北京艾森汽车马力扭矩的关系
越来越多车迷了解如何改装爱车。可以提高动力的输出。但仍有许多车友并不了解引擎输出的动力到底如何转化成推动汽车行进的力量。对于加速能力与极速而言。到底是扭力与马力到底何者比较重要？咱们来共同探讨下。
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在日常的生活中。我们用力蹬自行车的脚踏板所产生的能让车轮滚动前进的力矩就是扭矩的体现。对汽车而言。简单点说扭矩就是发动机施加在车轮上使车轮转动的力。除了功率之外。扭矩是衡量发动机性能的最重要的指标之一。扭矩的大小。代表了发动机力量的大小。我们买车有时候会看这款车动力加速如何的一个数据：0-100km/h加速(s)。而这个加速时间就取决于汽车发动机的扭矩。
最简单明了的答案是发动机气缸产生的爆炸力。爆炸力驱动气缸做功。向下运动就是力。力经过连杆施加到曲轴上。驱动曲轴旋转。这就成了我们所说的扭矩。轮上扭矩的定义是：发动机输出的扭矩经过变速箱等传动系统传递到车轮上而获得。这个扭力并不与发动机扭矩对等。因为经过传动系统之后扭矩会被放大。而在变速箱等传动系统相同的情况下。发动机输出扭矩越大。轮上扭矩就越大。
功率的概念是在发动机单位时间内做功的多少。如果说扭矩表明了发动机力量的大小。那么功率则代表了发动机做功的快慢。
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
另外。汽车发动机能实际用物理方式测量出来的机械参数就只有扭矩。我们习惯称为扭力。这是每台发动机特有的频谱。即使同一个型号。相同排量。相同配置的发动机。因为零件制造公差。装配误差。使用后的磨损等等问题而略有不同。不过。整车企业为了让消费者更容易理解。而会得出一个较为平均的数值印在说明书上供参考。当然。标出的这个数值在商业层面也会考虑的竞品。法规等客观因素。而刻意作出修改。作为消费者只需要知道个大概即可。
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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）。
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。柴油引擎虽然扭矩巨大且较早出现。但由于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。
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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。
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
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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。最大扭矩越在高转爆发。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。
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正常情况下马力和扭矩成一定的反比关系。一款发动机要想马力更大就需要提高做功的效率。最简单的方式就是减小活塞的冲程。这样就可以提高发动机的功率。但减小了冲程就会影响发动机的扭矩。因为发动机的扭矩来自于活塞对连杆施加的力。连杆越长发动机扭矩越大。缩短了冲程也就是缩短了连杆。发动机的扭矩就会降低。所以发动机在设计时都会平衡缸径和冲程的关系来保障发动机的马力和扭矩。
举个简单的例子。柴油发动机的功率都比较小但扭矩都特别大。因为发动机更有劲所以特别适合载重货车使用。汽油发动机功率都比较大。更适合小型乘用车使用。可以让车辆跑的更快加速性更好。
