“馬力”“千瓦”和“扭矩”究竟是啥(中)

評價一款車有一個重要數據,就是扭矩

昨天聊了關於功率的兩個計量單位“馬力”和“千瓦”,今天咱們就來說說“扭矩”。

這個為啥要分開說呢~一是因為“扭矩”不是表示功率的單位,很有必要和表示功率的單位“馬力”與“千瓦”分開來闡述。第二呢,“扭矩”確實太難了~真的好難~不得不單開一篇重點講解。

“扭矩”是什麼,咱們先來一段教科書式的解釋:扭矩(Torque,也稱為轉矩,國內更喜歡叫做扭力)在物理學中就是使物體發生轉動的特殊的力矩。等於力和力臂的乘積,國際單位是牛米(N·m),英聯邦國家喜歡用磅英尺(lb-ft)來計量。

好,現在我好好說人話····扭矩嘛 ,其實就是使物體轉動的力量,比如發動機工作曲軸轉動,再比如傳動軸轉動,車輪轉動。只要是驅使物體轉動的力量就行。為什麼計算的時候還要乘力臂呢,因為啊,最終驅使物體轉動的力可能和最初所發的力不一樣,比如用扳手擰很緊的螺絲釘,通過長長的力臂傳導給螺絲釘的力,遠比你手臂所發出的力要大的多~

“馬力”“千瓦”和“扭矩”究竟是啥(中)

手發力,通過扳手這個力臂放大力量,最終旋轉這個螺絲。

現在對扭矩的概念有一點點明白了吧~

那麼扭矩對車輛而言有什麼意義呢?其實扭矩是非常重要的一個指標,對於轎車或跑車而言,扭矩越大加速性越好;對於越野車,扭矩越大其爬坡度越大;對於貨車而言,扭矩越大,車拉的重量越大。比較片面的說,車子的扭矩越大就越好,在行駛的時候也是這樣,在排量相同的情況下,扭矩越大說明發動機越好。在開車的時候就會感覺車子隨心所欲,想加速就可加速,“貼背感”很好。扭矩是評價一款車性能的主要參數之一。評價一款車有一個重要數據,就是該車在0-100公里/小時的加速時間。而這個加速時間就取決於汽車發動機的扭矩。

“馬力”“千瓦”和“扭矩”究竟是啥(中)

氣缸裡的燃油與空氣混合物的燃燒爆炸,推動活塞,最終帶動曲軸轉動,形成扭矩。

現在是不是更加清晰一點了,那麼我再用更簡單方式描述一下扭矩,把它理解成車輪子只轉一圈的力量。試想大家都騎自行車爬一個坡,有的力氣小的要提前猛踩衝刺一長段才能衝上高坡,但是有力氣大腿粗的兄弟們,直接到坡下才猛發力只踩一鐙子就爬上高坡了。這個前者就是扭矩小,因為車輪子每轉一圈的力量小,需要助跑很久才能積蓄到需要的力量。而後者扭矩大,車輪子每轉一圈的力量都很大。現在會不會有豁然開朗的感覺~

所以從某種角度來說直線加速賽,比的就是扭矩。扭矩大就是王道,不過呢扭矩大也不好操控,一腳油,沒等你明白過來,車子就沖溝裡了。不然哪裡來的“直線王,彎道亡”的說法。

“馬力”“千瓦”和“扭矩”究竟是啥(中)

其實在汽車動力的傳遞中,大都是旋轉的力量,基本上全是扭矩的體現。

下面高能了~連我自己都覺難~

就說這個扭矩的計量單位牛米吧,牛就是牛頓,米就是每米,米好理解,牛頓是啥,一頭牛吃一頓?可真是好胃口。牛頓呢,其實是個很小力學單位,一牛頓是0.102公斤,一公斤是9.8牛頓。其實沒多大力量。以攬勝來舉例,就跟昨天例子一樣吧,2018款5.0V8汽油發動的攬勝,最大功率是386千瓦/525馬力,他的最大扭矩是625牛米,合下來才63.75公斤啊!這樣的力量怎麼能拖動幾噸的重量啊~!

“馬力”“千瓦”和“扭矩”究竟是啥(中)

小齒輪高速旋轉,帶動大齒輪慢速旋轉,但是放大了力量,而齒輪的半徑就是力臂。

這又要從發動機開始講起,發動機活塞運動帶動曲軸轉動,其實是非常快的,我們有時說轉速,幾千轉,其實就是說的這個轉速。那麼曲軸旋轉的扭矩其實是要經過放大的,不過這個放大是有代價的,就是降低轉速,所以最終車輪並沒有像發動機那樣高速旋轉。引擎釋放出的扭力先經過變速箱作“可調”的扭矩放大(或在超比擋時縮小)再傳到終傳(尾牙)裡作進一步的放大(同時轉速進一步降低),最後通過輪胎將驅動力釋放出來。我們做個最簡單的計算,假設一輛車的1擋齒比(齒輪的齒數比,本質就是齒輪的半徑比)是3,尾牙為4,輪胎半徑為0.3米,原扭矩是200Nm的話,最後在輪軸的扭力就變成200×3×4=2400Nm(設傳動效率為100%),再除以輪胎半徑0.3米後,輪胎與地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m=8000N,即800公斤力的驅動力,這就足以驅動汽車了。不過事實上,這個過程要複雜很多,而且放大率要高很多。不過呢,和我們之前討論汽油柴油燃燒值的時候說過的一樣,這些力量在傳導過程中也會損耗,若論及機械效率,每經過一個齒輪傳輸,都會產生一次動力損耗,手動變速箱的機械效率約在95%左右,自動變速箱比較慘,約剩88%左右。這也是手動擋更有樂趣的原因之一。

“馬力”“千瓦”和“扭矩”究竟是啥(中)

轉速換力量的例子,釣魚愛好者都體驗過,不用太大力就能拖起大魚,只是手要轉的飛快!

現在大家應該明白了關於扭矩的基本含義,今天就到這裡了,這樣的高密度知識內容,一次不易太多。

明天我好好給大家分析,“馬力”與“扭矩”在車輛上的實際表現,與相互的關係。


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