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发动机转速与扭矩模拟器

发动机的扭矩峰值出现在转速中段。拖动油门,发动机就会加速,直到负载扭矩与驱动扭矩相抵, 在扭矩曲线上停到一个新的工作点。

扭矩曲线 · 工作点 0 1k 2k 3k 4k 5k 6k 7k 转速 rpm 0 80 160 240 320 扭矩 Nm 最大扭矩 当前油门 工作点 缸盖 / 燃烧室 活塞 连杆 曲轴 曲轴箱 燃烧做功
发动机转速
850rpm
输出扭矩
0Nm
输出功率
0kW
发生的顺序 设定油门 → 扭矩上升 → 转速爬升 → 功率增长 → 断油断供
显示模式

详细说明

这个模拟器展示了什么?

它把一个单缸发动机放在它的扭矩曲线旁边。左边,燃烧把活塞压下去;右边,图表画出每个转速下发动机能输出多少扭矩。

油门滑杆会整条缩放这条曲线。往上拖,实线就向虚线的最大扭矩靠近,发动机输出更大扭矩,并稳定在更高的转速上。

为什么它会停在某个转速?

转速是一种平衡。燃烧产生的驱动扭矩想让曲轴转得更快,摩擦和负载想让它变慢。发动机会加速或减速,直到两者相等——红点就落在那里。

改变油门就是改变这份平衡,于是发动机找到新的稳定点,圆点随之沿曲线移动。

部件及其作用

1. 设定油门开度

滑杆设定油门开多大。开度越大,进入的空气和燃油越多,发动机在每个转速下能输出的扭矩也越大。

2. 燃烧推动活塞下行

燃油燃烧让气缸内压力升高,这股压力把活塞沿着缸筒压下去;活塞环则防止高温燃气从缝隙漏过。

3. 曲轴把力变成扭矩

连杆把活塞的推力传到曲轴上一段偏心的曲柄销。因为销是偏心的,原本上下的推力就变成了旋转的扭矩。

4. 转速升到扭矩相抵

只要驱动扭矩大于负载扭矩,曲轴就会加速。转速升高时负载扭矩也变大,两者相遇,发动机便稳定在某个转速。

5. 断油转速切断供油

接近转速上限时,发动机会停止供油来保护自己。在模型里,超过断油转速后驱动扭矩降为零,转速于是回落,而不会一路飙升。

油门滑杆改变了什么?

它设定油门开度,会按比例放大发动机在任意转速下能输出的扭矩。开度小,曲线低;全开,就是最大的那条曲线。

发动机为什么会在某个转速稳定下来?

驱动扭矩大于负载扭矩时发动机加速,小于时减速,两者相等时就不再变化,那个转速就是工作点。

为什么扭矩峰值出现在中段转速?

受充气效率和摩擦的影响,发动机在中段转速呼吸最顺畅,所以最大扭矩大约落在 3500 rpm,转速过低或过高都会下降。

扭矩过了峰值,功率为什么还在涨?

功率同时取决于扭矩和转速。过了扭矩峰值后,转速上升得比扭矩下降更快,所以功率会继续增加,直到接近断油转速。

到断油转速会发生什么?

接近转速上限时发动机会切断供油,防止超转。模拟器里,超过断油转速后驱动扭矩降为零,转速就会回落。

发动机转速就是车轮转速吗?

不是。两者之间还有变速箱。这里的读数是发动机(曲轴)转速,变速箱再把它转换成车辆需要的车轮转速。

常见误区

油门越大,扭矩就一定越大。 任意转速下开大油门,推力都成比例增加。
扭矩还取决于转速。 即便全开,转速过低或过高时发动机的扭矩依然很小。
扭矩和功率是一回事。 两者的峰值应该出现在同一个转速。
功率等于扭矩乘以转速。 扭矩开始下降后,功率仍会随转速继续上升。
转速拉得越高,动力越强。 一直踩到极限,输出就一直在涨。
转速上限是有原因的。 过了红线发动机就断油,因为扭矩和可靠性都在下滑。
发动机想停在哪个转速都行。 转速只由油门位置决定。
转速是驱动与负载扭矩的交点。 负载和摩擦决定平衡点,油门则让它移动。
免责声明:本图解为教学目的做了大幅简化,真实系统变量与复杂度远超此处。不可用于工程生产用途,也不构成金融、政治或专业建议。