低速高速发动机的区别及换档小议(转).docVIP

低速、高速发动机的区别及换档小议 一、低速发动机和高速发动机 到底最高扭矩多少转才是低速发动机，多少转才是高速发动机？ 其实这个划分的界限并不十分明确，但按照一般的划分习惯，把最高扭矩转速3000转左右的发动机称为低速发动机，3600转左右的称为中速发动机或者中高 速发动机，4000转以上的一般就被划分成高速发动机了。 还有一种划分方法是以缸径和冲程比来划分：缸径比冲程短的是低速发动机，缸径和冲程相等或者基本相等的为中速发动机，缸径大于冲程的为高速发动机。 以上都是指汽油发动机，本文所要探讨的也是汽油发动机，柴油发动机不在讨论范围之列。 为什么发动机还分低速和高速之分呢？什么因素决定了发动的最大扭矩是低转速出现还是高转速出现呢？我们知道发动机的基本工作原理是汽油和空气的混合气体在 气缸里点火爆炸膨胀产生推力，这个推力由活塞传递给曲轴连杆，曲轴连杆再传递给曲轴，在曲轴和曲轴连杆的配合作用下把这种垂直上下的运动转化成发动机曲轴的转动，这个转动的“力”再通过变速箱传递给车轮，推动车子运行。 那么气缸是圆柱型的，气缸有两个非常重要的参数：缸径和冲程。以2.0L的直列4缸发动机为例，每个气缸的容积是2.0L/4=0.5L，假设气缸的冲程是 10cm，那么气缸的截面积就是50平方厘米，根据圆形的面积公式，算出气缸的半径是3.99厘米，直径就是7.98厘米。我们就说这个发动机气缸的缸径 是7.98厘米，冲程是10厘米。那么这两个参数和发动机高转速和低转速的划分有什么关系呢？ 关系就是： 冲程越长，缸径越短，发动机出现最大扭矩的转速就越低，反之冲程越短，缸径越长，发动机出现最大扭矩的转速就越高！ 为什么呢？ 很简单，活塞在气缸上下运动的过程，就好比一个人收回拳头再发力打出去的过程，收回的幅度越大，打出去的幅度越大，攻击的力度就越大。一个大直拳肯定比小 碎拳有力。 低速发动机的冲程长，好比打大直拳，高速发动机的冲程短，好比小碎拳，在相同转速的情况下，大直拳比小碎拳有力，所以在低速阶段，低速发动机由于冲程长， 活塞加速的过程比较长，因此比较有力，高速发动机就不如低速发动机有力了。 还有一个例子也可以说明这个问题：同样的一颗子 弹，在枪管比较长的步 枪中发射就比在枪 管比较短的步 枪中发射的远。发动机活塞也是类似的道理。还有，低速发动机曲轴力臂长，高速发动机力臂短，也是造成低速发动机在低速阶段扭矩大的原因。 既然低速发动机低速阶段有力，为什么不都造低速发动机呢？ 这样汽车起步不就快了吗？ 问题来了：在低速阶段，由于发动机运转慢，低速发动机的气门大小足够发动机进气和排气了，但车子速度上来了，需要发动机转速提高的时候，低速发动机由于气门面积小，进气和排气效率就会降低，混合气体燃烧的效率也会降低，从而降低发动机性能。这个现象也很容易理解：你用一个针管和针头，先把针管推到底，然后慢速往下拉，让空气进入针管，慢速拉的时候很容易，并不费劲，但同样的动作，快速拉的时候，你会发现很费力，因为快速拉的时候，针头的直径已经不能让空气快速的进入针管了，发动机也是同样的状况，慢速阶段空气进入气缸很容易，高速的时候进不容易进去了，这个就叫做进排气效率降低！ 既然进排气效率降低，那么有什么方法提高进排气效率呢？ 你一定想到了！ 对针筒来说，换一个大直径的针头，对发动机来说，换一个大直径的气门不久解决了？ 非常正确！ 但是呢，气门在发动机气缸的顶部，气缸的直径决定了气门的安装数量和大小，气门都是圆形的，假设气门的直径是3cm,那么直径7.98cm的气缸，最多能 安装几个气门呢？如果是2.5cm,又能安装几个？ 有兴趣的算一算吧。 要么装2个大一点的气门，一个进气一个出气，要么装4个小一点的气门，2个进气，2个出气，或者装更多气门，但无论怎么安装气门，气门的总面积都不会超过 50平方厘米, 怎么办呢？也许你说，简单啊，增大缸径啊！ 没错，增大缸径可以安装更多更大的气门，但是呢别忘了，排量是有限的，排量一定的情况下，缸径大了，发动机冲程就缩短了，发动机在一个做功周期内输出的动力就小了。 这个是发动机设计中的悖理问题。要么设计又细又长的气缸低速阶段进排气效率高、燃烧充分、扭矩大但高速动力下降，要么设计又短又粗的气缸，高速阶段进排气效率高、燃烧充分、扭矩大，但低速扭矩小。 总结来说： 低速发动机低速阶段扭矩大，是因为低速发动机冲程长，运动惯性大，且曲轴力臂长。 高速发动机高速阶段扭矩大，是因为高速阶段进排气效率高，燃烧后爆炸的能量大 低速发动机高速阶段扭矩小，是因为高速阶段低速发动机的进排气效率低。 高速发动机低速阶段扭矩小，是因为高速发动机冲程短，运动惯量小，且曲轴力臂短 从以上结论还可以看出：低速发动机加油门速度不容易上来，丢油门速度掉的也慢，高速发动机正好相反。 二、气门重叠时