比較發動機好壞的時候大家都會搬出功率和扭矩,而用於比較的方法源自小朋友們玩的「比大小」。功率600馬力的發動機肯定比500馬力的厲害因為600這個數字更大,同理扭矩600牛米的發動機也肯定比500牛米的厲害。這絕對沒錯。但是如果一臺發動機600馬力500牛米扭矩,另一臺發動機500馬力600牛米扭矩,誰比較厲害?瞬間抓瞎。所以,除非你是一個很愛炫富的牛馬養殖農場主,知道馬和牛的數量去比大小基本是毫無意義的,我們得知道這牛這馬究竟是什麼,才能更好的去比發動機。
1先說個有用的結論
比較兩臺發動機,最高扭矩/最高功率時的扭矩、達到最高功率時的轉速/達到最高扭矩的轉速兩個比值越接近1的發動機動力性越好。作比較時,一般可以看發動機的功率扭矩曲線圖,找到「最高扭矩」點和「最高功率」時發動機輸出的「扭矩」的點。兩個點靠的越近,發動機的動力性就更好。所以下圖中,兩個發動機的功率和扭矩雖然基本一致,但是右圖所示的那臺發動機的動力性會更好。而左圖那臺發動機因為低轉速時扭矩更足會更加適合城市工況駕駛。
接下來我們再來詳細說說「功率」、「扭矩」分別是啥。
2推箱子暗藏物理學奧義
為了了解功率和扭矩,還是得玩小朋友遊戲,「推箱子」。
在這個遊戲裡,我們通過方向鍵控制屏幕裡那個臉超大的人(我們暫且親切地稱他為小松),讓他上下左右去推箱子。我們自然毫不關心他推箱子推得無聊不無聊累還是不累,我們只關心如何才能讓他把這些破箱子快點推到相應的點位上去。
這個遊戲就暗藏了「功」這個物理學奧義。箱子要動起來,小松得賣力推。只有小松推得箱子動了,才算做了功。如果小松的細胳膊小腿兒想不開同時去推兩個箱子,箱子肯定紋絲不動。這時候哪怕他再用力,箱子沒動,那也就沒做功。
這就是「功」,用力並且讓受力物體在力的方向上動了,這個力才算做了功。
3「功率」和「扭矩」的關係
那如果小松有一天突然不想用推的了,把箱子抱起來走,這就很尷尬了。這時候他抱起來向上的力和他前進的方向垂直,那麼他抱起來的力就沒做功。費了更大的勁,卻沒做功。說明「功」其實是一個死的,虛無縹緲的,只存在於數學公式中的,根據移動方向上的力和移動距離算出來的東西。但同時「功」也是反映小松實際勞動的KPI,看做了多少功,就能知道他有沒有認真在推箱子。
而「功率」是做「功」的效率,也就是單位時間內做的功。那麼和「功」一樣,也是通過算式算出來的一個數字。小松在平地上的功率就是根據小松的力氣和小松移動速度算出來的。
而「扭矩」則是實在存在的東西,是發動機的旋轉的力量的體現。小松推箱子所用的力氣就等於是發動機的「扭矩」。
所以發動機的「功率」是通過發動機的「扭矩」算出來的。算式是:
在測試發動機動力的機器上,也是測量發動機的轉速和扭矩,通過這個算式算出功率大小的。根據這個算式我們也知道,為了得到更大的「功率」,可以通過增加「扭矩」和增加「轉速」來實現。
4費心費力去算「功率」是為什麼?
子常曰:功率越大極速越高,扭矩越大加速越快。是這樣麼?我們還是拿小松來說。
單位時間內小松能推箱子推的越遠,功率就越大。可見功率直接反映了小松推箱子的速度。這在發動機上也是一樣的,也就是大家常說的功率越大極速越快,這句話沒錯。
但是扭矩就不對了。汽車上的變速箱是能起到變矩的作用。變矩就意味著實際輸出到輪子上的扭矩可以非常大。具體能變多大得看變速箱。就像小松推箱子推著推著推煩了掏出一臺推土機,想掏出多大的推土機就看小松的心情了,夠大的話不僅同時能推一萬個箱子還把牆也推倒了。
所以加速性能也得看「功率」,作為KPI的功是不會騙人的,做功效率高了,自然加速也會更快。當然這一切得是建立在相同的環境下,只看發動機參數的區別。
總結來說就是:「扭矩」和「功率」都是發動機的重要參數,「扭矩」只是發動機運轉的關鍵參數,而「功率」則是使好發動機脫穎而出的關鍵參數。
5發動機是有「轉速區間」的
小松如果最快能夠一分鐘把箱子推100格,那麼他肯定會有一個加速過程。發動機轉速也有一個攀升過程。根據上面的算式就能知道,最大功率往往是在最高轉速附近得到。而我們平時開車不會腳腳地板油去開。所以結合自身的開車情況去評判發動機才是最適合自己的。
如果一定要說哪個發動機動力性更好的話,結合變速箱的變速曲線、功率曲線、扭矩曲線等可以算出加速度曲線,就能得到一開始的那個結論了。