馬力和扭矩是發(fā)動機的重要參數(shù),在各公司的產(chǎn)品目錄上,都標(biāo)明了各種發(fā)動機的最大馬力和扭矩。
下面首先介紹一下扭矩.扭矩又叫轉(zhuǎn)矩,是使軸旋轉(zhuǎn)的力矩。在日本,扭矩的常用單位是kg穖,國際標(biāo)準(zhǔn)單位是N穖。為了更好地理解扭矩的概念,下面舉幾個例子。例如用扭力板力擰緊螺釘,如果鈕力扳手的長度為1m的話,在扭力扳手一端加上1kg的力,則螺釘?shù)臄Q緊扭矩為lkg穖。如果扭力扳手的長度為0.5m的話,為了得到1kg穖的扭矩,必須施加2kg的力。反過來也是一樣,如果驅(qū)動扭矩相同,距離旋轉(zhuǎn)中心越遠(yuǎn)的位置,產(chǎn)生的力越小。扭矩這一術(shù)語用于各種場合,在技術(shù)文件上常常可以看到這樣一些規(guī)定,如“本螺釘?shù)臄Q緊扭矩應(yīng)為鬃kg穖”。在摩托車上,常使用扭矩來表示曲軸的驅(qū)動力矩大小,曲軸的扭矩是摩托車驅(qū)動力的源泉。在各種轉(zhuǎn)速下,發(fā)動機產(chǎn)生的扭矩都各不一樣。在發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中,發(fā)動機輸出扭矩和發(fā)動機的各個參數(shù)有關(guān),如進氣效率,燃燒情況、排氣效率、配氣相位、化油器尺寸等。而這些參數(shù)大都與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速有關(guān),所以發(fā)動機的扭矩和轉(zhuǎn)速關(guān)系十分密切。在摩托車轉(zhuǎn)彎時,許多技術(shù)熟練的摩托車騎手,都能利用身體感受到的發(fā)動機扭矩變化,巧妙地加速并使摩托車后輪適當(dāng)?shù)卮蚧瑥亩鴾p小摩托車的轉(zhuǎn)彎半徑。在發(fā)動機實際運轉(zhuǎn)過程中,使發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化能相應(yīng)地引起扭矩的變化,并使輸出的扭矩值產(chǎn)生變化。發(fā)動機型號不同,發(fā)動機扭矩和轉(zhuǎn)速的相互關(guān)系也各不相同,一般常把鈕矩和轉(zhuǎn)速的關(guān)系叫做發(fā)動機的扭矩特性。●最大扭矩在油門全開時,發(fā)動機能產(chǎn)生最大扭矩。當(dāng)然,在汽車和摩托車發(fā)動機油門全開時,發(fā)動機根本不可能保持某一固定轉(zhuǎn)速。例如在油門全開加速時,發(fā)動機的轉(zhuǎn)速將不斷上升。從整車來看,這相當(dāng)于摩托車從正常行駛轉(zhuǎn)為加速超車,當(dāng)然,這時發(fā)動機的運轉(zhuǎn)工況因具體條件而異,也不一定是從最大扭矩的轉(zhuǎn)速開始加速。在摩托車起步加速時,開始加速的轉(zhuǎn)速將更低。扭矩特性曲線大體可分為如下二大類,一種是平坦型,一種為陡峭型。如果在很大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),發(fā)動機的扭矩變化不大,則這種發(fā)動機的扭矩特性曲線比較平坦,最大扭矩值相對較低。如果發(fā)動機最大扭矩的轉(zhuǎn)速越高,與發(fā)動機最大功率點的轉(zhuǎn)速越近,則這種發(fā)動機的功率轉(zhuǎn)速范圍就越窄,轉(zhuǎn)速一旦降低,輸出功率也隨之而急劇下降,這種發(fā)動機的扭矩特性曲線比較陡娟。當(dāng)然,大排量的發(fā)動機在各種轉(zhuǎn)速都能獲得很高的扭矩,排量越小的發(fā)動機扭矩越小,而且只能在進排氣效率最高的轉(zhuǎn)速條件下得到最大扭矩。也就是說,小排量發(fā)動機的扭矩持性比較敏感,扭矩的轉(zhuǎn)速特性曲線比較陡峭。和汽車發(fā)動機相比,摩托車發(fā)動機排量較小,低速扭矩偏小。在小排量的條件下,為了獲得較大的馬力,必須提高最大扭矩的轉(zhuǎn)速,所以摩托車扭矩特性曲線往往比較陡峭。盡管摩托車的低速扭矩較低,但由于摩托車重量很輕,所以其加速性能大部分十分優(yōu)異。當(dāng)然,油門開度不同發(fā)動機的扭矩也不同。在轉(zhuǎn)速相同的條件下,油門開度越大,發(fā)動機的扭矩也越大。實際上,油門開度變化之后,發(fā)動機的扭矩并不能立刻發(fā)生變化,二者之間總有一個時間差,這個時間差越大,說明該摩托車的油門響應(yīng)性越差。
和汽車不同,摩托車是一種趣味性交通工具,所以對油門的響應(yīng)性要求極高。如果油門響應(yīng)性過低,超過了人們習(xí)慣的水平,就會感到摩托車操縱性極差。對賽車來說,由于這是勝負(fù)的關(guān)鍵所在,所以要求更高。從結(jié)構(gòu)上來看,曲軸的鈕矩不能直接驅(qū)動后輪,還必須通過齒輪減速才能驅(qū)動后輪。如果減速比為2的話,那么后輪得到的驅(qū)動扭矩就相應(yīng)增加一倍。有關(guān)這部分內(nèi)容請參見變速器的有關(guān)內(nèi)容。●功率功率是發(fā)動機的一個重要參數(shù)。許多人可能并不了解這個詞的含意,但在日常生活中都經(jīng)常碰到這個術(shù)語。功率表示了發(fā)動機單位時間做功能力的大小,即功率越大,發(fā)動機單位時間所做的功越多,反之亦然。在摩托車行駛過程中,駕駛者擰動油門手柄,通過油門拉線控制化油器的節(jié)氣閥開度,從而控制了進入氣缸的混合氣量,結(jié)果使驅(qū)動摩托車前進的扭矩發(fā)生變化。但是,只用扭矩一個參數(shù)來評價發(fā)動機的性能是不夠的。這個原因也十分簡單,因為扭矩的概念屬于力的范圍,由于扭矩使摩托車輪胎產(chǎn)生驅(qū)動力,驅(qū)使摩托車前進,在摩托車前進過程中,還會產(chǎn)生以下若干術(shù)語,即摩托車移動的距離、時間、速度等。從表面上看,扭矩的單位和物理書“功”的單位相同,但二者是二個完全不同的概念,請務(wù)必予以充分注意。對于直線運動的摩托車來說,其功率和驅(qū)動力、移動距離及時間有關(guān),對于轉(zhuǎn)動的發(fā)動機來說,其功率和扭矩及轉(zhuǎn)速有關(guān)。當(dāng)把1kg重的物體舉起1m高時,對該物體所做的功為1kg穕m。功的概念和時間無關(guān),例如無論是用1秒還是用1小時完成上述工作,二者所做的功都是相同的;對于摩托車來說,如果用一個月時間登上某個坡道也沒關(guān)系的話,那么只用扭矩一個參數(shù)就能充分表示摩托車的性能。實際上當(dāng)然不是這么一回事兒,因為同時也應(yīng)表示摩托車的速度和加速性,所以必須使用功率這一術(shù)語。最早提出功率概念的是英國人瓦特,他因發(fā)明了蒸氣機而享有盛名。在使用蒸氣機排出煤礦坑道中的積水時,他以馬的動力為標(biāo)準(zhǔn)提出了功率的單位——馬力,即在1秒的時間內(nèi),把550磅的水提高1尺所消耗的功率為1馬力。這是英制馬力,其代號為Hp。
目前,世界通用的功率單位是千瓦。但在日本仍然使用法制馬力單位,所以本書也采用法制馬力單位。法制馬力單位使用范圍較廣,其代號為ps;標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定1ps=75kg穖/s,即在1秒的時間內(nèi),把75公斤的重物提高1米所消耗的功率為1馬力。同樣可使用下式,用扭矩和轉(zhuǎn)速來計算發(fā)動機的功率,馬力(ps)=扭矩(kg穖)鬃??r/min)十716。下面再詳細(xì)地介紹一下馬力和扭矩的關(guān)系,以供諸位參考。發(fā)動機的功率和扭矩及轉(zhuǎn)速成正比。假設(shè)有一臺摩托車,其發(fā)動機的扭矩為5kg穖,轉(zhuǎn)速為5000r/min,通過變速器減速之后驅(qū)動摩托車的后輪旋轉(zhuǎn)。如果減速比為5的話,則后輪的轉(zhuǎn)速為1000r/min,同時后輪的驅(qū)動扭矩也擴大五倍,變?yōu)?5kg穖。設(shè)該發(fā)動機的扭矩仍為5kg穖,而轉(zhuǎn)速升高為10000r/min,則后輪的轉(zhuǎn)速相應(yīng)地變?yōu)?000r/min,而驅(qū)動扭矩不變。其結(jié)果使摩托車的車速增加了一倍。假設(shè)該摩托車的減速比為2.5,這時只要發(fā)動機轉(zhuǎn)速為5000r/min,后輪的轉(zhuǎn)速就能達(dá)到2000r/min;摩托車也能高速行駛。但由于此時后輪的驅(qū)動扭矩減小了一半,當(dāng)摩托車的行駛阻力過大時,將使發(fā)動機的轉(zhuǎn)速下降,摩托車不能達(dá)到所要求的車速。為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢,因為這二種情況下的發(fā)動機功率不同。5000r/min的發(fā)動機功率為35ps,10000r/min的發(fā)動機功率為70ps。