扭矩的概念

[XCAR 愛卡研究院 原創]

上期愛卡研究院中，我們為大家介紹了大衆汽車新式尾标的含義——用扭矩來定義車輛的型号。那麼這樣做意義何在？至少我們不必再為之前那些似是而非、眼花缭亂的尾标而迷惑不已了——用扭矩作為尾标，至少如實描述了車輛發動機的性能數據。

那麼扭矩是什麼概念？它對于車輛的性能有什麼幫助？這一期的研究院中，我們就一起來探尋一下扭矩的奧秘。

什麼是扭矩？

舉一個簡單的例子：在日常生活中，人們在騎自行車時能夠最直觀地感受到什麼是扭矩：我們用力蹬自行車的腳踏闆所産生的能讓車輪滾動前進的力矩就是扭矩。對汽車而言，簡而言之，扭矩就是發動機施加在車輪上使車輪轉動的力。除了功率之外，扭矩是衡量發動機性能的最重要的指标之一。扭矩的大小，代表了發動機力量的大小。

扭矩對于車輛的性能有何幫助？

這個問題似乎要從高中物理中找到答案——牛頓第二定律告訴我們，物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質量成反比。用公式來表述：F=ma。顯而易見，如果想獲得更高的加速度a，那麼作用在物體上的力F一定不能小。對汽車而言，整備質量和阻力相對穩定的情況下，發動機的扭矩越大，車輛加速越快。

扭矩同功率是什麼關系？

功率的概念是在發動機單位時間内做功的多少。如果說扭矩表明了發動機力量的大小，那麼功率則代表了發動機做功的快慢。同樣根據物理常識，功率為力同速度的乘積，如果換算為扭矩，那麼功率（P）同扭矩（T）的關系為：P=T*n/9550（其中n為發動機的轉速(r/min)，功率和扭矩均采用國際單位制kW、Nm）。

扭矩代表了駕駛樂趣？

從某種意義上而言的确是這樣的。因為車輛的加速性好壞直接關乎到了駕駛感受，人們通常所說的“推背感”，事實上就是扭矩作用在車輪上給車内乘員帶來的快感。如果車輛随時都能夠爆發出充沛的扭矩，那就可以稱之為“随叫随到的推背感”，無論在日常駕駛還是在賽道馳騁，充沛的扭矩都能給車輛帶來不少的優勢。不僅如此，在擁堵的街道以及山路上，大扭矩意味着能夠更為輕松地驅動車輛前進。

如何獲得更多的扭矩？

下面的圖表描述了一台普通的自然吸氣發動機在油門全開時，不同轉速下的扭矩和功率。由圖表可以看出來，扭矩曲線并非随着轉速的升高而升高，而是在某個轉速達到最高值之後開始逐漸降低。這是由于随着發動機轉速的升高，氣缸内每次“呼吸”的時間變短，氣流速度高，并且活塞上下運動變快，阻力增大，導緻發動機“氣短無力”，從而扭矩呈逐漸下降的趨勢。那麼是否有一種方法能夠解決發動機“氣短”的問題，從而獲得更多的扭矩呢？

2渦輪增壓的魅力

發動機“氣短”，就給它“輸氣”。顯然，如今越來越熱的渦輪增壓是個簡單而直接的辦法。通過發動機排出的廢氣驅動渦輪，從渦輪的另一端給發動機的進氣口灌輸大量經過壓縮的新鮮空氣，從而解決了發動機“氣短”的問題。利用發動機自身浪費的能量來給發動機“輸氣”，無疑是個絕妙的想法。

渦輪增壓有何魅力？

通過渦輪增壓，相當于讓發動機進入到了“開挂”方式。首先，意味着小排量的發動機同樣可以迸發出大能量，用更小的發動機可以實現大号發動機的性能表現，可以進一步降低車身重量，同時油耗還維持在低水準上；其次，使用渦輪增壓可以改變發動機的性格。下圖是大衆1.8L TSI渦輪增壓直噴發動機的性能曲線。我們可以看到，發動機從1000rpm到5000rpm都可以維持在最大扭矩上，無論功率還是扭矩都媲美2.5L自然吸氣發動機。在低轉速獲得高扭矩，意味着不用刻意“蹂躏”油門踏闆就能夠獲得足夠的動力，無形中降低了車輛的油耗。

TSI的魔力

說到渦輪增壓，就不得不提大衆汽車。因為早在上個世紀，大衆汽車就将渦輪增壓發動機帶到了中國。相比許多車迷和我一樣，會津津樂道地說起經典的帕薩特B5、真正的駕駛者之車寶來……這些車型的走紅，讓它們那個1.8T的尾标也随之一起走紅。

作為最早引入中國的渦輪增壓發動機，這款代号EA113的發動機由于被廣泛應用在大衆汽車和奧迪的産品而被中國人所熟知。作為大衆汽車的一款當家機型，它的延伸機型至今仍被應用于不少車型當中。除了渦輪增壓之外，這款裝備在帕薩特B5和寶來當中的發動機具備了當時非常前衛的每缸5氣門（3進2排），确保能夠順暢地呼吸。

作為先鋒技術的實踐者，如今大衆汽車大部分的産品都搭載了渦輪增壓發動機，并且還加入了燃油缸内直噴技術，讓燃油燃燒得更加充分。與此同時，它們還具備了更強悍的扭矩輸出，同DSG雙離合變速器配合，還能達到非常低的油耗值。一切都更好了，不是嗎？有時候我們也不得不感歎科技的魔力。

如果說之前大衆汽車全力推廣直噴 增壓是冒險的舉動，那麼毫無疑問，如今大衆汽車已經成了潮流的引領者。在中國奔跑的近千萬輛搭載TSI技術的大衆車型證明了TSI技術在中國的适應性和成熟度。如今，包括奔馳、BMW、沃爾沃、福特、通用等廠商都開始推廣直噴增壓技術。

2012年國務院頒發的《節能與新能源汽車産業發展規劃》提出2020年乘用車平均油耗要降至5L/100km，如何在降低油耗的同時保證駕駛樂趣，目前渦輪增壓無疑是一個理想的解決方案。那麼在未來渦輪增壓發動機會一統天下嗎？我隻能說，讓我們拭目以待吧！

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