汽车如何实现低速高扭？

这是一个比较不好回答的问题，涉及到发动机的基本设计理论，汽车设计定型出厂到了用户手中以后，实际上并没有什么太好的办法大幅度来提升低速扭矩，不外乎刷ECU、改进排气、加装机械增压等有限的几种，不过后果也不太好预测，后果有可能会影响发动机使用寿命。但是对于发动机厂商来说，在设计过程中，可以通过优化设计来提升发动机扭矩。什么扭矩？扭力是物体转动时所产生的力，“矩”实际上表示的是“曲尺”，也就是尺子，顾名思义就是扭力＋距离的意思，扭矩就是单位长度上力的大小。当用于发动机上的解释就是曲轴回转时产生的力矩，实际上就是曲轴中心轴到飞轮半径距离上所产生力的大小。扭矩的计算公式：扭矩=力 X 力臂因此，从发动机角度来说，扭矩与两个参量有关：曲轴回转力和飞轮的半径。对于发动机来说，要想提升低速扭矩输出，就需要从这两个方面来做文章。一、增加发动机曲轴输出的扭力:通过减小气缸直径、增大气缸行程来增加扭力发动机排气量的计算公式是：排气量=（π×缸径×缸径）÷4÷1000×行程x气缸数根据上面的公式，气缸半径和气缸行程呈反比，也就是说在不改变发动机单个气缸排气量的前提下，气缸缸径增大，活塞的行程就会变小，反之，行程就会增大，如下图所示，为了提升发动机的低速扭矩，可以通过减小气缸直径的方法来增加气缸行程，也就是通常所说的“小缸径大行程”，气缸行程增大以后，曲柄长度就会增加（红线部分），根据扭矩的公式：扭矩=力X力臂，力臂增大，扭矩自然也会增大。同时，曲柄长度增大以后，曲轴的回转惯性也会增大，作用在轴心的扭力也会增加。这种发动机设计一般用于越野车、城市SUV等强调发动机低速扭矩的应用场合。副作用：发动机的最大功率会有所降低，由于曲轴的惯性增加，推动曲轴转动所需要的功就会增大，发动机的最大转速就会降低，进而影响发动机的最大功率。实际上这也是高转速发动机和低转速发动机的设计的一个比较明显的区别。二、改善进气效率，增加燃烧效率发动机是通过燃料燃烧推动活塞往复运动带动曲轴旋转实现做功的，如果进气量增加，燃烧量增大，自然所做的功也会增大，现代的电喷系统可以根据发动机的进气量，通过ECU的计算，控制喷油嘴喷出相应的燃油，实现燃料完全燃烧，因此，增加进气量可以实现发动机输出功率的增加，进而增加发动机低速扭矩。1、使用动态可变气门提升进气效率：作为发动机厂商来说，发动机普遍安装有动态可变气门系统，改善进气效率，这套系统可以根据发动机的运行工况，调整气门开合时间、角度，使进入的空气量达到最佳值，提高燃烧效率。2、使用增压系统，增大进气量为了进一步提升发动机的低扭，还可以通过利用增压的方式来提升进气量，比如涡轮增压、机械增压、电子增压，无论是哪种增压，其本质目的就是为了在不改变物理排气量的前提下，增加进气量，实际上也就是增加了同时燃烧做功总量。3、使用缸内直喷技术，提升升功率缸内直喷技术，可以更加精确的控制喷油量，由于汽油在雾化喷射过程中可以降低一部分热量，因此，有利于降低发动机爆震，这样就允许使用更高的发动机压缩比，而实际上发动机的压缩比的提升也会带来活塞行程的增加，进而提升发动机的升功率，增大低速扭矩。4、使用高流通量的空气滤芯，增加进气量很多车友都听过汽车改装应用最广的两个词：“改进气”、“改排气”，实际上其本质目的也就是为了增加发动机的进气量。比如改装界很流行的高通量空气滤芯“冬菇头”，就是为了降低进气阻力提升进气量。进气量增大，再通过ECU控制喷油量，也可以达到些许提升功率、扭矩的作用。三、增加发动机主减速比：理论上来说，当发动机功率输出一定的前提下，想要增加发动机的低速扭矩，就需要增加发动机的主减速比，也就是增大发动机飞轮的半径，飞轮半径增大相当于增加了力臂，此时扭矩也就相应的会增加。发动机功率和扭矩的关系如下：功率=扭矩×转速/9550，根据上面的公式，9550是一个常数，因此，在发动机输出功率一定的前提下，发动机的扭矩增大，相应的转速会降低。很多小排量发动机，为了弥补发动机扭矩小、特别是低扭小的缺点，往往会通过增大飞轮半径的办法增加减速比，以获得更好的扭矩输出表现，增加汽车提速性能，这样设计对于提升汽车的加速性能是有好处的。缺点是汽车发动机的转速攀升比较快，对于汽车的高速性能和油耗有影响。四、加大变速箱的传动比：汽车的最终加速性能还取决于变速箱传动比的设计，变速箱起到的作用就是改变扭矩以及改变传动方向的作用，在发动机输出功率一定的前提下，通过在低速档加大传动比的方法，让汽车的扭矩输出有所提升，以爱信的6AT自动变速箱为例,1-6挡的减速比分别为4.148、2.370、1.556、0.859、0.686,倒挡的减速比则为3.394，减速比大于1的是减速档，此时起到放大扭矩降低转速的作用，小于1的是加速档，起到提升速度、降低扭矩的作用，当减速比越大，扭矩放大的作用越大，反之越小。发动机功率、扭矩和汽车加速性能的关系：经常能听到这样一种表述：“极速看功率，提速看扭矩”，实际上这句话是片面的，一般来说，发动机功率决定着汽车的最高速度，而汽车的加速能力和扭矩有一定关系，但是最终还是取决于发动机的功率。下图的1.5T涡轮增压发动机的功率输出曲线和老款2.4L自然吸气发动机持平，提速性能自然差不了。有人说那为什么涡轮增压发动机的车型提速快？这主要是由于涡轮增压发动机可以提供更宽扭的矩输出范围，为发动机和变速箱的匹配提供了较大的选择余地，在发动机低转速时，涡轮增压发动机的升功率更大，可以提供更充足的功率，因为有变速箱的存在，扭矩大小转换完全不是问题。并不是发动机低扭大提速就一定快，柴油发动机的扭矩远远大于同排量的汽油发动机，如果真的是扭矩决定加速的话，使用柴油车的性能岂不是吊炸天了？涡轮增压发动机给人提速快的感觉另一个原因是由于涡轮增压发动机在输出同样功率时，低转速时就可以提供较大扭矩，相应的发动机转数就比较低，而如果输出同样的功率，自然吸气发动机的转数攀升比较高，这就会给人一种没劲的感觉。