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马力和扭矩哪一个最能说明汽车的性能?

马力和扭矩哪一个最能说明汽车的性能?很多改装车友说“起步靠扭力,加速靠马力”,也有的人说“马力大代表极速高,扭力大代表加速好”····这里的“扭力”就是指扭矩,从力学的角度来讲,扭力是一种错误的称呼,坊间之所以流传,算是以讹传讹。扭矩的定义是「垂直方向的力乘上与旋转中心的距离」,公制单位为牛顿-米(N-m),除以重力加速度之后,单位可换算成国人熟悉的公斤-米(kg-m)。

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由发动机马力-扭力输出曲线图可发现,在每一个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。举例而言,一 部1.6升的引擎大约可发挥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公分,则经由车轮所发挥的推进力量为15/0.41=36.6公斤的力量(事实上公斤并不是力量的单位,而是重量的单位,须乘以重力加速度值9.8才是力的标准单位牛顿。

 36公斤的力量怎么推动一吨的车重呢?而且动辄数千转的引擎转速更不可能直接成为轮胎转速,否则车子不就飞起来了?幸好人类发明了“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,这个比例就是汽车改装中常听到的“齿轮比”。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;但是扭矩反而放大三倍,成为60kg-m。这就是引擎扭矩经由变速箱可降低转速并放大扭矩的基本原理。在汽车上,引擎输出动力至轮胎共经过两次扭矩的放大,第一次由变速箱的档位作用而产生,第二次则因最终齿轮比(或称最终传动比),即汽车改装技师口中常称道的“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。

 马力即引擎的功率,功率是由扭矩计算出来的,而计算的公式相当简单:功率(W)π× 扭矩(N-m)×转速(rpm)/60,简化计算后成为:功率(KW)=扭矩(N-m) ×转速(rpm)/9549。讲到马力,有两个标准即英制的HP与公制的PS,1HP=746W,1PS=735W。

上述获得的马力与功率换算方式代入功率与扭矩的换算公式,并且将扭矩的单位换算为大家熟悉的kg-m之后,可得下列结果: 

英制马力hp=扭力(kg-m)×引擎转速(rpm)/727 

公制马力PS =扭力(kg-m)×引擎转速(rpm)/716

知道这些公式之后有什么用呢?从“马力hp=扭力×转速/727”看来, 如果能增加引擎转速,扭力不变的情况下,便能增加马力。例如若能将发动机转速从6000rpm增加到8000rpm,相当于提升了33%,但因为凸轮轴的限制使得8000rpm时的扭力下降了10%,仍能使马力增加19.7%,这说明了时下的改装ECU为何能在解除断油后大幅增加马力。让我们从另外一个角度来想:如果在同样的转速下,增加20匹马力,代表能增加多少推力呢?以最大扭力点发挥于5000rpm的情况下,将公式稍微变换一下,可发现增加的扭力=20hp×727/ 5000rpm=2.9kgm。对于一吨重的车身而言,影响似乎也不怎么大。所以说,只能增加几个HP的汽车改装产品,到底值得花多少钱去装备,值得思量。

 到底大马力的车子跑得快,还是大扭力的车子跑得快?从公式可以知 道大马力的原因是“高转速的时候仍保有高扭力数值”,也就是说要有大马力,不只是低转速的扭力要好,连高转速的扭力都得持续 ,这表示扭力与马力的争论根本是多余的,只要能做到高马力,除了表示各转速区域的扭力都很大之外,更代表材料技术的优越性,将活塞、进排气阀门的材质与重量予以强化与轻量化,才能将引擎转速提高。

关键字: 汽车 改装 马力 扭矩
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