到底是馬力(功率)決定加速度還是扭矩決定加速度一直是熱議的話題。如果說(shuō)扭矩決定加速度,可物理課本上顯然不是如此定義的。而說(shuō)馬力決定加速度,可自吸車提速的確不如馬力相接近的燃油車,那么馬力與扭矩在汽車提速中分別扮演了什么角色?
常見(jiàn)的例子有2.0L的凱美瑞以及2.0T的寶馬3系(325),馬力分別為177匹、184匹,而兩者的加速能力卻天壤之別,凱美瑞01提速11秒開(kāi)外,而3系01提速只要7秒出頭。很多朋友對(duì)此的認(rèn)知為日系車普遍存在功率虛標(biāo)的問(wèn)題,但真的如此么?實(shí)際上發(fā)動(dòng)機(jī)不存在虛標(biāo)、任何品牌皆如此,標(biāo)的皆是發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率。
【資料圖】
從來(lái)沒(méi)有哪個(gè)品牌會(huì)標(biāo)論上扭矩、功率,這其中涉及到一個(gè) 功率達(dá)成率 的問(wèn)題,簡(jiǎn)單理解就是傳動(dòng)系統(tǒng)(變速箱)所導(dǎo)致的動(dòng)力損耗。所以很多2.0L凱美瑞提速不如325i存在這方面的原因,畢竟寶馬匹配的采埃孚8已經(jīng)到了極致。但這僅僅是細(xì)微的問(wèn)題,而主要問(wèn)題還是在于 扭矩 上,扭矩的標(biāo)準(zhǔn)定義雖然決定不了加速度,但扭矩可以改變功率的輸出特性,而功率卻可以決定加速度。
絕對(duì)功率與輸出功率是兩個(gè)概念
斯巴魯BRZ足足200匹馬力,比325i高了16匹,且自重更輕,01提速依然達(dá)到了8秒以上,為啥?我們所能看到的200匹馬力是絕對(duì)功率(峰值功率),但在單位時(shí)間內(nèi)(轉(zhuǎn)速)所能輸出的功率有多大則是另外一個(gè)概念。馬力還是功率決定加速度的爭(zhēng)議在于很多朋友已經(jīng)不能區(qū)分峰值功率與瞬時(shí)輸出功率的差別。峰值馬力大,在某個(gè)轉(zhuǎn)速下所輸出的馬力就大么?
這就好比體重相同的健美者與拳擊者,比絕對(duì)力量(臥推),肯定是健美的更厲害。而分別在同樣的時(shí)間內(nèi)迅速揮拳,反而是拳擊者的力量更大。所以功率決定加速度、功率大加速度一定快,但關(guān)鍵是是否輸出了足夠大的功率。而決定功率輸出大小的參數(shù)有兩個(gè),扭矩、轉(zhuǎn)速,這兩者決定了瞬時(shí)功率的輸出大小。
扭矩是如何改變功率輸出特性的
功率=扭矩*轉(zhuǎn)速/9550
這個(gè)公式在中學(xué)物理中就學(xué)過(guò),功率的計(jì)算公式。通過(guò)這個(gè)公式我們可以看出扭矩可以改變功率的輸出特性,比如在相同的轉(zhuǎn)速下誰(shuí)的扭矩大、誰(shuí)的功率輸出就高,當(dāng)然誰(shuí)的加速度就快。這實(shí)際上就是增壓車提速普遍更快的原因,也是扭矩決定加速度說(shuō)法的由來(lái)。這可以詳細(xì)理解為誰(shuí)在低轉(zhuǎn)速下爆發(fā)的扭矩更大、誰(shuí)輸出的功率就更高,提速自然就越快。
大眾1.4T VS 豐田2.0L
1.4T峰值馬力150匹、扭矩250nm
2.0L自吸峰值馬力178匹、扭矩210nm
01提速的本質(zhì)本身就不在于比極限馬力,因?yàn)橘惓?、時(shí)間過(guò)短,往往在峰值馬力還沒(méi)輸出呢就已經(jīng)結(jié)束了。所以01所比較的是誰(shuí)在更短的時(shí)間內(nèi)輸出更高的馬力,誰(shuí)輸出得更高誰(shuí)贏(不考慮自重、傳動(dòng))。選取一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),地板油、2000轉(zhuǎn)。
大眾1.4T:2000轉(zhuǎn)進(jìn)入扭矩平原,輸出峰值扭矩250牛米,那么該時(shí)刻輸出功率為
功率1=250nm*2000轉(zhuǎn)/9550=約52kw=70匹
豐田2.0L:峰值扭矩只有170nm于4400轉(zhuǎn)才能輸出,假設(shè)2000轉(zhuǎn)時(shí)輸出了峰值扭矩。
功率2=170nm*2000轉(zhuǎn)/9550=35kw=48匹
結(jié)果很清晰對(duì)吧?2000轉(zhuǎn)時(shí)1.4T能輸出70匹馬力,而2.0L自吸輸出48匹,輸出功率大的加速快,所以1.4T在這個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)間贏。同理3000轉(zhuǎn)時(shí)也如此,因?yàn)?.4T的扭矩平原覆蓋了1750-3000轉(zhuǎn),3000轉(zhuǎn)后扭矩開(kāi)始逐漸下降,但基本上在5000轉(zhuǎn)之前、同轉(zhuǎn)速下輸出功率均壓制2.0L自吸。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到5000轉(zhuǎn)后2.0L自吸所輸出馬力才壓制了1.4T,但問(wèn)題是賽程早就結(jié)束了。沒(méi)有給2.0L自吸保持高功率輸出的機(jī)會(huì)。
通過(guò)這個(gè)例子能看出兩個(gè)問(wèn)題,功率一定決定加速度(以及極限速度)、但確切的說(shuō)由某時(shí)刻所 能輸出的實(shí)際功率 為準(zhǔn),簡(jiǎn)單理解就是極限功率大、前期輸出功率小沒(méi)有什么卵用。后程輸出功率大不是沒(méi)用,但在01提速、日常用車提速方面意義不大,因?yàn)榛緵](méi)有給你拉超高轉(zhuǎn)速、迸發(fā)后程功率的路況空間。其次扭矩一定不能決定加速度、因?yàn)橛修D(zhuǎn)速這個(gè)變量在搗亂,轉(zhuǎn)速為0時(shí)、功率一定為0,但扭矩可以是最大。但轉(zhuǎn)速為0時(shí)車子能動(dòng)么?不能,都不能動(dòng)還談個(gè)毛加速啊。
比如西門子產(chǎn)的變頻器MM440、6SE70等等均能實(shí)現(xiàn)0轉(zhuǎn)速下最大扭矩輸出(堵轉(zhuǎn),如同我們用手按住小功率電機(jī),雖然轉(zhuǎn)速為0但依然能到力的傳播,扭矩=力*力臂,至于是否移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)公式上無(wú)描述)。所以這就是扭矩不能決定加速度的愿意,因?yàn)橐崔D(zhuǎn)速是否配合它。但是…扭矩可以改變功率的輸出特性,相同轉(zhuǎn)速下誰(shuí)的扭矩大、誰(shuí)的輸出功率就高,自然加速就快。輸出功率是結(jié)果、是充分且必要條件,而扭矩可看做充分條件、轉(zhuǎn)速則是必要條件。
離開(kāi)轉(zhuǎn)速的扭矩啥也不是,有了轉(zhuǎn)速的扭矩=功率,而提速離得開(kāi)轉(zhuǎn)速么?離不開(kāi),所以得到了轉(zhuǎn)速的扭矩即是功率,所以是不是功率決定加速度?當(dāng)然是的,只不過(guò)由于增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的普及,功率爆發(fā)呈現(xiàn)更大、更低轉(zhuǎn)速的態(tài)勢(shì),所以導(dǎo)致如今的內(nèi)燃機(jī)往往在低轉(zhuǎn)速下能輸出更高的功率,所以增壓機(jī)在提速方面更有優(yōu)勢(shì)(同級(jí)別,馬力、扭矩相差不大時(shí))。
這就如同百米長(zhǎng)跑,有的起步快、有的后程快,起步快的、絕對(duì)速度不一定快,絕對(duì)速度快的往往起步很慢。100米的長(zhǎng)度靠后程提速奪冠的選手如果比200米可能會(huì)完全碾壓對(duì)手,反之如果比是50米可能是最慢的一名。汽車提速也同樣如此,01提速靠得是起步時(shí)的爆發(fā)(低轉(zhuǎn)速扭矩),而從100千米提速至200km,則更多是在比絕對(duì)功率因?yàn)榇藭r(shí)已經(jīng)能輸出絕對(duì)功率了。所以馬力決定加速度所指的并非峰值馬力,而是某一階段所能輸出的實(shí)際馬力。
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