細(xì)解汽車的動(dòng)力—馬力篇

細(xì)解汽車的動(dòng)力—馬力篇

什么是馬力

說(shuō)到車的性能，一般人第一個(gè)想到的就是馬力。什么是馬力呢？馬力是功率單位之一，而不是力量的單位。什么是功率呢？功率的定義是：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)所作的功。換句話說(shuō)，對(duì)車子來(lái)講，就是在一定的時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生供給車子運(yùn)動(dòng)的能量多寡。再打個(gè)比方，同樣的工作量，有人可能很快做完，有人很慢，做得快的人表示他在每一段時(shí)間內(nèi)所完成的工作量，一定比慢的人多，我們稱之為工作效率高。相同的，在同樣時(shí)間內(nèi)，能夠提供越多能量的引擎，它的功率越大，也就是馬力越大。

一般都說(shuō)「馬力大的車比較夠力」，當(dāng)然，馬力的確和引擎的出力有關(guān)，但是我們可以就一個(gè)簡(jiǎn)單的物理學(xué)公式，認(rèn)識(shí)馬力(功率)、力量與速度間的關(guān)系。式子是這樣的：功率=力量*速度。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)很有力的人，能在5分鐘內(nèi)搬5包白米爬三層樓；而另一個(gè)人比較沒(méi)力，但腳程很快，同樣的路程雖只能搬一包白米，卻能在1分鐘達(dá)成。經(jīng)計(jì)算，有力但走得慢的人，和沒(méi)力但走得快的人，其實(shí)功率是一樣的。所以同樣是300hp馬力的車，跑車就能有很高的極速，而貨車則有很大的載重量。

引擎測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

常見(jiàn)的引擎測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有JIS、SAE、EEC、DIN四 種；它們分別為日本、美國(guó)、歐盟、德國(guó)所實(shí)行的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)；其中DIN已經(jīng)較少被歐洲車廠所采用了。由于JIS、SAE、EEC三種測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容相近，使得引擎的測(cè)試結(jié)果也幾乎相同。汽車制造廠會(huì)因?yàn)槠嚿唐返男阅苄枨蠡蚴菫榱朔衔廴九欧艠?biāo)準(zhǔn)，去對(duì)引擎做不同的周邊安排以及調(diào)校，使同一型的引擎在不同的國(guó)家或車型上會(huì)有不同的馬力值。

在引擎的測(cè)試方式還有總馬力和凈馬力二種測(cè)試方式。總馬力和凈馬力的不同處在于，總馬力是在引擎沒(méi)有附掛任何附加設(shè)備時(shí)所做的測(cè)量值。凈馬力是引擎在附掛發(fā)電機(jī)、水泵、排氣管......等附加設(shè)備后所做的測(cè)量值。目前引擎測(cè)試幾乎都是凈馬力測(cè)試。

德制日制如何換算

由于日本JIS在1994年施行修改后的引擎測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，使得JIS與EEC及SAE的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)極為相近，使得同一個(gè)引擎在JIS、SAE、EEC的測(cè)試條件下，會(huì)有幾乎相同的輸出數(shù)據(jù)。而大家最關(guān)心的議題，不外是各種標(biāo)準(zhǔn)之間的馬力如何換算，由于德制 (DIN) 標(biāo)準(zhǔn)與其它測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定不同，不單純是單位之間的換算問(wèn)題，所以，根本無(wú)法換算。

扭力是什么

在我們看到汽車的性能數(shù)據(jù)時(shí)，除了會(huì)注意到馬力的大小之外，還有一個(gè)值得注意的性能就是扭力的大小。扭力為引擎在運(yùn)轉(zhuǎn)速時(shí)所輸出的扭矩，講白一點(diǎn)，就是引擎的出力。扭矩或扭力是針對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的物體說(shuō)的，因?yàn)橐娴尿?qū)動(dòng)力，從飛輪經(jīng)過(guò)變速箱傳遞到車輪，都是在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下。對(duì)于駕駛者，能感受到的就是車輛加速的力量，所以我們說(shuō)一部車很夠力，是因?yàn)楦惺艿揭鎻?qiáng)大扭力所產(chǎn)生的加速力。

如何判讀扭力數(shù)據(jù)

通常我們看到扭力數(shù)據(jù)都是這樣的：14.9kg-m/4400rpm。這表示該具引擎在4400rpm時(shí)，會(huì)有14.9kg.m的「最大」扭力。一般來(lái)說(shuō)，引擎在不同的轉(zhuǎn)速下，扭力輸出會(huì)不同，但是以上面的數(shù)據(jù)來(lái)看，不是引擎在4400rpm時(shí)，就有14.9kg-m的扭力。引擎扭力輸出雖會(huì)隨著引擎轉(zhuǎn)速而不同，但扭力最主要還是跟引擎負(fù)荷，也就是油門踩踏深度有關(guān)。所以上面數(shù)據(jù)應(yīng)這樣解讀：當(dāng)引擎在全負(fù)荷/全油門狀態(tài)于4400rpm時(shí)，會(huì)有14.9kg-m的「最大」扭力。

扭力輸出特性

引擎扭力大小既是指出力大小，當(dāng)然扭力就與車輛的加速性有關(guān)，并且與爬坡、載重能力(載重能力還牽涉底盤設(shè)定) 相關(guān)。不同的引擎設(shè)計(jì)，就會(huì)有不同的扭力輸出特性，有些引擎是低轉(zhuǎn)速扭力較大，有些高轉(zhuǎn)速扭力較大，有些渦輪增壓有全速域大扭力的高原式扭力輸出特性。在一般使用狀態(tài)下，汽車多在市區(qū)以低速行駛，或是在高速公路上以高檔位做高速行駛，此時(shí)引擎多在中低轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，所以低轉(zhuǎn)速高扭力的引擎，最適合一般日常使用。然而，對(duì)于常使用高轉(zhuǎn)速的競(jìng)技用車，多采用強(qiáng)調(diào)高轉(zhuǎn)速大扭力的引擎。

扭力與馬力

扭力和馬力的關(guān)系是什么呢？在引擎測(cè)試時(shí)，所能測(cè)到的是扭力值，馬力是由扭力與引擎轉(zhuǎn)速算出來(lái)的，所以扭力與馬力是在同一個(gè)測(cè)試中得到的。在「馬力」篇已經(jīng)介紹過(guò)，馬力其實(shí)是功率的單位，而不是力；并且「功率=力量*速度」，馬力是功率，在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，扭力是力量，而轉(zhuǎn)速是速度，所以馬力是扭力與引擎轉(zhuǎn)速的乘積。但其中牽涉單位及旋轉(zhuǎn)與直線運(yùn)動(dòng)間的轉(zhuǎn)換，所以詳細(xì)算式就不在此列出。

常見(jiàn)的單位

常見(jiàn)的扭力標(biāo)示單位有kg-m、lb-ft、Nm三種。在臺(tái)灣一般多使用kg-m為扭力單位，歐洲常以Nm標(biāo)注，北美則多采用lb-ft為扭力單位。

極速

動(dòng)力系統(tǒng)所提供的動(dòng)力使汽車能夠達(dá)到的最高行駛速度。汽車制造廠會(huì)因應(yīng)政府的要求或銷售市場(chǎng)的慣例，在車輛上面藉由電子系統(tǒng)限制汽車的最高行駛速度。例如在歐洲銷售的高性能房車都會(huì)將極速限制在250km/h以下；而在日本則是將汽車的極速限制在180km/h以下。

要提高車輛的極速除了增加引擎的動(dòng)力輸出之外，還要降低汽車行駛的阻力。所有的行駛阻力當(dāng)中就以空氣阻力為最大，也是汽車在高速行駛時(shí)主要的行駛阻力來(lái)源。為了降低汽車在高速行駛時(shí)的空氣阻力，汽車制造廠都投入大量的資源在空氣力氣方面的研究，使車身的造型設(shè)計(jì)合乎空氣動(dòng)力學(xué)，藉以制造出具有高穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性的汽車。

加速性能

引擎輸出的馬力及扭力在呈一定狀態(tài)下，因各檔位減速比設(shè)定的不同，使汽車的加速性能有所差異，除此之外車身重量的大小對(duì)于汽車的加速性能就產(chǎn)生更大的影響。在起步時(shí)速度從零開始加速的過(guò)程中，引擎的動(dòng)力輸出和各檔位減速比始終影響著汽車的加速性能。藉由多種的加速性能測(cè)試，可以了解汽車在各種狀況下的行駛性能。一般常見(jiàn)的汽車加速性能測(cè)試有0~100km/h和0-1/4mile二種，由于1/4mile等于402.3m，因此有些測(cè)試則改為0-400m。

耗油性能

地球資源日漸減少，空氣污染日益嚴(yán)重，汽車在消耗資源的同時(shí)也制造空氣污染。要如何使汽車在消耗資源時(shí)，還能夠兼顧環(huán)保問(wèn)題呢？提升汽車的耗油性能就成為汽車制造廠的重要課題了。雖說(shuō)「又要馬兒跑，又要馬兒不吃草」是不大可能的事，但是經(jīng)由各車廠工程師的研究下，已經(jīng)研發(fā)出許多技術(shù)，讓車輛能在性能提升的同時(shí)，也能擁有不錯(cuò)的省油性。

例如Hybrid混合動(dòng)力，使Toyota Prius擁有每公升汽油行駛35.5公里的省油性能。而可變進(jìn)器歧管、可變汽門正時(shí)等系統(tǒng)，也可以有效的提升引擎的進(jìn)氣效率，而達(dá)到省油的效果。