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误导!车子加速快得看扭矩的话骗了你多少年了?

发布时间:2018-01-08责任编辑:周彪来源:玩车教授
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  功率决定最高速度
  扭矩决定加速时间
  相信很多人都听过
  并且对此深信不疑
  因为不管是销售
  还是大学讲师、教授
  都是这么描述的
  事实上,功率和扭矩这对好基友
  远没有想象这么简单
  咱们先来了解一下,功率和扭矩的概念还有它们之间的关系。单位时间内所做的功叫功率。功率是衡量物体做功快慢的物理量。而扭矩是使物体发生转动的一种特殊的力矩,发动机的扭矩则是指发动机从曲轴端输出的力矩,它能够反映出一台车的负载能力。
  功率和扭矩最简单的关系就是,当功率恒定时,扭矩和转速是呈一种此消彼长的趋势,也就是说转速越高扭矩越小。当然,在实际情况中,功率并不会呈现恒定状态。
  回到前面,几年前第一次听到“功率决定最高速度,扭矩决定加速时间”这句话,教授对此也是深信不疑。但在接触了柴油车之后,教授心里就打了一个疑问,同一款车,为什么柴油版扭矩这么大,加速却远不如扭矩比它小很多的汽油版快呢?
  这就有悖于扭矩决定加速这个理论了,本着好学上进、敢于质疑权威的态度,教授决定好好研究研究发动机扭矩和功率到底决定什么?咱们先假设“功率决定最高速度,扭矩决定加速时间”这句话是对的,既然国内限速120,那工程师索性把发动机功率调小点,扭矩调大点,日常加速能够轻快点,反正极速也用不了那么高,这样岂不是更好?
  很显然这是不可能实现的,因为功率和扭矩是彼此相关的,这两者有着密切联系。而为了实现上述问题,机智的工程师们引入了变速器这个神奇的东西,这就很好地解决了转速、扭矩和功率这三者之间的关系。
  如今很多厂家都会宣传,这台车1800转就能爆发出最大扭矩之类的话术。理论上来说,在传动比固定的情况下,发动机输出扭矩越大车子加速越快。然而,因为有了自动变速器的加入,实际上当你加速时候,变速器会降挡把转速拉升,这时候传动比和扭矩甚至功率都会发生改变,这三者之间是个动态变化的过程。
  这里引入一个概念,叫轮上扭矩,要知道发动机扭矩是经过变速器、主减速器等传动机构的变化才传输到车轮上的,真正决定汽车加速力的是轮上扭矩。学过物理都知道,P(功率)=F(轮上扭矩)X V(速度)。也就是说,当车辆在某一速度时,其轮上扭矩是由轮上功率决定的,而功率几乎是不会受传动比改变而产生变化的,忽略传动机械损失,轮上功率可以等同于发动机功率。正所谓万变不离其宗,无论是最高速度还是加速时间,其实都是由最大功率决定的。
  很多涡轮增压的车在很低的转速区间就能够爆发最大扭矩,就跟之前所说的1800转一样,可是在实际加速过程中,发动机转速在达到1800转之后依往上升。如果按照“扭矩决定加速时间”这个理论,既然1800转已经达到最大扭矩了,那为啥还需要降挡使得转速攀升呢?说到底,加速性能还是由功率决定的,要知道功率是等效于扭矩乘以转速,这时候要靠转速攀升获得更大功率,从而获得更大的轮上扭矩。
  最实际的例子,英菲尼迪Q50和Q50L,这两者除了轴距上略有差别,几乎可以看做是同一款车。前者搭载的是VQ系列的3.7L V6发动机,最大功率258KW,最大扭矩361N.m;后者搭载2.0T涡轮增压发动机,最大功率155KW,最大扭矩350N.m。你会发现这两台在功率上相差超过100KW,扭矩几乎相同,最终反映在加速成绩上的区别,3.7L比2.0T快了两秒多。
  如果觉得这个例子还不够有力,那再来一个极端的例子。代表着汽车顶尖科技的F1赛车,其采用的1.6T V6发动机,最大马力超过七八百匹,扭矩却只有375N.m,甚至都没有一台凯迪拉克ATS的扭矩大,但F1却能够做到惊人的加速成绩。至于为啥F1发动机扭矩为何这么低,那是因为F1发动机是高转速取向,回归之前的公式,扭矩不够转速来凑,总之只要功率足够大,这台车性能就不会差。
  既然功率决定车的性能,那如果用相同功率的汽油机是不是也能够代替柴油机驱动大货车呢?答案是肯定的,功率既然表示做功的快慢,那么同等功率情况下,肯定是做功也是一样的。柴油机之所以扭矩大,是因为转速低,而汽油机转速高扭矩小,只要利用减速增扭的原理,有足够大的传动比,轿车上的汽油机拉动几十吨的大货车没有任何问题。
  那为啥大货车清一色的全部用柴油机呢?考虑到燃烧效率的问题,柴油机本身相对于汽油机就有先天的优势,而且如果采用汽油机,转速高且要经过多级减速比,这里面的机械损失就大很多,对于货车这种营运性属性的车来说,显然并不经济。
  好了,说了这么多,扭矩也并非一无是处。大家可以这么理解,功率决定这台车的快慢,扭矩决定发动机的输出特性。举个例子,功率代表单位时间内搬了一堆砖头,扭矩则代表一次搬一个还是十个,搬十个就是扭矩大点,转速低,不用来回跑那么多趟,反之亦然。
  那么是不是最大功率一样的发动机,其在加速性能上就一样呢?如果说一样就不够严谨了,毕竟只是最大功率一样,其他譬如最大功率在什么转速出现、其曲线走势如何都是不清楚的。如下图所式,一台车性能的表现不止要看最大功率,严谨点的说法就是看功率曲线。而这条功率曲线所包含的面积,可以看做是加速度在时间方向上的积分,面积越大则代表加速性能更好。
  过去那些老旧的观念确实误导了很多消费者,在学生时代教授也深受其害,直到后来遇到一些解释不通的现象,慢慢去辩证然后悟出来。以后再听到“功率决定最高速度,扭矩决定加速时间”这句话时候,可以把这篇文章丢给他,大胆地怼回去。虽然教授知道能看到并真正看懂这篇文章的人不多,但多少能够影响到一些人,这也是教授一直坚持在做的事,任重而道远!
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