也谈谈扭矩和功率 – 理论和实际应用。

坛上不少扭矩和功率的讨论。也分享我的一些看法。我觉得有些结论过于绝对。其实要证明一个结论不对,很简单,只要举出一个例子,结论不成立,就行了。

首先要说的是,不少讨论让我觉得不少人认为扭矩和功率没关系一样。这是错的。我们都知道:功率=扭矩×发动机转速/5252. 功率要大,就要提高发动机的 扭矩 和转速。发动机的扭矩大,在同样的转速下,功率就大。所以扭矩和功率不是互相独立的,是互相有联系的, 是分不开的。如果说“车只要功率大就好,扭矩没关系”。太绝对,是不全面的,也有点自相矛盾的。

车加速时,发动机的扭矩和功率哪个更重要?我说都重要。不然,车厂为什么要提供发动机的扭矩和功率参数呢? Marketing 以外,扭矩和功率能让我们更了解发动机的性能。具体地回答,那要看你为什么问这个问题?

如果是从理论上讲,功率更重要,一个300 HP的发动机 在同样的时间里,做的功是一个150 HP的发动机的两倍。把车从静止加到一定速度就是一个做功的过程。车的功率大,做功就快,车加速就快。车的扭矩区别不重要。

如果你是想买辆加速快的车,一辆车马力大,一辆车扭矩大,不能说因为车的功率对加速更重要马力大的车就加速快。车厂宣传的马力,扭矩都是在车的某个转速下的。并不能完全决定车的加速性能。

虽然理论上讲,功率对车的加速更重要,但这并不是说扭矩不重要,因为理论和实际应用是有差别的。

举个极端的例子。发动机1 有扭矩1 lb.ft, 发动机2 有 30 lb.ft. 理论上讲,发动机1要想有和发动机2一样的功率,发动机1只要转发动机2转速的 30 倍就行了。如果发动机2 是2000 RPM, 发动机1的转速得要60000 RPM. 显然不现实。即使这样的发动机/变速箱做出来了,成本也会太高。所以,不能说扭矩不重要。

再看一个实际的例子。发动机1有350 lb.ft 在3001 RPM,产生200 HP. 发动机2有150 lb.ft 在7002 RPM, 也产生200 HP. 你买哪辆? 我买第一辆。理论上讲,两车都产生200 HP,一样的。但车1是在 3001 RPM, 车2是在 7002 RPM. 实际就有区别了。在 3001 RPM, 车1 会省油,多数人开车发动机在2000-4000 RPM 之间,在多数驾驶情况下,你得到了200 HP. 车也会安静。车2会费油,因为发动机在 7000 RPM,发动机,变速箱的效率会低一些(能量是速度的平方)。而且除了赛车,谁会在街上,Highway开车让车发动机总在 7000RPM?在多数驾驶情况下,你得不到200 HP。所以遇到个上坡,超速,就得换低档。够忙活的。在7000RPM,车也会很吵。 我也开过1.8 L 4 缸小车,开到85-90 迈的时候,发动机的噪音和坐飞机差不多。

其实,在发动机的设计,测试中,扭矩远比功率重要。功率是“虚“的,是算出来的,是没法直接设计的,也测不到的。发动机的大小,冲程长度,压缩比。。直接决定了发动机的扭矩,从而功率。发动机的性能是用Dynamometer测的。Dynamometer量的是发动机在每一个 RPM下的扭矩。然后用 功率=扭矩×发动机转速/5252算出发动机的功率。把发动机的功率和扭矩在每一个 RPM 下的数据划在一张图上,就是所谓的Dynosheet。

再举一个例子说明不是发动机马力大,加速就快。比较两辆车,车重变速箱一样,只是发动机不同。发动机idle在 1000 RPM。车一的发动机一直有 300 HP在1000-5000 RPM 之间,车二的发动机有100-350 HP(线性)在1000-5000 RPM. 理论上讲,(车厂也这样做广告)车二有 350 HP,车1有 300 HP,哪辆车能有更好的 0 -65 MPH ?

来看车的加速过程。起点是车静止,发动机idle在 1000 RPM。变速箱挂一挡。车的发动机转速从1000 RPM 增加到 5000 RPM,在这个过程 中,在1000 到 4200 RPM 广阔的转速内,车一输出的功率超过车二。特别是低RPM时。只在4200 – 5000 RPM低于车二。所以在两辆车的发动机转速都达到5000 RPM时,车一输出的总功率超过车二,也就是说,车一这时的速度超过车二。

这时换二档,车的发动机转速从5000 RPM 降到 2500 RPM,重复一档的过程,在两辆车的发动机转速又都达到5000 RPM时,这一档车一输出的总功率超过车二。换三档。。。

综合上面的过程,车一能有更好的 0 -65 MPH 。车二也有可能有更好的 0 -65 MPH。那就是设计一个变速箱,让车二的发动机的转速在车的加速过程中,尽量多的在4200-5000 RPM之间。但因为RPM的范围只有 800RPM (5000-4200),而车的速度是在0-65 MPH之间,那得要多少级变速啊?级太多也不好,换档的过程中,发动机能量传不到车轮上,影响车的加速。

所以,Dynosheet 是车发动机性能的最好数据。定出你开车时发动机经常在的RPM的范围,找到功率曲线,在你车的RPM的范围内,功率曲线下,面积越大,越好。这就是为什么载重汽车低RPM扭矩大(就是功率大),因为载重汽车一般开得慢 (低RPM比较重要)。

所有跟帖: 

说得不错 -MoonRiverMe- 给 MoonRiverMe 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/14/2013 postreply 19:40:10

分析得有道理。当然,马力和扭力的实际功率输出还离不开设计合理并与之匹配的变速箱。 -HuangPu68- 给 HuangPu68 发送悄悄话 (0 bytes) () 09/14/2013 postreply 21:30:49

思慮混亂,抓不到重點,當成文章欣賞欣賞就好 -khyang86- 给 khyang86 发送悄悄话 (392 bytes) () 09/15/2013 postreply 07:40:27

自觉思路挺清晰的。看来我们没有Connect. -southmountainer- 给 southmountainer 发送悄悄话 (3407 bytes) () 09/15/2013 postreply 12:29:45

加上图表,清楚多了,所以日车所谓的大马力都是6000转上获得的 -胡二刀- 给 胡二刀 发送悄悄话 (180 bytes) () 11/27/2013 postreply 19:04:05

哪里可以找到车子的dynosheet? -sneezy888- 给 sneezy888 发送悄悄话 (0 bytes) () 11/07/2013 postreply 13:42:20

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