就要通过燃烧室实现最剧烈的燃烧,从而提高扭矩。一般点火角度都是提前的,就是活塞还没有到最上端的时候先点火,然后到最上端的时候燃烧最剧烈,这样瞬间释放的能量就大了。
但是点火提前角也会带来很多问题,比如爆震,比如温度过高。因此对于性能发动机来说,要适当降低压缩比,牺牲掉油耗。这里存在一个悖论,一方面压缩比提高能提高燃烧效率,提高马力,另一方面压缩比提高燃烧温度太高,容易爆震,无法释放出能量。所以即使相同排量,不同压缩比下的马力也是不一样的,不同车企都有不同的调教方式。
以上是发动机能够释放的能量,但是实际一般都是算发动机净功率,净功率是要抛开发动机自身损失的,有不完全燃烧的损失,冷却损失,排气损失,泵气损失,机械损失。每家车企的发动机附件、布置形式结构有极大的不同,因此马力也就不一样了。
比如对于混动用发动机来说,可以把发动机附件都使用电驱动,这样不算到机械损失中,能够极大提高发动机热效率和净功率。
以上,我是天马行空,喜欢的点赞加关注哈~
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