发动机的马力和扭矩到底说明了什么（图文并茂）

花匠鱼

原创：AmericanMuscle◎6park.com

前言
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1． 本文送给各位爱车的朋友
2． 本文的分析只针对自然吸气机，所有涡轮/机械增压由于强制吸气系统的引入导致本文的内容无法一一对应(扭矩和马力曲线被人为扭曲)。不过一些基本原理还是相同的，请耐心阅读
3． 本文的公式单位是美英制，我已提供换算公制的在线工具，另请注意加速度(acceleration)和速度(speed) 的区别，高中物理的力学有详细的解释。
4． 机械汽车和我的主修无关，本文是反复搜索和筛选网文的总结，我无法保证其完全正确。如果发现错漏，请回贴指正。一起学习提高。谢谢
5． 不罗嗦了，大家看吧
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以上 by SDX@powerapple.com

正文
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1/。扭矩和马力是一对相互关联的物理度量，是发动机素质的表现。

A/. 扭矩: how hard you may pull your car. 车子加速能力的指标

在某个特定转速时，发动机输出的扭矩值反应了在那个特定转速下的汽车加速能力大小(就那一瞬间)；连接N多个这样的点连成一线(曲线)，就可以获得在 那N个点对应的转速范围内汽车加速能力的变化。可以说发动机的扭矩曲线就是用来描述车子加速能力的变化过程的。

汽车的加速能力的强弱和发动机的扭矩曲线是完全对应的(加速度不是速度)。所以当发动机的转速高于扭矩峰值的转速后，车速仍然在提高，但特征是车速提得没有在扭矩峰值时的转速那么快(每个时间单元内，速度增加得慢了) ，反应在时速表上就是速度升得慢了。


例图: 图示发动机的扭矩为60ft.lb 在800转怠速
3500转产生200ft.lb 得峰值扭矩
之后扭矩一路下滑到7000转的红线时只产生80ft.lb的微弱扭矩
这里所有的数据是我根据经验举的，和真实情况有点出入，但不会影响解释问题。[/img]

[ 本帖最后由 myirene 于 2005-11-25 12:54 编辑 ]

花匠鱼

B/. 马力: how long you may pull your car. 表示发动机工作快慢的量度

决非表示加速度的指标, 但可以理解为是车子扭矩储量的指标，也可以看作是发动机的后劲的指标。其本质就是表示不同*转速*下的对应的扭矩大小。笼统的说大马力表示高转大扭矩(当然这个扭矩永远比最大扭矩小的)。

所以离开转速说马力是没有意义的。还要特别注意，不管马力有多大，那怕是一千五百马力的drag 车，她在马力峰值时产生的扭矩永远小于在扭矩峰值时的扭矩。所以比较两台发动机，只说马力不提峰值扭矩也是毫无意义的。这两点缺一不可。

电视，杂志里评论到车只说马力值，而不涉及扭矩和转速都应划归为以偏概全，why? Please read on!

马力由扭矩和发动机转速决定

horsepower = (torque * rpm)/5252


注:
1. rpm: revs per minute，发动机的每分钟转速
2. 公式中torque 的单位是磅*英尺，是美英制。其公制是牛顿*米
3. 公式中horsepower的单位是马力，是美英制。其公制是千瓦
4. 5252是常数，是由马力的定义及圆周运动决定的。请看这个连接http://auto.howstuffworks.com/question622.htm
5. 由于计算单位都是美英制，如想换算成公制请用下列两个网上工具
a. 马力
http://www.mr2ownersclub.com/converter.htm

b. 扭矩
http://www.bikez.com/conv/torque.php

例图二: 在图一的基础添上马力线，单位是hp.
800转怠速的功率是9.1hp
7000转的红线功率是106.6hp
4500转的扭矩是170ft.lb, 对应的马力是145.6hp.(4500和170是我假设的数据，145.6是更据上述公式算出的结果)
例图是我据的例子，并非某个真实的发动机, 呵呵
有兴趣的网友可以到这个网址算着玩玩，很有意思的。
http://www.ajdesigner.com/phphor ... rotating_torque.php

                               
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现在我们把公式倒过来看看:


torque = (Horsepower * 5252)/rpm


这样顺着看一下，再倒着看一下是不是很无聊呀，哈哈?

其实这样想一下，当你的发动机转速刚超过Torque Peak时，Torque开始变弱，也就是车子加速变弱了，但是物尽其用的原则告诉我们，相对于升一挡而言，在这个挡位上车子还是可以保持较佳的加速性。所以仍然stepping on the gas，一直让发动机的转速冲到Horsepower Peak才升档，这样车子才能使出吃奶的劲跑出最佳成绩。这里有个最佳换档点的问题，在Horsepower Peak换档只是一个general 的rule. 其实更精确的是通过计算齿轮比得到最佳换档点，今天先容我马虎一下，下次向各位网友们作详细汇报。

公式倒看的意义在于，我们有了一个方法可以通过只有马力和转速的情况下，求得那一刻对应的扭矩值。

[ 本帖最后由 myirene 于 2005-11-25 12:49 编辑 ]

花匠鱼

2/。举例解释马力扭矩的关系

第一阶段: 对马力而言，当发动机转速超过Torque Peak 时，Torque开始减弱，但此时发动机的转速仍在快速提升，所以两者相乘后再除以一个常数5252(常数不是变量，分析时可以忽略不计)，马力还是再往上爬。

第二阶段: 要是发动机的转速仍然接着提升的话，Torque会越掉越快，以至于这个微弱的Torque 乘以这时极高的发动机转速都不能让马力有任何提升。马力值也开始变小了。于是你就要考虑升挡了。这是第一个工公式描述的情景。

从第二个公式我们可以看出, 在一定转速时马力越大，扭矩也越大，成正比。如果我们有完全相同的甲乙两车。我们改装了乙车，得到的结果仅仅是马力提升了，其他一切一切的，包括gear box，torque 甚至Torque peak , horsepower peak 发生时的发动机转速都维持和甲车相同的原状。那么改装后的乙车就会跑得更快了。

其情形是这样的: 假设乙车的torque peak发生的引擎转速和甲车相同。Horsepower发生的引擎转速，也和甲车相同。两车赛跑。

当发动机转起来一直到torque peak的转速时，两车的加速是相同的(单位时间内，速度变化相同)，在实际距离上谁也不比谁多跑一毫米，在实际速度上，速度表的读数谁也不比谁高出一丁点儿。

可是当两车过了torque peak后，改装后的乙车由于马力大些，所以扭矩也大些，这是可以通过公式2证明的。所以，乙车此时加速度大于甲车(单位时间内，速度变化更 快) 。反应在距离上，乙车比甲车多跑了些路程；反应在速度表上，就是乙车的速度指针还在迅速上杨，甲车的速度指针也在上杨，却没有乙车那么快(单位时间内，速度变化较小). 于是乙车就超到前面去了，leave甲车 behind。当然这一切都是在甲乙两车的发动机同时到达torque peak 的转速后发生的。虽然乙车不可能加速快过在乙车本身扭矩峰值时的程度，但是它丰富的torque储量使之占了甲车的上风。

如图所示，乙车改前马力小，扭矩(黑线)一旦过了峰值后，下降飞快
乙车改后后马力大，扭矩(黑线)一旦过了峰值后，下降较慢，显示出很强的后劲，和很强的中高段加速性。形像地说马力(红线)大就能拎得住扭矩线(黑线) ，把黑线尽可能拉平。(为了说明问题，图画得有些夸张呵)

                               
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花匠鱼

3/。总结

A/. 扭矩线是描述汽车加速能力的图表。发动机转到的扭矩峰值的转速时，车子的加速最快。这之后那怕就是到马力峰值，扭矩都是一直在下降。大马力的好处是让扭矩值掉得慢些(公式2)。也有人会形容是扭矩线比较平坦(在扭矩峰值之后) ，越平越好。

B/. 扭矩峰值转速和马力峰值转速间的转速差越大，并且马力值越大，车子就越fun. 因为你能保持在同一档的加速时间也会越长。假设扭矩峰值发生在3500转，马力峰值发生在6500转。这中间的3000转就是你的快感来源，因为较大的马力可以让扭矩降得慢些(公式2)。于是在3500-6500这段转速中，你会感觉动力有如滔滔之江水，绵延不绝。

C/. 平时我们说得车子反应灵敏，或者是脆(Crisp), 都是指车的扭矩大。可是发动机的设计，调高马力的扭矩就只好下降，反之亦然。这点在小排量的车上尤其明显。如果两者都想兼顾，那就只好提高转速了。对多数厂家来说，当扭矩马力不可得兼，通常是舍马力而取扭矩。因为所谓大马力无非就是高转扭矩大。好处很明显，缺点也同样头痛，油耗，噪音，引擎磨损是多数消费者所讨厌的。

在这点上本田小市民或S2000可以作例子，其产生的扭矩虽小，但通过拉高转，使其获得较大的马力输出，这样车子加速不快，但是马力大，使之能保持较长的加速时间，当然这种车只能作得很轻，并且让发动机保持高转，才能取得开得快的效果。

另外据个例子是福特Falcon. 4.0发动机功率只有170kw左右，每升引擎容积产生的功率甚至低于50kw. 很可怜!, 但是扭矩确达到380Nm左右。这样的车加速能力强(单位时间内，速度变化很快) ，可是马力较小(扭矩储量小，形像地说) ，后劲不大，所以其马力峰值的扭矩也不会大，于是这车就无法把速度提得更高。这也是为什么平时大家说马力小，极速不高的原因，其实就是马力小导致扭矩小 (公式 2) ，扭矩小导致无法提高极速。

D/。 广告一下，我最喜欢的Corvette Z06 (装LS 7发动机), 扭矩峰值 637Nm@4800转, 马力峰值376kW@6300转，车重1400多一些公斤，0-100kph 的加速是3.5秒。第一档就可以直接把速度拎上100公里. 不愧是我心爱的American Muscle啊~~ 呵呵~~ 有钱一定要把她搞到手。

花匠鱼

4/。常见马力和扭矩的发生范围:

对一般的生活用车，扭矩的峰值发生在3500转，马力发生在4500转。中间有一千转你不用换档，是让你玩的。

对一般的运动车，这两值分别发生在4500转和6500转。可以爽两千转。加上从800转怠速拉到4500转时，车子的速度已经很高了，再往上拉两千转，到6500，车子还在往更高速推，和街上开着买菜车的妈妈阿姨比起来，难怪那些小punk们自我感觉良好。

对汽油四驱/4WD 一般是2500/3500。烧柴油的各减500转

顺便提一句，上面的转数都是约数，你的车子不太可能会和它们一致，呵呵。另外最好不要在马路上和别人飙直线，一是这样作只能表示你的车好，决不代表你的控车技术精湛，二是太危险，既jeopardize 自己的小命，又risk了路人的安全。我不提倡

5/. 衡量标准
根据我的土经验，对自然吸气机而言，扭矩的衡量标准是: 以发动机的单位升乘以100，如果扭矩值(单位Nm)是这个值的90%以下，那么是偏底，90%-99%之间的属于及格，现在(2005年) 的车觉大多数都落在此区间内。100%的肯定是高档货，大于100%的屈指可数(BMW M 系列)。

一般汽油车的引擎可以产生 50kw/liter 的功律。所以多数 2.0 升车的功律是100kw. 这是普通生活用车；要是一个汽油引擎能产生60kw每升的话，那是可以在买菜回来的路上，找几个软柿子捏捏了。能产生70kw每升的车，大学毕业后五年内是不会去考虑的。80kw以上每升的东东就不是人人能卖的起得，一般这些车和American Muscle 一起成为很多人电脑桌布。她们都属于Cult Car.

对90年以前的车上述两值下调些。

好了，罗嗦了半天，终于把要说的都说了，有些地方行文反复，只是想把问题说透彻，兄弟们莫怪啊。

花匠鱼

全文完。

myirene注：    还没有看这个文章，急着去吃饭了。不过应该是好文章，如有错误欢迎指出交流。

magicalgun

看不太懂~~学习中

Swallow

不懂！！
好复杂！！
前两天去２Ｅ展厅看了看。。好多法拉利和劳斯莱斯。。。不过好像车模更多

花匠鱼

2E是什么东西阿

nankey

不错，很多常识不是每个人都知道的。

我小时玩电动车模就要考虑扭距和功率的配合问题，电车还要考虑电能的效率（出力、出热）
一般来说，跑一个赛道要分析能达到的最高速和典型速度，尽量让齿轮比做到典型速度和扭距匹配，最高速和功率匹配。
只是模型上的经验，与实际联系不大。

xiaogui

文字看不懂看图图，图图还不好看 郁闷

ralphwho

不错，长知识

fengzichen

下了再看了!

小刚

楼住厉害呀。

skeeters

下回来慢慢研究，虽然我还没车

ddeell888

什么玩意~！迷糊

sxd945

看着头痛啊！

邯郸蜗牛

看不懂，不过楼主累了，同情一下

leopanda520

巨强，厉害

zwx415

太长了，没耐心，呵呵。