认知扭矩与马力的关系

在看发动机性能时,都离不开两个数据:一个叫马力/功率,另一个叫扭矩。马力代表极速,扭力代表加速”,这两个数值越大,发动机性能就越好。但也有一些汽车爱好者信奉“马力用来卖车,扭力用来赛车”。那究竟马力和扭矩分别用来衡量什么性能呢?哪个更能说明汽车性能呢?


扭矩-马力-性能如何

发动机的运转是需要能量的,通过燃油在气缸内燃烧推动活塞运动,而活塞通过连杆将曲轴转动进而输出动力。简而言之就是发动机产生的扭力传递到轮胎上来推动和加速,扭矩就是使轮子转动的一个力。

根据能量守恒定律,假定能量损耗一定的情况下,一辆车要想跑得越快就需要更多的能量,而功率代表单位时间内发动机做功的多少,这也决定了一部发动机能输出的总能量。大多数情况下可以理解为最大功率决定了它的最高车速。


扭矩和马力可以通过公式进行转换:功率(千瓦)=扭矩(牛米)×发动机转速(转/分钟)÷9950。实际上,汽车输出的马力是不能直接测定的,而发动机除了输出扭矩外,还输出发动机转速,在台架上通过测量扭矩和转速,就可以算出发动机的功率。

理想状态下转速越高扭矩越高,但由于内燃机这东西惰性非常大,要克服各种各样的阻力做工,因此它的效率并不是一成不变,而是随着转速的改变而改变,因此不同转速下输出的扭矩也会发生变化,这也是为什么发动机特性曲线上,功率和扭矩的顶峰是不会重合的。因此,当kok篮球谈及发动机马力和扭矩数据的时候,如果脱离了转速而单独谈峰值的话,是没有意义的。


上面提到功率决定了一辆车能跑多快,那么加速力又由谁决定呢?伟大的牛顿告诉kok篮球,F=ma,汽车质量一定的情况下,推动轮子转动的力F越大,加速度就越大。由此可见,汽车的加速度是由扭矩决定的。一切看起来天衣无缝,但是!请注意!这里说的是作用到轮子上的扭矩,并不是发动机的扭矩。

有一点汽车常识的人都知道,车轮并不是由发动机直接驱动的,发动机的转速每分钟几千转,车辆是不可能以这么高的转速运行的。于是,聪明的美国人设计出“变速箱”这玩意。万万没想到,在功率和扭矩比拼之际,杀出了一个“程咬金”。


脱离变速箱谈性能是无知

变速箱是描述马力和扭矩时的重要参与部分,扮演着将引擎转速降低,将扭矩提升的角色。换句话说,变速箱其实就是扭矩放大器,将发动机输出的扭矩放大变成轮上扭矩的同时,也将发动机转速降低到轮上转速。

由于转速和齿轮直径成反比,两个不同直径的齿轮结合在一起转动,大直径的齿轮转速会比小直径齿轮转动慢。因此齿轮比越大,车轮转速越低,车轮输出的扭矩就越大,车辆的加速力也就越高。一些引擎扭矩比较小的汽车,通过使用“大尾牙”这样的大减速比齿轮来提高轮上扭矩,从而获得较好的加速能力;相对应的,一些扭矩较大的汽车同样可以使用较低齿轮比来获得更高的极速表现。

到此,kok篮球基本可以得出结论,发动机输出的扭矩并不能决定汽车的加速性能,通过不同的齿轮比可以获得不同的轮上输出扭矩。那到底是什么决定汽车的加速力呢?

伟大的牛顿又告诉kok篮球:a=F/m=P/mv。在一定车重和速度下,汽车的加速度是由发动机功率决定的。不服?kok篮球换个姿势。在车轮没有打滑的情况下,汽车的速度等于轮上转速。用最开始的公式:功率=轮上扭矩×轮上转速÷9550,当转速一定,轮上扭矩的大小就决定了汽车的加速力。忽略引擎和变速箱内的各种损耗,该速度下的轮上功率就等同于引擎当时的功率,由此再次证明,决定汽车加速力的实际上是发动机的功率。


综上所述,一辆汽车发动机的最大功率越大,极速越大;在相同速度下,功率越大,加速能力越强。

扭矩怎么看呢

竟然极速和加速力都由发动机的马力决定,那引擎的扭矩到底有什么用呢?kok篮球又回到这个公式:功率=轮上扭矩×轮上转速÷9550。任何状态下的加速度取决于当时的发动机功率,当发动机的最大功率相同时,根据公式可知,轮上扭矩越大,轮上转速越低。如果在变速箱齿轮比相同的情况下,可以理解为发动机扭矩越大,在低速时就能拥有澎湃的动力。

假设一个定量,当A、B两个发动机的最大扭矩一样时,引擎A最大扭矩出现在3000转的范围,引擎B则出现在5000转。根据公式kok篮球可以知道,因为最大扭矩一样,所以引擎B的最大功率会大于引擎A,也就是极速和最大加速度均大于引擎A。


在kok篮球认为引擎A要完败的时候,扭矩及时站了出来:“且慢,你再仔细揣摩曲线图,当中暗藏玄机!“之前提到,加速力就必须建立在相同速度的基础上,通过曲线图kok篮球发现,在0到3500的转速区间内,引擎A的功率均比引擎B大,因此在这个区间内其加速里大于引擎B,起步速度也更快。对于一般驾驶者而言,这个转速区间的使用频率会更高,因此实际驾驶中,引擎A会比引擎B更加轻松。

而对于经常飙车的老司机和赛车手而言,高转速部分的使用频率更高,而引擎B在该区间表现更优秀,功率更大,加速力也更大,通俗来讲就是后劲充足。因此他们会优先选择引擎B。

最后总结一下,发动机的最大功率决定了极速和加速度的最大值,最大扭矩和其转速表示了发动机的活跃范围。换句话说,最大功率决定最大动力,扭矩决定最大动力的可用性。下次看到扭矩和马力的时候,不会再被忽悠了。

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