排氣量、功率和扭矩的關(guān)系是怎樣的?

排氣量、功率和扭矩的關(guān)系是怎樣的?
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?我們?cè)谫I車時(shí)，往往第一個(gè)關(guān)注的是這輛車裝備了怎樣的動(dòng)力裝置。平時(shí)我們所知的衡量一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力水平的參數(shù)主要是排量、功率和扭矩，比如雪佛蘭科帕奇裝備的2.4升發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率100千瓦（約136馬力），最大扭矩220牛米，而雪佛蘭科魯茲裝備的1.8升發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率達(dá)到105千瓦（約143馬力），最大扭矩177牛米。
??? 把這兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)擺在一起會(huì)發(fā)現(xiàn)一臺(tái)2.4升發(fā)動(dòng)機(jī)怎么還沒有一臺(tái)1.8升發(fā)動(dòng)機(jī)的功率大呢？這就是今天我們要說的關(guān)于排量、功率和扭矩的問題，有些讀者可能已經(jīng)對(duì)三者關(guān)系很清楚了，那就當(dāng)復(fù)習(xí)一下吧。

『一臺(tái)2.4升發(fā)動(dòng)機(jī)功率和1.8升發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)？』

??? 普通汽車發(fā)動(dòng)機(jī)以四個(gè)沖程為一個(gè)循環(huán)，此技術(shù)是由德國(guó)科學(xué)家尼古拉斯·奧托于1876年發(fā)明的，所以又叫奧托循環(huán)。一個(gè)奧托循環(huán)分為四個(gè)步驟：進(jìn)氣、壓縮、做工、排氣。這個(gè)問題我就不再詳述，各位看動(dòng)畫就明白了。

??? 通過這一巧妙的設(shè)計(jì)，一部分熱能被轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)車輛，這就是我們平時(shí)所說的“動(dòng)力”，那么要扭矩和功率做什么用呢？

?扭矩

??? 什么是扭矩？扭矩是怎樣產(chǎn)生的？百度百科里寫道：“扭矩在物理學(xué)中就是力矩的大小，等于力和力臂的乘積，國(guó)際單位是牛米Nm...”。好了，我們知道了扭矩通俗點(diǎn)、不那么嚴(yán)謹(jǐn)點(diǎn)說就是力。有力才能推動(dòng)車輛前進(jìn)。

??? 為了更好的說明這個(gè)問題，我舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：在換輪胎的時(shí)候如果我們想把車輪上的螺絲擰下來，只靠手的力量一般人是不可能做到的，解決辦法就是用腳去踩扳手。其實(shí)這是個(gè)很簡(jiǎn)單的道理，無非就是初中學(xué)過的力和力臂的關(guān)系，這樣的例子很多，總而言之，如果施加的力不變，想增加力矩，唯一的辦法就是增長(zhǎng)力臂。

『汽車方向盤就是典型的通過增加力臂而增大轉(zhuǎn)矩的例子』

??? 在活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中，活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，曲軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，他們之間由連桿相連。在做工沖程我們可以發(fā)現(xiàn)，其實(shí)可以把連桿和曲軸的連接軸中心到曲軸旋轉(zhuǎn)中心的距離看做是力臂，這樣以來就很容易理解扭矩是怎樣產(chǎn)生的了，跟我們平時(shí)擰螺母是一個(gè)原理。氣缸做工向下運(yùn)動(dòng)就是力，力經(jīng)過連桿施加到曲軸上，驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，也就成了我們所說的扭矩。

功率：

??? 在我們汽車之家的術(shù)語庫(kù)里功率是這樣解釋的：“功率是指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功。功率越大轉(zhuǎn)速越高，汽車的最高速度也越高,常用最大功率來描述汽車的動(dòng)力性能。最大功率一般用公制馬力(PS)或千瓦(kW)來表示，1PS等于0.735kW。”

??? 物理中我們學(xué)過公式：W=F·s，它告訴我們做工需要具備兩個(gè)條件，一是有力，二是沿著力的方向發(fā)生位移。而功率是單位時(shí)間內(nèi)做的功，P=W/t，也就是說P=F·s/t，而s/t就是速度，所以這樣看來，如果力相同的情況下，想得到更大的功率關(guān)鍵在速度。

? 扭矩和功率的關(guān)系

??? 通過P=F·s/t這個(gè)公式我們已經(jīng)能夠得出扭矩和功率的關(guān)系了，這個(gè)公式中的F就是力，簡(jiǎn)單說就是扭矩，s/t可理解為轉(zhuǎn)速，所以功率就是扭矩和轉(zhuǎn)速的乘積。

? 排量和扭矩、功率的關(guān)系

??? 然后我們說排量和扭矩功率的關(guān)系。排量就是氣缸容積，氣缸容積越大也就意味著能吸入更多的油氣混合汽，做工時(shí)的爆炸能量就更強(qiáng)，曲軸輸出的扭矩也就越大。

??? 此外還設(shè)計(jì)到缸徑和沖程的問題。汽車之家術(shù)語庫(kù)對(duì)缸徑和沖程有介紹：

??? 缸徑是氣缸的直徑，行程（也就是沖程）是活塞運(yùn)動(dòng)行程上止點(diǎn)和下止點(diǎn)的距離。

??? 舉個(gè)例子：

??? 一個(gè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，缸徑80毫米，行程90毫米，四缸的。那么排量這么算：

??? 一個(gè)汽缸排量：

??? 40（半徑）平方x3.14x90=452160立方毫米=0.45升，發(fā)動(dòng)機(jī)總排量=0.45X4=1.8L

『?？怂?.8L發(fā)動(dòng)機(jī)缸徑83毫米，沖程83.1毫米』

??? 顯而易見，同樣排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，缸徑和沖程可能會(huì)有所不同，比如上面這個(gè)例子，行程距離明顯大于氣缸直徑，也有一些發(fā)動(dòng)機(jī)的直徑大于沖程，而最終的氣缸容積可能相同，那么不同的缸徑和沖程意味著什么呢？

??? 事實(shí)證明，行程相對(duì)較短的發(fā)動(dòng)機(jī)注重高轉(zhuǎn)速、大馬力，而長(zhǎng)行程發(fā)動(dòng)機(jī)能輸出更大扭矩。我們可以想象一下，沖程越大，活塞的位移量就越大，連桿的運(yùn)動(dòng)幅度同樣增大，如果我們把曲軸旋轉(zhuǎn)中心看做圓心，那么顯然長(zhǎng)行程發(fā)動(dòng)機(jī)所畫出的圓要比短行程發(fā)動(dòng)機(jī)更大，也就是說這個(gè)圓的半徑要更大。之前我們已經(jīng)說過了，可以把連桿和曲軸的連接軸中心點(diǎn)到曲軸旋轉(zhuǎn)中心的距離看做是力臂，所以長(zhǎng)行程發(fā)動(dòng)機(jī)的力臂更長(zhǎng)，輸出的扭矩自然更強(qiáng)了。

??? 關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和功率，很多人得出這樣的結(jié)論：日常駕駛中還是大扭矩更實(shí)用，因?yàn)榕ぞ卮蟠砑铀倏?，而最大功率只在最高轉(zhuǎn)速輸出，平時(shí)很少會(huì)用到。其實(shí)仔細(xì)想想，大扭矩也不一定是經(jīng)常能用到，除非你經(jīng)常全油門起步。所以說判斷一輛車的動(dòng)力是否夠用，最簡(jiǎn)單的方法還是要親自試駕一下，僅看參數(shù)是不行的。