花花心心
我是綠芯工程師。我來回答。
朋友們在買車之前,肯定都會查看車輛的動力參數。對動力性有要求的小夥伴,更是希望馬力、扭矩越大越好。但當你面臨下面兩款車時,怎麼選?
首先題主問題裡,馬力和功率是一個概念(以下統稱功率)
馬力和扭矩,哪個更能體現動力性?排量和這兩者之間有什麼關係?以下是詳細的回答。
首先,解釋下功率、扭矩、轉速 這3個參數和汽車動力性之間的關係:
01 最高車速由最大馬力(功率)決定
功率與車速存在以下關係:
一定功率下,隨著車速升高,驅動力逐漸減小,但是行駛阻力越來越大。當驅動力大小等於阻力時,車輛就達到最高車速了。
如圖所示:驅動力和行駛阻力的相交點即為最高車速點。功率越大,相交點的車速越高。一般汽車設計時,會盡量讓相交點的工況處於動力源最大功率點。
02 任何車速下,加速度由當時的輸出功率決定,而不是最大功率
假如忽略行駛阻力,加速度與功率存在一個關係。因此如果車速確定,加速度就跟功率唯一相關。
03 只有扭矩大不能保證動力強,還要看扭矩對應的轉速和轉速範圍。
如果對應轉速不高,即使扭矩很大,相乘得到的功率也不大。另外,如果最大扭矩對應的轉速範圍窄,只是某個轉速點扭矩大,那麼對動力性的影響也是較小的。
另外,其實動力源扭矩大小跟動力性本身沒有直接關係。加速快慢是由輪端驅動力決定的,輪端驅動力的大小隻跟功率和車速有關,因此其實真正決定動力性的是功率。
小結:最大功率決定最高車速。任何車速下,車輛的加速能力由當時的輸出功率決定。只有扭矩大不能保證動力強,還要看扭矩對應的轉速和轉速範圍。
作為一般用戶,能完全理解這幾句話就相當可以了,至少能夠做到不被廠家的宣傳數據所迷惑。但是作為喜歡刨根問底的工程溼,搞明白這些還不能滿足,因為有些問題仍沒法解釋,比如:
為什麼相似功率和扭矩數據的自吸發動機和渦輪增壓發動機,自吸的車加速感受明顯比增壓的強?
為什麼越野車大多裝載自然吸氣發動機或者柴油機,強調低速大扭矩?
為什麼豪華轎車如勞斯萊斯,6.7L排量的發動機,最大功率只有400多kw,扭矩卻有驚人的900Nm?
對於這個問題,有一個到位的表述:
動力性影響因素除了最大扭矩、最大功率、不同轉速範圍的扭矩和功率外,還有不同轉速不同扭矩下的扭矩響應速度。事實上,對於日常駕駛工況,扭矩響應速度對動力性的主觀感受影響更大。
問題來了:
01
什麼是扭矩響應速度?
舉個極端的例子:假如一款車的發動機,在1000rpm~6000rpm轉速範圍內,都可以輸出900Nm的扭矩,很驚人了吧?但是如果告訴你,從踩下油門開始,需要經過3秒時間發動機才能達到這個最大扭矩,那這個驚人的900Nm還有用嗎?對直線加速可能還有些用吧。。。
當然,前面假設的3秒的響應時間誇張了,實際渦輪增壓發動機
0.5秒左右的延遲是有的,視海拔、氣溫、轉速等情況而定,而這0.5秒體現到駕駛感受上,影響就很大了。又一個問題來了:
02
為什麼自然吸氣發動機扭矩響應
會比渦輪增壓發動機快?
這就要提所謂的“渦輪遲滯”了。渦輪增壓機的原理簡單來說就是利用排氣的能量帶動渦輪旋轉給進氣增壓,從而在排量不變的情況下增加進氣,提高功率。但是午餐沒有免費的,利用了排氣能量,但是增加了排氣背壓;增加了進氣,但是等待渦輪提速需要時間。下圖所示是兩種發動機的扭矩響應示意圖:
駕駛員踩下油門,VCU對發動機的目標扭矩如藍線所示,理想的情況當然是發動機扭矩緊跟目標,不大不小(這就是所謂的“跟腳”),但實際情況我們看到了:
· 自然吸氣前半段響應快,但是很快達到自己的極限了;
· 渦輪增壓雖然最終能夠達到扭矩目標、極限高,但是中間經過了很長的響應時間。
大部分日常駕駛工況,駕駛員不會把油門踩到底,也就不要求發動機扭矩出到極限,這樣一來前半段扭矩響應快的自然吸氣發動機,就會帶來更加強烈的加速感。
最後一個問題:
03
響應最快的是什麼車呢?
扭矩響應最快的是電動車,因為電機扭矩響應的速度大約在30ms(0.03秒),大約比發動機快10倍!
由於此前很長一段時間我一直在研究混合動力汽車,順便再提一下混合動力汽車的一個優點:我們常說的混合動力汽車的一個優點是電機可以調節發動機負荷到最佳經濟區間,從而減小油耗。這是從經濟性的角度,其實從駕駛性的角度,混合動力汽車的還有一個重要優點是扭矩響應快。快到什麼程度呢?幾乎跟電動車一樣快!
因為當發動機扭矩響應速度跟不上指令時,電機這時候可以進行補償,發揮其響應快的優勢。例如上汽EDU二代混動系統,在並聯模式下,當駕駛員快速踩下油門,發動機的扭矩響應無法快速跟隨駕駛員的指令時,這時候電機就可以發揮其響應快的優勢,補償發動機來不及響應的那部分扭矩。混合動力其實很好玩,如果大家感興趣,以後有機會再展開說。
以上就是自然吸氣發動機扭矩響應會比渦輪增壓發動機快的原因了。
關於渦輪增壓,這裡稍微再多講一點,為下一個問題做點鋪墊:我們已經知道渦輪遲滯了,那怎麼做可以減少遲滯呢?
方法1:減小渦輪慣量
方法2:增加排氣能量
我們要說的是方法2,增加排氣能量怎麼增加?當然是提高發動機轉速了,這也就解釋了渦輪增壓發動機低轉速大扭矩不行的名聲。
如果你發現自己的渦輪增壓車總是不跟腳,嘗試切到S檔,絕對會發現跟腳的多,因為S檔會自動推遲升檔點,讓發動機維持在高轉速。
我一開始的疑惑是:高功率為什麼不行?發動機低速扭矩不夠,我降擋還不行麼?
其實我們忘了動力系統中的一個小兄弟:離合器(或AT的液力變矩器)。離合器簡單來說就是連接發動機和變速箱的連接件,特別的只是,這個連接件可以處於3種不同的狀態:(1)脫開;(2)接合;(3)滑磨
越野車設計時需要考慮很多大負荷起步的工況,起步過程的專業術語叫Launch,這個過程離合器處於滑磨狀態。
Launch的控制原理是發動機根據駕駛員的扭矩需求調節到一定轉速,同時壓離合器。由於負荷大,離合器得壓的比較緊。同時為了防止發動機轉速被離合器拽下來,發動機的扭矩能力必須大於等於離合器,於是發動機轉速不能太低。又由於車輛剛開始起步,變速箱是跟車輪相連的,因此變速箱的輸入端轉速幾乎為零。發動機轉速不能太低,變速箱端轉速又幾乎為零,因此離合器兩端就會有比較大的滑磨速差。
高中物理還沒還給老師的同學,這時候應該會想到,大扭矩和高速差,意味著摩擦功率很大,發熱會很快。
大眾dct一開始為什麼容易壞?寶馬M3為什麼不支持連續彈射(SportLaunch)?
——都是因為離合器發熱
舉這幾個例子只是為了說明離合器發熱是個很要命的問題。越野車起步雖然不像跑車彈射起步那麼惡劣,但是比家用轎車低速起步還是要惡劣的多。
怎麼做減少發熱呢?最直接的想法當然是減小滑磨速差了。減少滑磨速差就得降低發動機轉速,降低發動機轉速的同時還得保證起步的動力輸出,這就是所謂的低速大扭矩了。
在此我們其實也找到了高轉速發動機的其中一個缺點:起步滑磨發熱多。也找到了最大扭矩大的一個優點,低速動力強。
再說一個混合動力汽車的優勢:
傳統車通過Launch滑磨離合器起步的方式,一方面擔心離合器發熱,另一方面,滑磨過程產生的這部分能量並沒有用來加速汽車,而是平白無故損失了。(事實上,Launch過程發動機做的功,大約只有50%用於加速汽車,另外50%用於加熱離合器。。。)
而混合動力汽車就可以利用電機低速大扭矩的特性,無需離合器參與就可以完成起步,等車速提高後再將發動機接進來,避免了起步過程的大扭矩滑磨過程,低速起步快。其實跟動力性不是直接相關,只是講到扭矩、功率、轉速相關話題了,順帶講一下:為什麼勞斯萊斯的發動機扭矩很大但是功率不大?
原因其實不復雜,因為豪華轎車對極限性能的需求不大,但是對NVH性能的需求很大。發動機是汽車上最主要的噪聲來源。同一款發動機運行時的NVH和轉速、扭矩都相關,但是轉速的影響更大。跑車上發動機轟高轉速,那是美妙的音樂,但是豪華轎車上轟高轉速,那還像話麼?
所以高轉速發動機的第二個缺點:NVH差。
最後簡單總結一下:
1、最大功率決定最高車速。而任何車速下,車輛的加速能力由當時的輸出功率決定。
2、只有扭矩大不能保證動力強,但扭矩對應的轉速和轉速範圍決定了當時的輸出功率,即影響了此刻的加速能力。
3、在日常駕駛工況,扭矩響應速度對動力性的主觀感受影響也很大。
4、低轉高扭的發動機更有利於大負荷起步。
5、電動汽車、混合動力汽車因為電機的存在,在扭矩響應速度、大負荷起步等動力性方面,有傳統車無法實現的先天優勢。
綠芯工程師
汽車的扭矩、馬力、功率、排量到底是什麼關係?
排量:一臺發動機所有的氣缸容積總和就稱之為排量!比如某2.4升4缸發動機,它的每個氣缸的容積為0.6升,0.6*4=2.4L,通常實際容積與標定容積有微笑差異!
功率、馬力:功率、馬力的本質是一回事,只是進制不同,功率是國際標準單位、馬力是英制單位,有點類似時速多少邁、多少千米之間的關係,只是進制的不同!通常情況下功率的單位是KW(千瓦),1馬力=0.735千瓦!
扭矩得分為兩部分來說,分為標定扭矩、輪上扭矩兩部分!扭矩=力*力臂,對於發動機來說它的力臂就是它的“飛輪半徑”,發動機的標定扭矩指的就是在某一轉速下,發動機釋放了最大的“力*飛輪半徑=標定扭矩”,但通常情況下標定扭矩只是唬人的玩意,標定扭矩大不見得車子的加速度就快(標定扭矩的大小,完全可以通過不同變速箱的不同速比來實現增加、減少,比如甲的發動機的標定扭矩比乙的小,但甲變速箱減速比大,通過變速箱的增鈕,甲的最大扭矩反而比乙更大)!決定加速度的最關鍵要素是“輪上扭矩”,而輪上扭矩的大小則由功率來決定。。注意啦,鄙人要開始說功率與輪上扭矩的關係了。。
引入公式1:P=F*V,P為瞬時功率、F為輪緣驅動力、V瞬時車速。。
通過這個公式我們即可推斷出,在車速為一定的情況下,瞬時功率P值越大,輪緣驅動力F值就越大!而輪緣驅動力F越大,輪上扭矩也就越大!所以說功率的大小決定了輪上扭矩,輪上扭矩的大小決定加速度,和標定的最大扭矩沒什麼實際關係。。
引入公式2:F=M*A,F為輪緣驅動力、M為車子的重量、A為加速度。。
通過這個公式我們可以推斷出,車子的加速度與輪緣驅動力成正比(車重為衡量),輪緣驅動力F越大,加速度A就越大!所以我們將這個公式帶入“輪上扭矩公式”中即可得出。。
輪上扭矩=F*L=(車重*加速度)*輪胎半徑
現在很容易看出來輪上扭矩越大,車子的加速度也就越大,所以說輪上扭矩決定加速度的大小沒有問題,而實際上加速度的大小是由輪緣驅動力F來決定的,而輪緣驅動力F是由功率的大小決定的,推出功率大小決定加速度!寫的太複雜了,下面簡化一下。。
1.功率大小:決定輪緣驅動力F的大小!
2.輪緣驅動力F的大小:決定輪上扭矩、車子的加速度A的大小!
所以功率與輪上扭矩是成正比的關係,功率越大、輪上扭矩越大、加速度就越大!
非專業車評
按這個順序說吧:排量、扭矩、馬力、功率,因為馬力和功率比較抽象,所以放在最後說。
1、排量
活塞上止點到下止點之間的容積再乘以氣缸數就是排量。比如四缸發動機,一個氣缸容積為500ml,則排氣量為500*4=2000毫升,則排量就是2.0升。
一般情況下發動機排量計算出來後並不是整數,都會四捨五入後取整數。
一般車輛都會在車尾標註排氣量,比如1.6L、2.0L,這些都是自然吸氣,還有2.0T、1.8T,這都是渦輪增壓。
還有一些尾部帶有發動機獨有的技術,比如本田的2.4i-vtec
,乍一看挺邪乎,其實就是使用了本田i-vtec智能可變氣門正時系統的2.4升自然吸氣發動機。
不過也有例外的,比如大眾目前的新車都使用了新的表示方式,乍一看以為上圖的朗逸排量驚人,其實這個230只是代表了發動機的扭矩區間。
2、扭矩
扭矩指的是發動機曲軸輸出的扭轉力矩,可以簡單粗暴的理解為發動機有多大力氣。
3、馬力
馬力其實就是功率的一種表示方式,代表一秒鐘將75公斤物體提升1米所做的功。是由發明蒸汽機的瓦特提出來的,英文名稱HorsePower,簡稱HP,比如有些性能車發動機750HP,就是750馬力。1馬力=0.735千瓦。
4、功率
這值得討論,一直以來人們都在爭論,到底是扭矩決定加速性能還是功率決定加速性能。扭矩決定了車輪驅動車輛的力量,肯定是車輪驅動力越大,車輛前進的動力越大,但是加速並不是爬坡,想要更快的加速就必須在扭矩大的前提下發動機能更快的提高轉速,畢竟檔位固定的情況下車速取決於發動機轉速。如果你轉速提升太慢那麼扭矩再大也是白搭,最直接的例子就是柴油車了,動輒300多的扭矩,但是加速性比不過200多扭矩的汽油車。
但是在發動機機械結構參數一樣的前提下想要快速提升轉速還是取決於扭矩,扭矩越大發動機越容易克服外部阻力保證轉速的快速提升。為什麼要說在發動機機械結構一樣的前提下呢?因為不同的發動機曲軸回轉半徑以及缸徑衝程都不同,這些物理結構也影響著轉速提升的快慢。
說到這裡估計大家會認為:那不很明顯了,扭矩決定加速性能啊。別急,聽聽功率是怎麼說的:功率並不像扭矩那樣直觀,甚至算是比較抽象的概念,因此人們用扭矩和轉速的乘積作為功率,這麼一來鐵定是功率決定加速性了,雖然扭矩辛辛苦苦忙活著,到頭來功率舉著牌子:功率=扭矩*轉速,輕輕鬆鬆把成果的韭菜給割了。而且功率的簡單定義也足以讓扭矩心灰意冷:功率代表做功的快慢!人們都說了,代表快慢,加速不是做功麼,那麼功率大做功快,加速肯定快啊。
如果還不理解可以想象這樣的情況:同一輛車,發動機變速箱一切都相同,發動機在6000轉時扭矩為135牛米,假如刷完ECU後6000轉時扭矩增加到145牛米,你說誰提速更快?肯定是刷完ECU的145牛米啊,但是誰的功率更大,肯定也是後者了。所以說扭矩是在背後實實在在工作的,功率是人們發明出來表示扭矩做功速度的。
愛車大家說
兄弟,能問出這麼“硬核”的問題,說明你已經脫離一般的“鍵盤俠”,開始深入汽車內部的原理了。
作為畢業於汽車工程的扒哥來說,回答這道題再合適不過了。買車時,扭矩、馬力、功率、排量是重要參數,但他們之間沒啥太大關係。
先看四個參數分別是什麼。
1、首先看功率和馬力。功率是發動機單位時間內的功,它有兩種單位——馬力和千瓦,1馬力等於0.735千瓦。比如說一臺車的最大功率,可以說成100馬力,也可以說成73.5千瓦。
2、排量是發動機的氣缸容積,排量=氣缸數X氣缸容積。比如大眾EA888發動機,有4個氣缸,單個氣缸容積為0.5L,它的排量就是2.0L。不考慮其他因素時,排量越大,發動機動力性越強。
3、扭矩是發動機輸出的力矩,排量相同時,扭矩越大說明發動機性能越好。一般通俗來說,轎車的扭矩越大加速性(0-100加速)越好,純粹越野車的扭矩越大爬坡度越大,貨車扭矩越大車拉的重量越大。
再看四個參數的關係:
綜上所述,能看出四個參數的關係——馬力是功率的單位,而功率和扭矩都是檢驗一臺發動機性能的指標,無太大聯繫。
排量和功率、扭矩都有關係,但是在一臺車的性能指標中,它是一個比較“泛”的概念。在消費者的普遍認知中,排量越大動力也越強,但在如今小排量渦輪增壓當道、新技術層出不窮的時代,它更多的是反應一臺車的油耗水平。
買車時還應該看哪些性能參數
在扒哥看來,在中國汽車消費市場中,大家往往只關注一臺車的馬力和“零百”加速時間,而忽略了兩個重要參數——扭矩及最大轉速扭矩。
上文提到,一般來說轎車的扭矩越大,“零百”越快,油門響應也就更靈敏,更有駕駛樂趣,所以最大扭矩轉速就成了重中之重。根據此,咱們以1.4T高爾夫和1.6L軒逸為例,比較一下最大扭矩轉速的重要性。
先看1.4T高爾夫,它的最大功率為150匹馬力,最大扭矩250牛·米,最大扭矩轉速為1750-3000轉。由此可看出,這臺車起步時稍踩油門(1750轉),就能獲得最大輸出扭矩,並且一直到3000轉才開始減弱,說明這是一臺注重前段爆發力,兼顧燃油經濟性的車,比較有起步推背感和駕駛樂趣。
再看1.8L的軒逸,其最大功率為139匹馬力,最大扭矩為174牛·米,最大扭矩轉速為4000轉,雖然馬力和高爾夫相近,但是扭矩及最大扭矩轉速相差很遠。這就導致了想要在軒逸上獲得起步推背感,需要深踩油門維持在4000轉。並且由於最大扭矩轉速太高,導致這臺車的油門響應不夠靈敏和迅速,比較“慢熱”。所以由此看來,這臺車起步很肉,更偏向於舒適性和經濟性。
綜合來看
一臺車是否有駕駛樂趣,不能只看它的排量、功率、扭矩,還需要看它的最大扭矩轉速,以及整臺車的底盤、懸架、變速箱的調校。扒哥在此不由感嘆,造一臺好車真是太難了。
汽車00扒
對於一輛傳統的汽油車來說,三大件,亦就是發動機、變速箱、底盤三大件是汽油車中最為重要的部件,亦是消費者們日常比較少接觸、瞭解較為淺顯的三大部件。在本篇文章中,我們就來著重講講發動機這一部分,講講發動機的扭矩、馬力、功率、排量都分別代表什麼,又有著什麼樣的關係。
扭矩:發動機的扭矩就是從曲軸端輸出的力矩,單位牛米。
馬力:一種用以計量功率的單位,單位匹,可利用公式與功率之間進行轉換。
功率:發動機的功率就是單位時間內所做的功的大小,簡單來說就是描述做工的快慢,單位千瓦。
排量:活塞從上止點到下止點之間的工作容積稱為氣缸排量,氣缸排量×氣缸數即可得出排量。
簡單瞭解完發動機的扭矩、馬力、功率、排量等含義後,我們再來說說它們之間的關係。有這麼一條公式:功率=扭矩×轉速,這條公式就很好的表達了扭矩和功率之間的關係。此外,1千瓦=1.36匹,也就是1千瓦的功率=1.36匹的馬力,理解了這個也就理解了馬力與功率之間關係以及馬力與扭矩之間的關係。最後,一般來說,排量越大,發動機的扭矩輸出以及功率輸出也就越大。
小結:總的來說,以上幾個參數對於發動機本身而言是十分重要的,也是衡量發動機的幾個重要性指標。但需要注意的是,這些參數並不能直接代表車輛的性能等層面,車輛的性能還會受到傳動效率、重量、風阻等等其他因素影響。
大搜車家選
馬力跟功率是相同單位不同叫法,指得都是發動機的熱效應,升功率越高,熱效應越好。
扭矩,指的是發動機通過變速器對輪胎力臂使勁的大小,跟齒輪比有關。廠家根據車型不同的需要而針對性的設置車輪的扭矩,比如越野車、載貨車,扭矩相對較大,乘用車,扭矩相對較小。
排量,指的是發動機汽缸的容量,排量越大,功率越高。
三者間的關係:
排量≈動力≈平順(發動機一般來說,排量越大,汽缸越多,平順性較好;汽缸越少,為求榨取動力,發動機的振動頻率越大)。
馬力和功率,很大程度取決於排量,當然,各廠家的相同排量的發動機,因為設計和工藝,各有大小,馬力(功率)≈動力。
至於扭矩,只不過是廠家因應不同車種的不同需求而設計的齒輪比,拖拉機的扭矩就很大,那是拖拉機的工作需求,但極速卻不高,因為它基本每個檔位都必須首先考慮扭矩,除了最高檔才考慮速度。
速度跟扭矩是個死對頭,在相同馬力(功率)的前提下,變速箱的齒輪比決定車輛各檔位要求的重點是速度還是扭矩。
以上為汽車的馬力(功率)、扭矩和排量的簡單理解,再複雜點,恐怕得理解為專業知識了。
粵足球點評
我們在選車、買車時,在瞭解相關參數配置時中會經常看到幾個數據,馬力、功率、扭矩跟排量。那麼,它們分別代表什麼意思呢?馬力,扭矩還有排量他們之間到底有什麼關係?那麼今天我就用一個形象的方法跟大家描述一下這個問題。
一、馬力。
我們中國人有一句古話:路遙知馬力,日久見人心。有趣的是,汽車名詞參數的馬力類似這個意思。1765年,英國人瓦特發明了世界上第一臺蒸汽機,從此,人類進入了"蒸汽時代"。蒸汽機的實際應用,最早是在煤礦上開始的。一家煤礦礦主,想用蒸汽機來代替馬匹提水,就向瓦特定購了一臺蒸汔機。瓦特為了設計製造這樣的"機械馬",便測量了一匹健壯的馬的功率,結果是這匹馬能把70kg重的水用1m/s的速度向上拉起來,也就是說這匹馬的功率是70kg.m/s,瓦特根據這個功率製造出功率為75kgm/s的蒸汽機,並把這種蒸汽機的功率稱作 一"馬力"。這就是"馬力"名稱的由來。
二、功率。
功率是指物體在單位時間內所做的功,即功率是表示做功快慢的物理量。功率越大轉速越高,汽車的最高速度也越高,常用最大功率來描述汽車的動力性能。最大功率一般用馬力 (PS)或千瓦(kw)來表示,1馬力等於0.735千瓦。通俗的說,汽車功率大小就好比看驢一天能磨多少糧食,類似的汽車功率越大,單位之時間做功越多。
三、扭矩。
在物理學中,扭矩就是力矩的大小,等於力和力臂的乘積,國際單位是牛米。其實簡單點、不那麼嚴謹點說就是力。有力才能推動車輛前進,而扭矩的大小就好比是看驢能拉動多大的磨,是隻能磨磨豆漿呢?還是能拉動很大的碾子?
四、排量
排量的定義:活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為氣缸排量,如果發動機有若干個氣缸,所有氣缸工作容積之和稱為發動機排量。排量的單位用的就是體積單位:升(L)。
五、轉速
發動機轉速就是指發動機在單位時間內轉過的圈數。轉速的單位是轉/分(r/min)。
驢拉磨的例子裡,可以理解為單位時間內驢轉過的圈數,轉圈越快,幹活越快。
就好比兩頭驢在相同的轉速下,勁大的可以拉動更大的磨,可以磨更多的糧食,效率也就越高。
弄清了概念,再來看看它們之間的聯繫:
也就是功率和扭矩以及轉速的關係啦:功率=扭矩*轉速。當然還會有一個換算係數在前面。
總結一下,朋友們以後再看到這些參數時,只要記住,排量越大,功率越大,汽車的馬力越大。相同轉速下,扭矩越大,功率越高。而在相同扭矩下,轉速越高,功率越大。
AUTO航車論
這裡是汽車00扒,為您解決汽車問題
先直接回答您的問題,排量和扭矩及功率這三者間不存在什麼必然的聯繫,也不是如其他回答一般的正相關,這幾個數據只是代表著車不同維度的性能指數而已,我們來一個個具體解釋。
首先談談馬力和功率,其實這兩個在本質上是一回事,只不過是兩種不同的計量單位。馬力是英制計量單位,是當年瓦特發明蒸汽機後提出的計量單位;而功率則是國際標準單位,表現的是做工快慢,功率越大轉速越高,汽車的最高時速也就越高。兩者的換算關係為1馬力=0.735千瓦,新車一般都會標出最大馬力,讓最高時速的數值好看一些。
對車而言,扭矩是評價一款車性能的主要參數之一。對那些喜歡“速度與激情”的車友來說,扭矩大小尤為重要,它代表的是汽車的加速度,扭矩平臺範圍越大,汽車的加速性可能也就越好,它影響著汽車0-100km/h的加速時間,開車時能否一腳油門就享受到那種推背感也是受它影響。
至於標定扭矩、輪上扭矩這種概念,理解起來比較麻煩,對於大部分用戶來說並沒有什麼實際意義。您只需要認準,一臺發動機能夠在較低轉速時達到最大扭矩,最大功率出現在較大轉速,這就是一臺合格的發動機。
而所謂排量,即活塞從上止點移動到下止點所通過的工作容積稱為氣缸排量,所有氣缸排量之和稱為發動機排量。通常排量大的車,單位時間內發動機所釋放的能量大,就使得車的動力性更好。但這並不能說明排量小的車其扭矩、功率就會比排量大的低,這幾個參數之間的影響因素太多,發動機的調教、發動機升功率、發動機的技術等都是很關鍵的影響因素。比方說,高爾夫1.4TEA211發動機的最大馬力是150匹,而1.6L的卡羅拉的最大馬力為122匹,高爾夫的排量小但功率反而更大,動力更足,不僅是因為兩個車型在渦輪增壓和自然吸氣上的選擇的不同,還有在發動機調校水平的差距。
如果存在一臺車,除了排量、功率、扭矩外所有的因素都一樣(即純理論環境),在這種情況下,排量與功率、扭矩是正相關,即排量越大,扭矩越大,汽車的功率越大,否則拋開發動機技術、調校等多種因素只談關係,都是耍流氓。
當代轍學
首先來給大家舉個例子:
有一百塊磚頭,要從甲地搬到乙地。如果每次搬一塊,可以每分鐘往返一次;每次搬兩塊,兩分鐘往返一次;每次搬五塊,五分鐘往返一次......每次搬五十塊,需要五十分鐘往返一次;當然,如果你是一個大力士,非要一次就把一百塊磚頭全部搬走,那麼你就要一百分鐘才能往返一次。
這個例子與汽車的功率和扭矩有什麼關係呢?
大家記住,談到發動機的功率和扭矩,一定要與發動機的轉速聯繫在一起。拋開轉速談功率和扭矩是沒有意義的。
在上面的例子中,這一百塊磚頭,你可以把它看做是發動機的功率;每次能搬多少塊磚,可以把它看做是發動機的扭矩;往返多少次,可以看做是發動機的轉速。這樣,你就看出門道了吧:
發動機功率=扭矩*轉速
對功率和扭矩有了初步的印象,接下來我們就來說說它們的具體含義。
發動機功率功率是指物體在單位時間內所做的功。是表示物體做功快慢的物理量。功率越大轉速越高,汽車的最高速度也越高,常用最大功率來描述汽車的動力性能。最大功率一般用公制馬力(PS)或千瓦(kW)來表示。
汽車發動機額定功率簡單可理解為汽車生產廠商在理想狀態下測得發動機功率,一般指的是發動機最大功率。最大功率的標註會同時標註相應的發動機轉速。而發動機銘牌上標明的功率及相應轉速則稱為額定功率和額定轉速。
需要注意的是,發動機額定功率和發動機淨功率是有區別的,後者可以簡單理解為“發動機最大功率”減去“車輛本身因動力傳輸和部件損耗等因素消耗掉的功率”就是發動機淨功率。實際有效功率數字總是小於規定值,是因為發動機內部摩擦損耗和帶動其他機器會損失了一定功率。
最大功率大小主要取決於發動機氣缸排量的大小,燃燒的燃料量和發動機的轉速。功率值永遠分發動機轉速結合在一起,表明是在該轉速下所發出的功率。
在這裡,功率的單位有兩種,馬力和千瓦。
千瓦是國際單位,在正規的技術文件中都以千瓦作為發動機功率單位;而馬力又分為英制馬力(hp)和公制馬力(ps)。 它們有以下換算關係:
1hp=0.746kw
1ps=0.735kw
1hp=1.014966ps
要想在日常生活中體驗1馬力的大小很簡單,你可以負重10Kg,在13s內跑完100m,你就相當於具備1馬力的的功率了。
同一臺發動機,用馬力來標註時,數據就會顯得大一些。所以現在有些汽車廠家在宣傳時經常說我的發動機馬力有一百多,其實換算成功率也就是七八十千瓦,一點都不高,但是很能迷惑人。
最大功率轉速最大功率轉速是指發動機輸出最大功率對應的曲軸轉速。
發動機的輸出功率同轉速關係很大,隨著轉速的增加,發動機的功率也相應提高,但是到了一定的轉速以後,功率反而呈下降趨勢。一般在汽車使用說明中最高輸出功率用每分鐘轉速來表示(r/min),如100ps/5000r/min,即在每分鐘5000轉時最高輸出功率100馬力。同時,發動機最大功率時對應的轉速,基本上就是發動機的最高轉速。轎車或者客車發動機最大功率時的轉速要高於載貨汽車,以便適應其高速行駛的需要。
不同發動機的最大功率轉速是不同的。一般汽油發動機最大功率轉速在5000-8000r/min,而柴油發動機的轉速要低一點,在3000-5000r/min。
發動機扭矩扭矩是使物體發生轉動的力,在物理學中就是力矩的大小,等於力和力臂的乘積,國際單位是牛米N.m
發動機扭矩是如何產生的?
在活塞發動機中,活塞做往復運動,曲軸做旋轉運動,他們之間由連桿相連。在做功衝程我們可以發現,其實可以把連桿和曲軸的連接軸中心到曲軸旋轉中心的距離看做是力臂,這樣以來就很容易理解扭矩是怎樣產生的了,跟我們平時擰螺母是一個原理。氣缸做工向下運動就是力,力經過連桿施加到曲軸上,驅動曲軸旋轉,也就成了我們所說的扭矩。
扭矩是指發動機運轉時從曲軸端輸出的平均力矩,是發動機性能的一個重要參數,它反映了汽車在一定範圍內的負載能力。在功率固定的條件下它與發動機轉速成反比關係,轉速越快扭矩越小,反之越大。扭矩越大,發動機輸出的“勁”越大,曲軸轉速的變化也越快,汽車的爬坡能力、加速性也越好。
在某些場合扭矩能真正反映出汽車的“本色”,例如啟動時或在山區行駛時,扭矩越高汽車運行的反應便越好。以同類型發動機轎車做比較,扭矩輸出愈大承載量愈大,加速性能愈好,爬坡力愈強,換擋次數愈少,對汽車的磨損也會相對減少。尤其在轎車零速啟動時,更顯示出扭矩高者提升速度快的優越性
發動機通過飛輪對外輸出的扭矩稱為有效扭矩,它的最大值就是發動機的最大扭矩。最大扭矩決定著車的提速性能,特別是低速時的加速性。最大扭矩一般出現在發動機的中、低轉速的範圍,隨著轉速的提高扭矩反而下降。
發動機的扭距跟發動機的調校有關,包括進氣系統、供油系統和點火系統。但事實上最大的關係就是發動機的排量還有活塞行程的大小。
最大扭矩轉速最大扭矩轉速是指發動機輸出最大扭矩對應的曲軸轉速。同發動機的功率輸出一樣,扭矩輸出也是一個類似山峰式的曲線圖,先升高再降低,因而也就存在最大扭矩對應的轉速。當然,這也不是絕對,渦輪發動機由於先天的優勢,發動機的最大扭矩輸出變得平緩了很多,因而最大扭矩轉速對應的不是一個轉速,而是一個速度區間。這個區間就是在標出最大扭矩時給出的轉速或轉速區間。
發動機扭矩、功率和轉速之間的關係通過P=F·s/t這個公式我們已經能夠得出扭矩和功率的關係了,這個公式中的F就是力,簡單說就是扭矩,s/t可理解為轉速,所以功率就是扭矩和轉速的乘積。
P=M*n/9550
其實,發動機的功率是一個計算值,並不能直接測得,而發動機的扭矩與轉速是可以直接測量的,將各個轉速下的扭矩與轉速相乘,就得到了發動機在各種轉速下的功率。如果用圖表示,就可以得到發動機的特性曲線圖。
發動機外特性曲線
發動機的功率和扭矩是如何調出來的?現在的發動機,燃油供給普遍使用了電控燃油噴射系統,空氣供給普遍使用可變氣門正時系統和渦輪增壓系統,在這種情況下,調整發動機的功率和扭矩就是一件很簡單的事了。
發動機組裝完成後,要由電控系統了控制它的工作,其實就是控制進入發動機的空氣量和燃油的噴射量,只要改變著兩個參數,發動機的功率和扭矩就會改變(當然是在一定範圍內的改變)。
之前我曾經說過,讓發動機多噴油是一件很簡單的事,而讓發動機進更多的空氣是很困難的。可變氣門正時技術和渦輪增壓技術的使用,控制發動機的進氣量也變得更容易了。所以,只要改變發動機電控單元內部的控制程序,調整發動機在各個不同轉速下的進氣量與燃油噴射量,發動機的功率和扭矩就會隨之而改變,這就是汽車改裝時刷電腦提高發動機動力的原理。
發動機最大功率和扭矩越高,代表最大能力越強!但並不代表越大就一定越好,因為我們用車過程其實基本用不到最大功率,最大扭矩也只是在急加速時才會用到。平時我們更多的在用中低功率、扭矩區域。
如何比較不同發動機功率與扭矩的大小?有些人在購買汽車時,最喜歡看發動機的功率和扭矩數值,然後再與其它車型相比較,如果數值大,就認為這種車型的動力性好。其實這樣比較毫無道理的。發動機的動力性是由多種因素決定的,發動機的功率與扭矩,要經過變速箱和驅動橋的變速增扭後再傳到車輪上,驅動車輪滾動的。最終驅動車輪的力才是決定汽車動力性的主要因素。
發動機的排氣量越大,發動機功率就越大嗎?
還有些人認為,發動機的排量大,發動機的功率和扭矩就大。這也是沒有道理的,且不說現在渦輪增壓技術的使用,使小排量發動機能發出大馬力,即使是同樣自然進氣的發動機,排量也不是發動機功率和扭矩的決定因素。比如:
例如以排量比較,甲車是2.0升發動機最大功率是97千瓦,乙車是2.2升發動機最大功率可能只有79千瓦。同樣,有些車排量相同,同是2.0升發動機但輸出功率卻不一樣。
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第一,發動機的技術與效率。現在發動機的效率要高於十幾年前的發動機,發動機的效率高,自然就可以發出更大的功率;特別是現在增壓發動機的使用,小排量的發動機可以發出很大的功率,遠遠超過同排量的自然吸氣發動機;
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第二,發動機的性能取向不同。有些發動機注重的是低速性能,而有些發動機注重的是高速性能。比如柴油機,低速的扭矩很大,但是由於轉速不高,所以功率並不高;而轎車使用的汽油機,注重的是高速性能,要在很高的轉速下才能發出比較大的扭矩,所以功率就很高。
那麼到底該如何看發動機的扭矩和功率呢?在日常駕駛中還是大扭矩更實用,因為扭矩大代表加速快,而最大功率只在最高轉速輸出,平時很少會用到。大扭矩也不一定是經常能用到,除非你經常全油門起步。所以說判斷一輛車的動力是否夠用,最簡單的方法還是要親自試駕一下,僅看參數是不行的。
老侯解車
很多朋友在購車時候都會聽到扭矩、馬力、功率和排量這四個概念,如果對於車輛不瞭解,很容易就會混淆這四個概念,彈哥就給各位朋友梳理一下這四個概念。
首先其實上馬力和功率是一個意思,只不過是計量換算單位不一樣而已。功率是國際通用單位,而馬力則是英制單位。至於扭矩和功率是什麼關係呢。功率=扭矩*轉速,在功率一定的情況下,扭矩和轉速就成反比。
這樣我們也比較好理解,為什麼在我們爬坡時候,我們要選擇低速,因為這樣扭矩就比較大,我們才可以爬坡。同時按理論上來說,扭矩越大,加速能力就越強,我們所能體會到的推背感就會越強烈。
至於排量,指的就是發動機的氣缸容積。排量和馬力、功率以及扭矩都是正相關關係。排量越大,做工時候的爆能就越大,馬力、功率以及扭矩也更大。