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            一号站平台登陆官网-隐藏在扭力和马力数据后的隐秘大揭秘

            admin 2019-12-22 330人围观 ,发现0个评论

            相信所有接触过汽车的朋友都知道,通常衡量一台汽车的引擎动力大小,往往都会使用马力(功率)和扭力(扭矩)两个指标。坊间对这两个性能指标都有不同说法,比较多人接受的是“马力代表极速,扭力代表加速”。也有比较资深的车迷朋友信奉“Horsepower for sal莫德里奇e,Touque for Race”(马力用来卖车,扭力用来赛车)。那究竟扭矩和马力之间有什么关系,它们又代表着汽车的什么性能。关键是,它们之间谁更能说明汽车性能呢?这篇文章就为大家简单介绍一下。

            大家都知道引擎的工作是通过燃油在气缸内燃烧推动活塞,而活塞通过连杆将曲轴转动,从而输出动力。而这部分输出的就是曲轴扭力。可以说,汽车是由引擎产生的扭力传递到轮胎上来推动和加速的。而功率,就是在单位时间内引擎所做的功的大小,简单理解就是可以在一定时间内将一定重量的车推多远。扭矩和马力可以使用一个简单的公式来转换:

            功率(千瓦)= 扭矩(牛米)*引擎转速(转/分钟)9550

            实际上,汽车引擎输出的马力是不能直接测定的,而扭矩则是可以直接测定的。因此无论是实验室还是一号站平台登陆官网-隐藏在扭力和马力数据后的隐秘大揭秘马力机,所测定的均是扭矩输出,而马力就是使用上述的公式通过扭矩输出和当时的引擎转速换算而得。而实际上引擎除了输出扭矩以外,还输出了引擎转速,而引擎转速是和汽车的速度以及功率息息相关的。结合扭矩和引擎转速得出的引擎功率,更多的是描述在某转速下引擎改变曲轴转动速度的能力大小。

            图:引擎输出的除了扭力,还有转速。而马力数据则是通过公式换算出来的。而轮上马力就是轮上扭矩和轮上转速的换算而得,基本等于引擎的功率输出。

            内燃机是一样很有趣的机器,由于各种惰性的原因(包括进排气的一号站平台登陆官网-隐藏在扭力和马力数据后的隐秘大揭秘惰性、气缸内部件的摩擦和重量造成的运动惰性等等),内燃机的效率并不是一成不变的,而是随着转速的改变而发生改变,因此在不同转速下输出的扭矩也会发生变化,从而形成不同的引擎输出特性,于是就产生了我们所说的扭矩曲线和马力曲线。譬如两副排气量相同的引擎,可能会产生相同的最大扭矩,但其最大马力却会有较大的差异;或者说产生相同最大马力的引擎,最大的峰值扭矩也会发生差异,这一切都源于引擎不同转速下输出的扭矩差异。因此我们在讨论引擎马力和扭矩数据的时候,如果脱离了转速而单独讨论峰值的话,是没有任何意义的。

            图:由于设计相当多的原因,引擎输出是呈现曲线的形式,因此不同的扭力马力都和引擎转速的变化息息相关。

            虽然说扭矩是引擎产生的最根源的力量,但是由于它和转速的关系,所以对汽车的性能产生了不同的影响。通常讨论汽车的动力性能,会从极速和加速两个方面去描述。

            我们知道,加速度=力/质量,因此汽车的加速力是由扭矩决定的。但是大家往往忽略了一个问题,让汽车加速的扭矩是轮端的扭矩,而不是由发动机的扭矩直接驱动。由于发动机的扭矩实在比较小,于是聪明的汽车设计师设计了“变速箱”这个东西。变速箱是在描述马力和扭力时最重要的参与部分,变速箱扮演的就是将引擎的转速降低,将扭矩提升的角色。因此在将引擎的扭矩放大变成轮上扭矩的同时,也将引擎转速降低变成轮上转速。轮上转速越低,极速越低,因此可以知道,齿轮比越大,极速越低,加速力越高。一些引擎扭矩比较小的汽车,也能通过使用较大变速比的变速箱去提升轮上扭矩,来获得较好的加速力量。而扭矩较大的汽车,也可以使用较低的减速比来获得更高的极速表现。因此,决定这台汽车实际加速力的并非发动机的最大扭矩。

            图:变速箱是在马力扭力里面最重要的参与部分。变速箱就是将引擎的转速降低,将扭矩提升的角色。因此在将引擎的扭矩放大变成轮上扭矩的同时,也将引擎转速降低变成轮上转速。

            图:通常我们说扭矩决定汽车的加速力,但忽略了实际上“扭矩”是指轮上扭矩而非发动机扭矩。

            图:由于有变速箱的原因,轮上扭矩可以通过变速箱放大,因此单独谈论引擎的最大扭矩其实并不能充分说明汽车的加速性能。引擎扭力较小的汽车也能使用像“大尾牙”这样的大减速比齿轮,来获得和扭力较大的汽车一样的轮上扭矩。

            图:引擎扭力和马力较小的汽车也能通过使用相当大的减速比,获得更强的加速能力,缺点就是要放弃引擎转速,换句话说就是极速降低。实际上,由于要保证有基本的极速表现,因此在高速域的齿比不能放大,因此实际高速域的轮上扭矩输出并不大,加速能力也就逐渐降低。因此很多小马力的汽车使用大齿比,虽然在头段的加速能力能媲美马力更大但齿比更疏的车款,但速度越高,两者加速能力的差距就会越明显。

            那是什么决定了汽车的加速力呢?我们知道,要讨论汽车加速力,往往说的并不是“同一档位上”的加速力,而是“同一速度”下的加速力(我们讨论加速通常都会采用0-100公里/小时,或者是0-400米这种规格,而不会是在挂一档情况下的加速比赛)。上面说过,讨论汽车的加速力,实际上是以同一速度下作为基准衡量的。在没有打滑的情况下,汽车的速度等于驱动轮的轮上转速,而处于某一轮上转速时,轮上施加的扭矩的大小决定了当时汽车的加速度。大家都知道,功率=扭矩*引擎转速9550,因此轮上扭矩*轮上转速9550=轮上功率,也就是我们常说的轮上马力。忽略掉引擎和变速箱内部的所有损耗,该速度下的轮上功率就等于引擎当时的功率。因此决定汽车加速力的实际上是发动机的功率。比较好理解的就是我们经常说的“推重比”实际上是“马力重量比”(Power-to-weight ratio),而不是扭力重量比,就是这个原因(严格来说是功率曲线,这里下面详细说明)。

            图:我们讨论加速能力,实际是讨论“同等速度下的加速能力”,也就是相同轮上转速上的轮上扭矩的差别,综合来看就是轮上功率的比较。而在不同速度下的加速力比较是没有任何意义的。

            图:柴油引擎虽然扭矩巨大且较早出现,但由于一号站平台登陆官网-隐藏在扭力和马力数据后的隐秘大揭秘柴油引擎天生不擅长高转速运作,普遍运行转速都较低,马力并不大。因此大部分的柴油汽车为了照顾极速表现而使用相对比较疏的齿比,实际轮上扭矩和轮上的功率没有想象中这么大;因此虽然大部分柴油汽车的标称扭矩惊人,但加速能力,尤其是高速加速能力都不及汽油汽车。

            图:F1引擎的扭矩普遍都不大,但由于擅长动辄过万转速的高转区域运行,马力十分大。简单举个例子,普通车上的引擎在时速100公里的时候是引擎转速为2000rpm,而F1上时速100公里的时候引擎转速为12000rpm,可见此时F1上的减速比为普通汽车的6倍,换而言之,F1的轮上扭矩的放大倍数是普通汽车的放大倍数的6倍。相比普通的汽车而言其减速比非常大,轮上的扭矩变得很大,加上车身比较轻,因此加速能力非常惊人。

            我们都知道,当汽车前进的动力等于前进的阻力的时候,汽车将停止加速。一般而言,汽车的阻力来自于空气阻力和由于车重、轮胎、内部摩擦等存在的阻力。而汽车的空气阻力是随着车速的增加而呈平方式增长。因此要获得更高的极速,就必须让汽车在高速的时候也有足以克服当时阻力的驱动力,也就是轮上的扭矩,这就要求引擎在高转速的时候也能输出更大的扭力,结合 功率= 扭矩*引擎转速9550,相同一台汽车和相同变速箱的情况下,更高的功率能够获得更高的极速。

            图:创下了最速量产车纪录的Hennessey Venom GT,达到了270.49MPH的纪录,其马力高达1,451bhp。

            图:“火箭车”Brabus Rocket 900,最大马力高达900匹,极速350公里小时,比仅有621匹的同款S65 AMG高不少。

            貌似极速和加速都是由引擎的马力决定的,那引擎的最大扭矩究竟在表达什么?实际上,引擎的扭矩必须结合引擎最大扭矩的转速来看。首先举个例子:如下图

            图中A、B两副引擎都拥有相同的最大扭矩,A引擎最大扭矩在3000转出现,B引擎最大扭矩在5000转出现。由于B引擎的扭矩在高转速涌现,因此B引擎的马力比A引擎更大。但由于A引擎的扭矩在中转速涌现,因此在引擎大部分转速域(Rank A)前者的实际功率都会比B引擎更大,因此在大部分转速域(Rank A)以内其加速力会比B引擎更好。对于一般使用者来说,这个常用转速域下A引擎的活跃度更高,使用更轻松。而对于赛车的使用来说,由于长期使用最高的转速域部分(Rank B),B引擎在高转速域部分(Rank B)功率更大,加速力也更大,因此赛车的话更趋向于使用B引擎。因此,并不能单纯的说:扭力决定加速力,功率决定极速。

            (注1):由于引擎B的最大扭矩在高转速域爆发,而该转速在相同的齿比下对应的轮上转速也会更高。于是在实际应用上,可以使用更大的减速比让在高转速下的轮上速度和引擎A一致。这时候引擎B带动的汽车实际上轮上扭矩会变得比引擎A更大,而加速力也会更强。所以实际上,最大扭力越在高转爆发,马力也越大的引擎,性能潜力也会更大。但因为要保持发力状态就要将引擎转速维持在高转,日常使用会变得不太便利。

            图:这是柴油引擎的马一号站平台登陆官网-隐藏在扭力和马力数据后的隐秘大揭秘力图,可见扭矩巨大,但马力偏小;而且峰值马力在非常低的转速就出现,极限转速在4000转。虽然扭矩巨大,但由于引擎的转速较低,因此变速箱的齿比要非常小才能满足正常的行驶速度。因此轮上的扭矩实际上并不大,加速能力也没有想象中这么强。

            最后总结一下,相同一台汽车,最大功率决定了汽车的极速表现和加速表现,最大扭矩和其转速表达的是引擎的活跃范围。前者表示的是性能,后者表示的是实用程度。下次看一号站平台登陆官网-隐藏在扭力和马力数据后的隐秘大揭秘到扭力和马力的时候,就不会再被忽悠了。

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