1、马力是金 关于扭矩和马力功率和扭矩:其实所谓的“扭力”在物理学上应称为“扭矩” ，发动机的扭矩通常用磅尺(lb-ft)，或牛顿米(N-m)表示。而马力则是功率的常用单位。为统一和对称起见，正式讲应该说“功率和扭矩” 。许多朋友并不了解引擎输出的动力到底如何转化成推动汽车行进的力量。大家在平时交流中和在网上常常听到一些不准确，不科学，甚至是错误的观点。比如“起步靠扭力，加 速靠马力” ， “加速靠扭力，极速靠马力” ， “这款车发动机低转速扭力大，拖车载重好！” 。其实这些都是片面的错误的解释。甚至在本坛的精华区，也有对马力和扭力理解完全错误的帖子。老解放90 马力，为什么不能把 Camry 或
2、 Accord 里一百多马力的发动机装到解放里去？对于马力、扭力和加速能力的讨论有过多次。感谢这个汽车论坛，给了我们大家一个园地可以互相讨论，交换意见。辩论是一个好事情，我也是在辩论过程中逐步加深了对于功率和扭矩的理解的。不过有时候辩论的时候不容易保持冷静，思路也往往被别人牵着走，容易钻牛角尖。我本人不久前在一个晚上多喝了两杯，在和飞翔版主辩论时，说着说着全部搞反了，竟然认为挂高档时车轮加速更快，很是自以为是，辩了半天，忽然觉悟了。汗颜啊！车坛里一位大侠(呵呵，是望兴园住户）说得好：菜鸟只知道马力；半吊子知道了扭矩，常拿来说事；真正搞懂了，才知道功率才是提高汽车加速和载重性能的最终决定因素。对
3、于加速能力与极速而言，到底是扭力与马力到底何者更重要？我准备在这个系列里，详细地说明我对马力和扭力的理解。力争给大家一个有关马力和扭力圆满的解答。我们知道，当物体受力的作用，而且在力的方向上通过了一段距离，我们说力对物体“做功“了。用公式表示为： 功 = 力 x 距离； W = FS功率则定义为单位时间内所作的功，即： 功率 = 功 / 时间； P = W / t功率用速度表示，则有： 功率 = 功 / 时间 = 力 x 距离 / 时间 = 力 x 速度；P = F v这就是我们的基本公式：基本公式： 功率 = 力 x 速度; P = F v 扭矩的定义：“垂直方向的力乘上与旋转中心的距离”
4、，实际上就是切向力乘以半径，即：扭矩 = 力 x 半径； T = F r在正式的物理公式中，转速实际上是用角速度来表示的，即：转速(弧度/秒) = 2 Pi x 转速(转/秒)将以上代入基本公式，功率 = 力 x 速度 = 力 x 线速度 = (扭矩/半径) x 线速度 = 扭矩 x 线速度 / 半径 = 扭矩 x 2Pi x 半径 x 转速(转/秒) / 半径 = 扭矩 x 转速(弧度/秒)这就导出了我们的金科玉律的公式：金科玉律的公式： 功率 = 扭矩 x 转速 如果我们使用常用的单位，功率用马力，扭矩用(磅-尺)，转速用每分钟转数，换算一下：马力(英制)定义为： 1 hp = 550 l
5、b-ft/s功率(hp ) = 扭矩(lb-ft) x 转速(rpm) * m/60s * 2 * Pi * 1/550lb-ft/s = 扭矩(lb-ft) x 转速(rpm) / 5252 (m: minute; s: second; Pi=3.1416)得出实用的金科玉律的公式：金科玉律的公式: 功率(hp) = 扭矩(lb-ft) x 转速(rpm) / 5252 请大家记住这两个公式：基本公式和金科玉律的公式。还要记住扭矩的定义。它们是我们以下讨论问题的基础。功率和扭矩（2）让我们再仔细端详一下上次讲过的两个公式。基本公式： 功率 = 力 x 速度 金科玉律： 功率=扭矩 x 转速
6、你看到了什么？我，看到了简洁，简洁就是美。我，还看到了对称，对称也是美。这两个公式，一个说的是直线运动做功的情形，另一个讲的是旋转运动做功的情形。二者多么相象！直线运动的功率，是力与速度的乘积；换成旋转运动，则功率是扭矩和转速的乘积。可以这样说，旋转运动的扭矩，相当于直线运动的力；而旋转运动的转速，则相当于直线运动的速度。金科玉律的公式是由基本公式直接推出的。因为 力 x 力臂 = 扭矩； 这里力臂就是半径。转速 x 半径 = 速度； 这里转速是角速度，速度是线速度。而这金科玉律的公式，把马力和扭力联系起来了，它看似非常简单，但很少有人真正能透彻理解。首先，这是一个普遍适用的公式。就像“功率=
7、力 x 速度”这个公式的普适性一样，凡是转动做功的情形，都适用这个公式。在汽车的动力系统中，所有的转轴，齿轮，驱动轮，都可以用这个公式计算功率和扭矩。而且，不管是转得快还是转得慢，扭力大还是扭力小，这个公式都管用。其次，它适用于同一个转轴，是用来计算同一转轴上的马力和扭力的。换句话说，你不能把这个转轴上的扭力，拿到另一个轮子上去说事。有人说了，这不是废话吗？很遗憾，不少人就是这样做的，只是自己没有意识到罢了。不多说，请牢记我们金科玉律的公式。功率和扭矩（3）顾名思义，变速箱是用来变速的。它是汽车的动力系统中处于发动机和驱动轮之间的一个齿轮箱，可以改变输出轴和输入轴之间的转速比。变速箱在变换转速
8、的同时，还变了什么？我们来分析一下。为简单起见，先看两个齿轮的情形。而且忽略两齿轮之间的摩擦，也就是忽略传动的损耗。功率和扭矩（4）从这一讲开始，我们开始谈发动机了。请留心，我要还是要围绕金科玉律，并且要检查大家是否真正透彻理解了。先看一款发动机的实际功率和扭矩曲线。这是 GM 用在 2008 年 Chevrolet Impala 上的3.5L V6 发动机的特性图。图中虚线是原来的，红线是改进了的。这样的改进是不是很好啊？看好了才回答。想好了才回答。别急，再仔细想想才回答。如果你的回答是 Yes 或者 No，那么我就只好一声叹息了。你忘了我们金科玉律的公式！假如我是物理教师，那么我很遗憾地通
9、知你，你面临着不及格的危险。我一步一步地推导出金科玉律的公式，又苦口婆心地再谈了一次，告诉大家这是一个普遍适用的公式。而且，我已经把理论精简到只有这么一个最重要的公式，所有的讨论都围绕着这个公式，可你还是没有往心里去。请复习以前的旧贴，然后再回来。这个图违反了我们金科玉律的公式！要知道，扭矩提升了，同样转速下的马力必然跟着提高。图中，低转速下马力的曲线也必须向上调整。换句话说，功率和扭矩不能随意独立变化。再看回这个发动机的曲线，我们找几个点来验证一下。金科玉律的公式： 功率(hp)=扭矩(lb-ft) x 转速(rpm) / 5252 最大扭矩 214 lb-ft 4000 rpm，用公式算出
10、：163 hp 。和马力曲线吻合。最大马力 211 hp 5800 rpm，用公式算出：191 lb-ft 。和扭矩曲线吻合。需要注意的是，发动机的曲线是发动机的最大马力和扭力曲线。实际发动机的工作状况可能是这个曲线下面的某一点。举个极端的例子，你踩下离合器，适当给油，维持发动机到4000 转，这时的发动机不做功，马力为零，扭力也为零。我们可以随便找几个发动机的功率和扭矩曲线验证一下，看马力和扭力是否符合这个关系。如果不符合，那一定是曲线错了，我们有这个自信！ 功率和扭矩（5）我们知道马力是功率的常用单位。在英国、美国等一些国家采用的是英制马力(hp)。1 英制马力等于 550 英尺磅/秒，等
11、于 745.7 瓦特。在 18 世纪后期，英国物理学家瓦特为了测定新制造出来的蒸汽机的功率，他把马力的定义规定为在 1 分钟内把 1000 磅的重物升高33 英尺的功，用字母 HP 表示，这就是英制马力的由来。马力的另一种定义是公制的马力，它取了一个非常接近英制马力的值，规定 1 公制马力是在 1 秒钟内完成 75 千克力米的功。即：1 米制马力=75 千克力米/秒=735 瓦特。1 英制马力=1.014 公制马力。至于发动机的马力，各国有许多种不同测试标准，如 DIN、SAE、EEC、JIS 等等。(德国的DIN，欧洲共同体的新标准 EEC，日本的 JIS 是以公制的 PS 为马力单位，而
12、SAE 使用的是英制的 hp 为单位)。具体这些标准有什么不同，大家可以自己上网搜索一下。实际上它们是大同小异的。我们实用的金科玉律的公式： 功率(hp)=扭矩(lb-ft)x 转速(rpm)/5252 是以英制马力计算出的。汽车发动机马力的测试，根据测试点的不同，还有另一种分类。英文好像更准确些，我也懒得翻译了。Brake Horsepower (bhp): Prior to electronic bench testing, horsepower was quantified as the amount of resistance against a flywheel brake. Alt
13、hough the method is no longer used, the term remains an industry standard. Gross Horsepower: Absolute maximum horsepower at the flywheel, with no load or drag from auxiliary systems, such as the alternator, water pump, etc. Created in an ideal environment with precisely controlled intake and exhaust
14、 flow characteristics, this category is of little practical use. Net Horsepower: Maximum horsepower at the flywheel, with intake and exhaust systems in place and accounting for load from auxiliary systems. This is what most automotive manufacturers publish as SAE net horsepower. Real-wheel Horsepowe
15、r: Measured on a chassis dyno, the maximum horsepower transferred to the ground by the rear wheels. It can be affected by gearing, with lower (numerically higher) gearing tending to indicate a lower torque peak. Considered the most practical measurement of usable horsepower, it is the standard used
16、in all 4WD vehicle tests whenever possible. 功率和扭矩（6）从这一节开始，我们将不得不进行有些枯燥乏味的数值计算了。基本上就是扭矩，马力，转速，速比，速度之间的乘除法。另外，单位之间的换算也令人头疼。我将适当简化计算的中间环节，给出答案。你要是大侠，懂得如何计算，又有时间兴趣，不妨验算一下，如能发现错误，我 TBz 不胜感谢。你要是不明白怎样计算，也不要紧，我说什么你听着就是了，毕竟我们不是在讨论数值计算。大家谈车经常说：“起步靠 XX，加速靠 XX”， “加速靠 XX，极速靠 XX”， “拖车靠 XX”。其实所有这些描述汽车动力性能的说法都是由驱动
17、力决定的，确切地说，是由地面对于汽车驱动轮驱动力的反作用摩擦力决定的。驱动力减去摩擦阻力、空气阻力，就是净驱动力。它决定了汽车的起步，加速，爬坡，极速，和牵引性能。从力学角度上讲，难道不是这样吗？驱动力决定性能！可是，驱动力怎样算呢？我们知道，汽车发动机的动力，是经由变速箱，差速器，再传到驱动轮轴上的。这中间一般经过两次变速：变速箱变速和主减速器变速。记得我们在讲齿轮变速时有：变速箱的扭矩比 = 1/变速箱的速比因为：总速比 = 发动机的转速：驱动轮的转速所以我们就可以得出结论：驱动轮的扭矩 = 发动机的扭矩 x 总速比而 驱动轮的扭矩 = 驱动力 x 驱动轮半径最后我们得到计算驱动力的公式：
18、驱动力 = 发动机的扭矩 x 总速比 / 驱动轮半径以 2008 年 Chevrolet Corvette 顶级版 Z06 为例。其 7.0 升 LS7 发动机可在 4800rpm 下发出470lb-ft 的最大扭矩。当挂三档时，速比为 1.302，而其终齿比为 3.420。此车配备的轮胎规格是 275/35R18。由轮胎尺寸可算出其半径为 1.06578ft。驱动力= 470 x 1.302 x 3.420 / 1.06578 = 1963.66 lb注意，这是 Corvette 在第三档，发动机转速正好在 4800rpm 下所能获得的最大驱动力！就是说：1) 如果在第三档，发动机转速不在
19、4800rpm，则驱动力减少。2) 如果在第三档，发动机转速也正好在 4800rpm 下，但没有开足油门，则驱动力减少。以上只是理论的计算。实际上，上述的数值并不是实际的推力，在机械传输的过程中必定有能量损失，所以机械效率的因素是应当考虑在内的。不过这已经超出我讨论的范畴了。驱动力越大，加速越快。由 F=ma，不难计算出车的加速度。实际决定加速度的力，还需要减去阻力，例如摩擦阻力，空气阻力等等，这也不是我们要讨论的。再看一下公式： 驱动力 = 发动机的扭矩 x 总速比 / 驱动轮半径是不是可以说，扭矩决定加速？或者确切地说，发动机的最大扭矩决定加速？换句话说，要想达到最大的加速，就要让发动机工
20、作在最大扭矩的区域？是这样的吗？功率和扭矩（7）在上一节，我们推导出计算驱动力的公式：驱动力 = 发动机的扭矩 x 总速比 / 驱动轮半径， 并据此公式计算出了 Corvette Z06在第三档，发动机转速正好在4800rpm 下所能获得的最大驱动力是1963.66lb。从这个公式，很容易直观地认为驱动力和扭矩成正比，进而认为只要让扭矩取最大，就可以获得最大的驱动力。然而这个推论只有在速比固定的情况下成立，在实际情况下，速比在一定范围之内是可以变化的。让我们再看一个实际的例子吧。和上一节一样，我适当简化计算的中间环节，直接给出答案。还用2008年 Chevrolet Corvette 顶级版
21、Z06为例。其7.0升 LS7发动机可在4800rpm 下发出470lb-ft 的最大扭矩，在6300rpm 下可以发出505hp 的最大功率。实际曲线如下：此车配备的 Tremec TR6060 MM6变速箱齿轮比如下：一档：2.664二档：1.783三档：1.302四档：1.000五档：0.741六档：0.502主减速器齿轮比：3.420此车配备的轮胎规格是275/35R18。由轮胎尺寸可算出其半径为1.06578ft。让我们来看看马力和扭力的对决吧！角色一：扭力牛。观点：扭力就是牛！只要发动机扭力最大，就可以获得最大的驱动力。角色二：马力金。观点：马力是金！只要发动机马力最大，就可以获得
22、最大的驱动力。裁判：PK 开始。Z06开在路上，速度为82.03mph，这时驾驶员突然发疯，需要死命加速。观众：纳闷，为啥偏选这么一个前不着村，后不着店的速度？扭力牛：挂三档试试。82.03mph 这么一换算，就是驱动轮上的1078.0rpm，再乘上变速箱齿轮比1.302和终齿比3.420，得到发动机转速4800rpm。夷，不多不少正好是发动机最大扭力时的转速。这裁判原来是自己人。最后算得驱动力= 470 x 1.302 x 3.420 / 1.06578 = 1964 lb马力金：我降一档，挂二档。驱动轮上的1078.0rpm，再乘上变速箱齿轮比1.783和终齿比3.420，得到发动机转速6
23、573rpm。查发动机扭矩曲线，得到在此转速下的最大扭矩是400lb-ft。再算得驱动力= 400 x 1.783 x 3.420 / 1.06578 = 2289 lb裁判：我靠，给了老牛机会，还是不顶用。大家看到了吧？即便我们给了扭力牛最好的条件，让发动机正好运转在最大扭矩的转速上，但是驱动力仍然不及降一档时的。如果我们用“低转速，大扭力”的发动机来计算，那扭力牛会输得更惨。比如这一款发动机的曲线：这和我们的经验相吻合。开手档车的在超车时要降档，开自动档车时很踩油门发动机转速增加，就是这个道理。最大驱动力不产生在发动机最大扭拒的转速上，这又是为什么呢？让我们再从公式里寻找答案。驱动力 =
24、发动机的扭矩 x 总速比 / 驱动轮半径 驱动力 = 发动机的扭矩 x 发动机的转速/驱动轮的转速 / 驱动轮半径驱动力 = (发动机的扭矩 x 发动机的转速) / (驱动轮的转速 x 驱动轮半径)看到了吗？金科玉律的公式 功率 = 扭矩 x 转速 又回来了！而 速度=转速 x 半径也用上了。驱动力 = 发动机的功率/速度看，我们饶了一个大圈子，又回到了我们的基本公式： 功率 = 力 x 速度。本来嘛，传动系统又不能变换功率，发动机的功率，就等于驱动轮的功率，就是驱动轮上的力作功的功率。注意，我们讨论时，忽略传动系统的功率损失。所以说，要想获得最大的驱动力，只要设法让发动机工作在最大功率的条件
25、下就行了。这个“设法”主要就是换档。正确换档，利用发动机的最大功率。注意，这个公式里，根本没有扭矩什么事。就是说，最大驱动力取决于引擎的马力，和引擎的最大扭矩无关。而驱动力决定了汽车的性能。所以我们的结论是：起步靠马力！加速靠马力！超车靠马力！极速靠马力！拖车靠马力！有了马力，就有了一切。马力是金。马力金，金马力。怎么是金马力？功率和扭矩（8）上次我们得出结论，要想获得最大的驱动力，只要设法让发动机工作在最大功率的条件下。这是由正确换档来实现的。计算驱动力的公式：驱动力 = 发动机的扭矩 x 变速箱速比 x 主减速器速比 / 驱动轮半径让我们再看一个实际的例子在不同速度下如何获得最大的驱动力吧。这次需要多次的计算。和上一节一样，我适当简化计算的中间环节，直接给出答案并列表。这次我们用2008年 Cadillac CTS 基本版为例。其3.6升 V6发动机可在3100rpm 下发出253lb-ft 的最大扭矩，在6400rpm 下可以发出263hp 的最大功率。实际曲线如下：
