基础知识 扭力与马力到底谁更重要
  纠错  2008-12-30 1:50:00  纠错 推荐指数: ★★★   加入收藏

 前言: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谁比较重要?本文将给大家一个圆满的解答。

基础知识 扭力与马力到底谁更重要

汽车驱动理论

  马力与扭力哪一项最能具体代表车辆性能?有人说:起步靠扭力,加速靠马力,也有人说:马力大代表极速高,扭力大代表加速好,其实这些都是片面的错误解释,其实车辆的前进一定是靠引擎所发挥的扭力,所谓的“扭力”在物理学上应称为“扭矩”,因为以讹传讹的结果,大家都说成“扭力”,也就从此流传下来,为了更正错误,本文以下均称为“扭矩”。

 

  扭矩的观念从小学时候的“杠杆原理”就说明过了,定义是:垂直方向的力乘以到旋转中心的距离,公制单位为牛顿-米(N-m),除以重力加速度 9.8m/sec2之后,单位可换算成大家熟悉的公斤-米(kg-m)。英制单位则 为磅-尺(lb-ft),这种单位在美国的车型录上较为常见,若要转换成公制,只要将lb-ft的数字除以7.22即可。

汽车驱动力的计算方式:

  将扭矩除以车轮半径,也可以从发动机马力与扭力输出曲线图中发现,在每不同转速下都有一个相对的扭矩数值,这些数值要如何转换成实际推动汽车的力量呢?答案很简单,就是除以一个长度,便可获得“力”的数据。举例说一下,一台1.6升的发动机大约可发挥15.0kg-m的最大扭力,此时若直接连上185/60R14尺寸的轮胎,半径约为41厘米,则经车轮所发挥的推进力量为36.6公斤(事实上公斤并不是力量的单位,而是重量的单位,须乘以重力加速度9.8m/sec2才是力的标准单位“牛顿”)。

  但36公斤的力量怎么能推动一吨多的汽车呢?而且动辄数千转的发动机转速更不可能恰好成为轮胎转速,幸好聪明的人类发明了“齿轮”,利用不同大小的齿轮相连搭配,可以将旋转的速度降低,同时将扭矩放大。由于齿轮的圆周比就是半径比,因此从小齿轮传递动力至大齿轮时,转动的速度、降低的比率、以及扭矩放大的倍数,都恰好等于两齿轮的齿数比例,这个比例就是所谓的“齿轮比”。

基础知识 扭力与马力到底谁更重要
上图为车辆的加速曲线,改变变速箱尺比也可以使这条曲线更加锋利

  举例说明--以小齿轮带动大齿轮,假设小齿轮的齿数为15齿,大齿轮的齿数为45齿。当小齿轮以3000rpm的转速旋转,而扭矩为20kg-m时,传递至大齿轮的转速便降低了1/3,变成1000rpm;但是扭矩却放大了三倍,成为60kg-m。这就是发动机扭矩经过变速箱可降低转速并放大扭矩的基本原理。

  在汽车上,发动机将动力输出至轮胎共经过两次扭矩放大的过程,第一次是由变速箱的档位作用而产生,第二次则取决于最终齿轮比(或称最终传动比,也可称为尾牙)。扭矩的总放大倍率就是变速箱齿比与最终齿轮比的相乘倍数。举例来说,一辆手动档的思域,一档齿轮比为3.250,最终齿轮比为4.058,而引擎的最大扭矩为14.6kgm/5500rpm,于是我们可以算出第一档的最 大扭矩经过放大后为14.6×3.250×4.058=192.55kgm,比原引擎放大了13倍。此时再除以轮胎半径约0.41m,即可获得推力约为470公斤。然而上述的数值并不是实际的推力,毕竟机械传输的过程中必定有磨耗损失,因此必须将机械效率的因素考虑在内。

  论及机械效率,每经过一个齿轮传输,都会产生一次动力损耗,手动变速箱的机械效率约在95%左右,自动变速箱较惨,约剩88%左右,而传动轴的万向接头效率约为98%,各位可以自己计算一下就知道实际的推力还剩多少。整体而言,汽车的驱动力可由下列公式计算:

          扭矩×变速箱齿比×最终齿轮比×机械效率
驱动力= ————————————————————
        轮胎半径(单位为公尺)



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