我们在买车时必看的一个参数就是发动机的功率和扭矩。但是又有很多老司机告诉我们,发动机的动力够用就行了,不用追求太大;还有最好选择扭矩大一点的发动机,起步和超车时更有力,更迅速。很多汽车小白就纳闷了:发动机动力够用,多少算够用啊?发动机的功率和扭矩哪一个能让自己迅速超车呢?
这应该是大家经常会遇到的问题,发动机的动力究竟多大算够用?现在一台普普通通的家用车,发动机动力一般都在100千瓦左右,中级车一般都在130千瓦以上,是不是汽车在行驶中随时都会消耗这样大的功率呢?
其实并不是这样,汽车在日常行驶中,消耗的功率是非常低的,一般只有十几千瓦,高速行驶时一般也不超过30千瓦。不信我们来简单的计算一下。
我们以一款搭载普通的1.6自然吸气发动机的车型为例,我们分别来计算它的城区拥堵路况、城郊通畅路况以及高速路况下消耗的功率是多少。我们取汽油的密度是0.725g/ml,热值是43kJ/g,标准气候条件(20°C,一个大气压)。
1、城市拥堵路况:
在这种工况下,汽车的平均行驶速度约为30公里/小时,汽车百公里油耗为9.0升,换算为每秒消耗的油量是0.75ml,发动机热效率取25%,传动系统效率取90%,此时汽车消耗的发动机功率就是汽油燃烧后转化出来的机械能:
0.75×0.725×43×0.25÷0.9=6.5Kw
即汽车在城市拥堵路况下,以平均30公里/小时的速度行驶,油耗为9升/百公里的情况下,汽车消耗的发动机功率只有6.5千瓦。
同样的道理,我们再来计算汽车在城郊通畅路况以及高速路况下消耗的功率。
2、城郊通畅路况:
在城郊通畅路况下,汽车的平均行驶速度约为90公里/小时,汽车百公里油耗为5.1升,换算为每秒消耗的油量是1.275ml,此时发动机热效率较高,取33%,传动系统效率取95%,此时汽车消耗的发动机功率为:
1.275×0.725×43×0.33÷0.95=13.8Kw
即汽车在城郊通畅路况下,以平均90公里/小时的速度行驶,油耗为5.1升/百公里的情况下,汽车消耗的发动机功率为13.8千瓦。
3、高速路况:
在高速路况下,汽车的平均行驶速度约为120公里/小时,汽车百公里油耗为5.8升,换算为每秒消耗的油量是1.9ml,发动机热效率仍然取33%,传动系统效率取95%,此时汽车消耗的发动机功率为:
1.9×0.725×43×0.33÷0.95=20.6Kw
即汽车在高速路况下,以平均120公里/小时的速度行驶,油耗为5.8升/百公里的情况下,汽车消耗的发动机功率为20.6千瓦。
看到了吗?一辆普通的1.6自然吸气家用车,当它以均匀的工况行驶时,只要有20多千瓦的功率就足够了,这就是所谓的“汽车动力够用”,你也可以根据自己汽车的瞬时油耗计算一下。这一点在很多电动车上可以直接显示出来,它们的仪表盘上有功率输出参数,比如比亚迪秦,它以100km/h的车速巡航时,需要的功率是18千瓦;以122km/h的车速巡航时,需要的功率是35kw。之所以消耗功率增加如此之大,是因为空气阻力增加导致的。
既然汽车行驶中只需要消耗二十几千瓦的发动机功率,那么现在的汽车发动机功率为什么动辄一百多千瓦呢?这不是浪费吗?其实上面的计算是在理想状态、汽车处于稳态行驶工况下消耗的功率,但汽车在实际行驶中工况是随时变化的,比如需要重载起步、急加速、爬坡等,这些工况下,二十几千瓦的功率就不够用了。还有汽车在某些情况下需要短暂超速,而空气阻力是与车速的平方成正比的,随着车速的增加空气阻力迅速增大,这些功率显然是不够的。数据表明,汽车从120公里/小时的车速提升到180公里/小时,发动机需要额外付出50千瓦左右的功率。当汽车的行驶阻力、空气阻力与发动机发出的最大功率平衡时,汽车就达到了最高车速。
再说,如果发动机的最大功率只有这么大的话,发动机会时时刻刻处于最大负荷状态,使用寿命会极大的缩短,经济性也很差。当发动机技术状况下降后,汽车的性能也会随之极速下降。所以,汽车并不是需要消耗多少功率,发动机就只有多大功率,而是有很大的储备。比如普通的家用车,发动机最大功率是100千瓦,正常行驶只消耗20千瓦,剩余的80千瓦就储备起来,称为发动机的储备功率。一般发动机储备功率越大,汽车加速、超车、爬坡等能力越强,很多越野车喜欢搭载大排量自然吸气发动机,就是这个道理。此外,在这种情况下,发动机可以处于最经济的运行区间,发动机负荷也较小,可以获得最经济的使用效果。
那么我们究竟该如何判断一辆车在实际应用中动力是否足够呢?关于这个问题,我们开用汽车的 “推重比”来粗略衡量汽车的动力是否足够。所谓的推重比是指汽车发动机功率与汽车质量的比值,比如发动机功率是 100千瓦,车重是1000公斤,那么汽车的推重比就是10,即一千瓦功率推动十公斤的车重。一般来说,汽车的推重比在12以上,汽车的动力就足以应付各种工况了,可以算是“够用”了;如果推重比达到10,就可以说动力非常强大了;如果推重比在8 以上,那就是钢炮级别的车型了,加速极为迅猛,不是我们普通人玩的。
最后我们再来说说发动机的功率和扭矩哪一个能让自己迅速超车。说明一下,题主说的“马力和功率哪个能让自己迅速超车”是错误的,发动机的马力和功率是一回事,只是不同的表达方式,正确的提法应该是功率和扭矩。很多老司机都说汽车加速看扭矩,其实这个说法是错误的,汽车的终极加速能力还是由发动机功率决定的。
发动机的功率表示的是发动机的最高工作能力,它等于扭矩与转速的乘积。而扭矩只是表示发动机的出力特性,在发动机超过一定转速后会极速下降的。比如同一台车,分别搭载100千瓦、140牛米的汽油发动机和86千瓦、170牛米的柴油发动机,从数据上看,柴油机的扭矩更大,但是在实际加速时,汽油机加速更快,并且最高车速也更高。有些人说发动机扭矩大,所以作用在车轮上的驱动力更大,所以加速更快,这种说法也是错误的。因为汽车有一个变速箱,可以调节发动机到车轮上的驱动力,扭矩小的车型可以使用更低的挡位来获取更大的驱动力,然后用高转速来补偿动力性,最终加速度更快。所以要想更快的超车,还是要选择功率更大的发动机。