很多车的发动机分高功率,低功率版本,这个是怎么调校实现的?
对于内燃机而言提升功率的方式无外乎那么几点,其一增加单次循环的做功量;其二增加单位时间内的做功次数,让做功次数变得更加密集;其三同时增加单次循环做功量以及单位时间内的做功次数。这几种方式实际上就涵盖了涡轮增压与自然吸气,当然也包括机械增压。机械增压与涡轮增压实现原理并不相同,但本质都是增压。
任何实际操作离不开理论支撑,内燃机提高功率或调校不同的功率版本,所依托的原理就在于“功率=扭矩*转速/9550”公式。这里面的扭矩是单次循环做功量,进一步去理解就是单次循环烧油量。道理很简单,内燃机依靠燃烧油料获得力量,烧得有越多、燃料转化的能量越大,活塞推动曲轴的力量也就越大等效扭矩越大(力*力臂=扭矩,所以扭矩与力是正比关系的)。
所以内燃机提高功率或调校出不同的功率版本实际上就是在围绕单次循环扭矩、转速在做文章。我们耳熟能详的机器无外乎那么几大类,大排量自吸、小排量自吸、小排量增压、大排量增压,它们所以产生不同程度的性能也离不开扭矩与转速这两种参数。下面列举几种特性不同的机器。
小排量、高性能自吸K20A(2.0L)240匹=扭矩(低)*转速(超高)/9550
本田这款2.0L自吸可以看作是最有代表性的高转速、小排量、高性能自吸。受制于排量仅为2.0L、高转速设定导致曲柄力臂短,所以在扭矩方面有绝对的短板,但依赖其超高的转速同样可以获得超高的马力。当然这玩意拼01肯定不行。
小排量涡轮增压机EA888当然EA888有很N多种功率版本,咱们就拿一个240匹马力左右的版本来举例。
240匹=扭矩(高)*转速(低)/9550
因为增压的缘故,每循环空气填充量远比同排量的自然吸气发动机要高,所以每循环可燃烧的汽油更多、获得的能量也越多,所以扭矩就越大。所以可利用更高的单次做功量来减少单位时间的做功次数,也就是所谓的转速。
大排量自吸VQ37350匹=扭矩(高)*转速(高)/9550
这里面的扭矩高实际上就是在指缸多、排量大,单次循环能烧的油更多、产生的能量也越大,所以扭矩也大或者说不低。很多朋友都认为自吸机扭矩是短板,但对于大排量自吸V6、V8、V10等等,它们的扭矩特性其实都不差,原因就在于总气缸体积大,每循环能烧更多的油,烧的油多就有劲。
大排量涡轮增压,跃马3.9T720匹=扭矩(超高)*转速(高)/9550
这款3.9T V8发动机峰值转速有7500转,与过去跃马动则9000转的机器相比较已经大幅度下降。但法拉利同样使用了涡轮技术,超高的压力值使得每个循环燃烧室可以获得超高的进气量,所以输出扭矩、功率都可以大幅度提高。
自然吸气发动机如何提升动力在很多朋友眼中,自然吸气发动机是不能提升动力的,也把自吸升级进气、排气视作智商税?当然对于一台自习而言,如果仅仅是升级进气、排气,的确很难提升哪怕半匹马力,所以从这个角度来看自吸升级进排气的确有智商税的味道。但这并不代表自吸不能提高功率或调校不同的功率版本,只是操作起来比涡轮更繁琐。
要不然怎么会有“富玩自吸、穷玩涡轮、疯子玩机增”的说法呢。自吸发动机想提高动力最理想的方式就是拉高转速,比如原厂断油转速为6500。破掉原厂封印后,可以把断油转速拉高,比如拉到7000转、7500转等等。根据功率=扭矩*转速的公式,转读提高个几百、上千转可直接提高动力及扭矩。但伴随着的则是硬件方面的提高。比如等长芭蕉、加大节气门、高角度凸轮轴、轻量化曲轴普利盘等等。
当然进、排气也需要升级,所以自吸发动机提高功率或调校不同功率要更麻烦。现如今很多自然吸气发动机并没有配备可变气门升程(“升程”非正时),也就是VTEC、VVEL之类的。高转速下空气填充量、扫气效率都受到影响,所以自吸发动机提高动力并不是那么容易,成本也更高。关键还要看是否有足够的潜力,差异不大的自吸有些性能可大幅度提升,而有些的潜力却很小。
涡轮增压发动机如何提升马力以及调校出不同的功率相比较自然吸气发动机,涡轮增压发动机提高功率或调校不同的功率版本就相对容易了不少。原理还在于功率=扭矩*转速公式,如果说自吸发动机是真对转速做文章,那么增压机提高功率则是真对单次循环所输出的扭矩想办法。也就是让每次循环尽可能的多喷油、多烧油,但这里面涉及的一个概念就是空燃比。
在气缸物理容积不增大的情况下,最大进气量是恒定的(自吸),想无休止的喷射更多燃油显然是不客观的。汽油机混合气可燃烧边界在过量系数在0.5-1.3之间,换算为空燃比就是7.4-19之间,也就是说混合气浓度只有在这个区间时才能顺利点燃(点燃而不代表燃烧好坏)。这也是自吸最无可奈何的地方,而引入了涡轮增压技术后,通过对气缸强行压入更大体积的压缩空气,从而实现燃烧更大质量的燃油。
这样就能在不提高排量、转速的条件下,提高发动机的性能了。从理论上看增压机的性能除了排量、转速,也离不开增压系统所能提供的最大压力值,在排量、转速固定的条件下,增压系统能提供的压力无限大、发动机输出功率(扭矩)也是无限大,当然这仅仅是一种理论,实际中在升级增压系统功率时也会对发动机本体进行升级、强化,这些都是相辅相成的。
所以对于同款发动机而言,如何去调校出不同的功率?方法很简单,改变增压系统所能提供的最大压力值即可。等同于增大每循环进气量、增大每循环喷油量、增大每循环做功量、增大每循环的输出扭矩,功率是什么呢?功率就是乘上了转速的扭矩,每循环输出扭矩提高,那么单位时间内多次循环所产生的功率也提高了。通过公式可以这么去理解,扭矩(提高)*转速=功率(提高)。
用一台2.0T发动机为例,增压系统能提供约0.55BAR时,可输出180匹马力;增压系统提供1.3BAR时,可输出约250匹左右的峰值马力;增压系统提供1.55BAR,可输出约300匹以上的峰值马力;增压系统提供2.1BAR的压力时,可输出约400匹以上的马力。这就是对于同样的排量,调整压力值大小可获得的不同功率版本。当然看着简单,但增压系统提供的压力越大对发动机造成的冲击、负荷就越大。
所以除了一阶可以不进行硬件升级(不存在原厂一阶的说法),继而之后的动力升级都离不开硬件升级的支撑。现如今的车企都很聪明,从表面上看不同功率版本的机器型号都一样,比如N20B20发动机。但不同功率版本机器的少量部件是不同的,也就是说差异不仅仅体现在程序的不同,这也是为了防止消费者买低功率版本自行升级成高功率版本所采取的限制手段。
很多车的发动机分高功率,低功率版本,这个是怎么调校实现的?
说实话,大家选车首要考虑的因素还是品牌,然后就到发动机参数方面。虽然每个国家的消费者都注重品牌口碑,但在中国,品牌效应绝对是占在优先考虑位置,随后就是发动机的比较了。我们在看整车的动力装备时,往往只关注一台发动机的动力水平参数,例如发动机排量、功率和扭矩等,有些人在对比同排量的发动机,觉得涡轮增压为啥要比自然吸气发动机功率大那么多,而且价格也高;而有些相同排量,而且都是自然吸气或者涡轮增压发动机,为啥不买功率高的呢?或者同款同排量的车型,为啥有高低功率之分,我们该怎么选呢?
什么是发动机功率,有什么卵用?
我们在参数表看到的一般是发动机最大功率,例如某款车型的最大功率为100Kw/6100rpm,说明该发动机的最大功率为100Kw(千瓦),但是在发动机6100rpm(转速)才爆发出的最大功率。发动机转速越高,功率越大,汽车的最高速度也越高,所以很多厂家都用最大功率来描述汽车的动力性能。
最大功率的大小主要取决于发动机排量大小、喷油量和发动机的转速。功率的输出需要结合发动机的转速,表明在该转速下所发出的功率,所以大家在看参数表时,在xx千瓦后面都一个xxrpm转速单位。很多汽车媒体为了写作方便,一般在写发动机参数时只给出xx(kw)千瓦/马力,后面的最高转速一般忽略不写。
如果你想拿自己车去外面去监测发动机的最大功率,实测数值一般小于发动机参数表里的数据,因为发动机内部和其他传动系统会带来一定的机械损失,所以功率也会损失一些。所以在购车的时候,即使发动机的最大功率相同,但是每个品牌、每一款车型的传动系统都会有差异,例如变速箱也会带来不同的传动效率,对实际功率的使用率也会有差异。
同排量发动机,为啥功率不相同?
排量就是发动机总气缸容积之和,气缸容积越大,也就意味着能吸入更多的油气混合气体,做功时爆发的能量越强,曲轴输出的扭矩也就越大。(扭矩是啥?很简单地比喻就是我们拧螺丝时,螺母中心和你手心的距离与你施加力的乘积,积越大,扭矩越大。)
说起发动机排量,就要讨论气缸里面的缸径与行程:行程(也就是活塞做功冲程)是活塞运动行程上止点和下止点的距离;缸径就是气缸内的半径,也可等同于活塞半径(但是活塞与缸壁存在细微的间隙,可忽略)。
举一个例子,一辆汽车有四缸发动机,缸径80毫米,行程90毫米,排量=4(气缸数)x40(半径)x3.14=1.8L(发动机总排量)。显然,同样排量发动机,缸径和冲程都可能有所不同,譬如上述例子,行程距离明显大于气缸直径,也有一些发动机的直径大于冲程,而最终导致气缸容积相同。但是,行程与缸径的不同,也会导致发动机功率的差异。
行程较短的发动机更加注重高转速、大马力,而长行程发动机能输出更大的扭矩。例如F1赛车和重机摩托车的发动机,它们的行程一般都比较短;而大卡车、大货车的发动机,它们的行程就相对较长,因为大车需要输出更大的扭力来推动车子,而不是要更大的功率(功率与车速有关)。所以相同排量的发动机,如果行程和缸径都有所区别,那么功率和扭矩也会有所差异。
功率并非越大越牛逼
在汽车工程学里,发动机的评价标准除了动力性之外,还有经济性。经济性是目前环保人士最为看重的指标之一,同时也是大家买车时最关心的油耗问题啦!
对于功率是否越大越好,茶哥认为,在同等排量情况下,功率当然越大越好。因为有些车厂通过采用先进的技术,例如缸内直喷、进气门行程控制等技术,将功率提升也是必然的。但同时,这也意味着发动机研发成本的增加。其实,厂家为某款车型选配动力系统时,不仅考虑到发动机的动力性,更重要的是在经济性和成本之间找到一个平衡。
发动机的功率调大一点,燃油消耗必然会增加,排放污染物也会增加,对消费者和环境而言,片面追求功率也是很不合理的。在同一款车型中,为啥高功率版本车型要比低功率版本车型价格贵呢?除了高低功率车型的配置差异外,其实大多数高功率发动机在连杆和曲轴等配件都会与低功率发动机的配件有所区别,高功率发动机对内部零件的刚度和抗震要求肯定要比低功率发动机内部零件要高,所以零件成本也会有所增加。涡轮增压发动机也是:同排量发动机,一个是自然吸气发动机,另外一个是涡轮增压进气方式的发动机,涡轮增压的进气量比自然吸气的进气量要大;又由于喷油量是电脑根据进气量来进行考量(不是唯一考量标准),所以喷油量也会随着进气量增加而增加,油耗自然会上升啦。所以,别被一些厂家所忽悠,同排量而言,涡轮增压并不省油,但动力确实是比自然吸气猛,汽油燃烧率也相对较高。
通过刷电脑来提高汽车功率,好吗?
对于喜欢改装的朋友来说,确实可以通过刷行车电脑来增加发动机功率。但问题也随之而来:第一,原厂电脑如果调得不好,会带来一些列问题,例如喷油量异常,点火线圈的点火时刻也会改变。如果技师的技术不过关,将原厂发动机的平衡打破,轻则是增加油耗,重则是加快发动机的机械损耗。其次,发动机功率增加后,原厂发动机的机械零部件承受压力也会增加,也有可能加快发动机的损耗。
发动机功率特性最注重均衡。随着转速增加,发动机的功率最好是均衡增长,这样才能使发动机的工作环境长期处于稳定状态,寿命也会延长。我们平时开车的转速和速度也不高,发动机的动力最好是用在大家最为频繁驾驶的速度区间上,这样动力的利用率是最高的。所以很多发动机在初、中段转速的动力爆发是最好的,速度再升高,加速力度明显降低,这也是动力调教有所则重考虑的。
还是那句话,将动力用在“刀刃上”,比的不是最牛逼,而是最实用。
很多车的发动机分高功率,低功率版本,这个是怎么调校实现的?
作为一台汽油发动机功率提升,升级进气点火喷油以及曲轴连杆活塞等等,进气是最容易达到瓶颈的。在不考虑燃油经济性的情况下,所有提高发动机功率都是在围绕进气展开,加大进气道也好,加大涡轮也好,增加气门直径也好,增加气门升程也罢,无不就是在提高单位时间内的进气量。进气量够了,才会调点火,加大喷油量,加强曲轴连杆活塞。
那同一款发动机怎么实现高功率和低功率调教的呢?当然,也是围绕进气展开,然后根据进气的升级,来适当升级周边。自吸时代,早年玩标致206的时候,不论是原厂动力的TU5JP4,还是运动部的TU5JP4S,以及后来用EW10J4,再到后面EW10J4S,后缀带S的发动机总比前面不带S的进气道大,进气门大,气门升程也大(高角度凸轮轴),进气大了,喷油就很容易大了,相应的点火也要调一下,散热也要做的更好,曲轴动平衡要求更高。对于涡轮发动机,最直观的就是加大涡轮,提高增压值,还是等于要多进气。随后才是根据进气量,增加喷油,做好降温等一系列能维持发动机安全运行的升级。所谓牵一发动全身,是先进气大了,功率大了,才会有更大的中冷,更大机油散热器,更大的水箱等等。当然,提升功率还有个不堆硬件的办法,就是程序调的更激进些,(实际上就是加大点火提前角)但也要悠着点,太激进会爆发动机。
回到最根本的问题,低功版能不能通过后期刷程序变成高功版?我的回答,能,但是不建议。除非你知道你车低功版和高功版硬件强度是完全一样的,周边散热效率也是一样的,那就完全可以。虽然主机厂对每台发动机硬件的设计强度都有冗余,但是多少,只有研发工程师知道。第三方改写的程序,很难做到全面的台架试验。最多也就是跑跑马力机,然后根据客户反馈做相应调整,换句话说,你可能就是他们开发程序的小白鼠之一。
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