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汽車(chē)驅動(dòng)理論
馬力與扭力哪一項最能具體代表車(chē)輛性能？有人說(shuō)「起步靠扭力，加 速靠馬力」，也有人說(shuō)「馬力大代表極速高，扭力大代表加速好」，其實(shí)這些都是片段的錯誤解釋?zhuān)鋵?shí)車(chē)輛的前進(jìn)一定是靠引擎所發(fā)揮 的扭力，所謂的「扭力」在物理學(xué)上應稱(chēng)為「扭矩」，因為以訛傳訛的結果，大家都說(shuō)成「扭力」，也就從此流傳下來(lái)，為導正視聽(tīng)，
本文以下皆稱(chēng)為「扭矩」。
扭矩的觀(guān)念從小學(xué)時(shí)候的「杠桿原理」就說(shuō)明過(guò)了，定義是「垂直方向的力乘上與旋轉中心的距離」，公制單位為牛頓-米(N-m)，除以重力加速度 9.8m/sec2之后，單位可換算成國人熟悉的公斤-米(kg-m)。英制單位則 為磅-呎(lb-ft)，在美國車(chē)的型錄上較為常見(jiàn)，若要轉換成公制，只要將lb-ft的數字除以7.22即可。
汽車(chē)驅動(dòng)力的計算方式：
將扭矩除以車(chē)輪半徑即可由引擎(Engine)馬力－扭力輸出曲線(xiàn)圖可發(fā)現，在每一個(gè)轉速下都有一個(gè)相對的 扭矩數值，這些數值要如何轉換成實(shí)際推動(dòng)汽車(chē)的力量呢？答案很簡(jiǎn)單，就是「除以一個(gè)長(cháng)度」，便可獲得「力」的數據。舉例而言，一 部1.6升的引擎大約可發(fā)揮15.0kg-m的最大扭力，此時(shí)若直接連上185/ 60R14尺寸的輪胎，半徑約為41公分，則經(jīng)由車(chē)輪所發(fā)揮的推進(jìn)力量為15/0.41=36.6公斤的力量(事實(shí)（Fact)上公斤并不是力量的單位，而是重量的單位，須乘以重力加速度9.8m/sec2才是力的標準單位「牛頓」)。
36公斤的力量怎么推動(dòng)一公噸的車(chē)重呢？而且動(dòng)輒數千轉的引擎轉速更不可能（maybe)恰好成為輪胎轉速，否則車(chē)子不就飛起來(lái)了？幸好聰明的人類(lèi)發(fā)明了「齒輪」，利用不同大小的齒輪相連搭配（collocation)，可以將旋轉的速度降低，同時(shí)將扭矩放大。由于齒輪的圓周比就是半徑比，因此從小齒輪傳遞動(dòng)力至大齒輪時(shí)，轉動(dòng)的速度降低的比率以及扭矩放大的倍數，都恰好等于兩齒輪的齒數比例，這個(gè)比例就是所謂的「齒輪比」。
舉例說(shuō)明，以小齒輪帶動(dòng)大齒輪，假設小齒輪的齒數為15齒，大齒輪的齒數為45齒。清障車(chē)按類(lèi)別主要分為：拖吊連體型、拖吊分離型，一拖一型，平板一拖二型，多功能清障車(chē)，液壓自動(dòng)夾緊型。主要有東風(fēng)小霸王一拖一施救車(chē)，東風(fēng)多利卡清障車(chē)，江淮清障車(chē)，五十鈴平板救援車(chē)，東風(fēng)153一拖一施救車(chē)，斯太爾大型清障車(chē)，東風(fēng)天龍后八輪大型救援車(chē)。
當小齒輪以3000rpm的轉速旋轉，而扭矩為20kg-m時(shí)，傳遞至大齒輪的轉速便降低了1/3，變成1000rpm；但是扭矩反而放大三倍，成為60kg-m。清障車(chē)按類(lèi)別主要分為：拖吊連體型、拖吊分離型，一拖一型，平板一拖二型，多功能清障車(chē)，液壓自動(dòng)夾緊型。主要有東風(fēng)小霸王一拖一施救車(chē)，東風(fēng)多利卡清障車(chē)，江淮清障車(chē)，五十鈴平板救援車(chē)，東風(fēng)153一拖一施救車(chē)，斯太爾大型清障車(chē)，東風(fēng)天龍后八輪大型救援車(chē)。這就是引擎扭矩經(jīng)由變速箱可降低轉速并放大扭矩的基本原理。
在汽車(chē)上，引擎輸出至輪胎為止共經(jīng)過(guò)兩次扭矩的放大，第一次由變 速箱的檔位作用而產(chǎn)生，第二次則導因于最終齒輪比（或稱(chēng)最終傳動(dòng) 比）。扭矩的總放大倍率就是變速箱齒比與最終齒輪比的相乘倍數。舉例來(lái)說(shuō)，手排六代喜美的一檔齒輪比為3.250，最終齒輪比為4.058，而引擎的最大扭矩為14.6kgm/5500rpm，于是我們可以算出第一檔的最 大扭矩經(jīng)過(guò)放大后為14.6×3.250×4.058=192.55kgm，比原引擎放大了13倍。此時(shí)再除以輪胎半徑約0.41m，即可獲得推力約為470公斤。然而上述的數值并不是實(shí)際的推力，畢竟機械傳輸的過(guò)程中必定有磨 耗損失，因此必須將機械效率(efficiency)的因素(factor)考慮在內。
論及機械效率，每經(jīng)過(guò)一個(gè)齒輪傳輸，都會(huì )產(chǎn)生一次動(dòng)力損耗，手排變速箱的機械效率約在95%左右，自排變速箱較慘，約剩88%左右，而傳動(dòng)軸的萬(wàn)向接頭 效率約為98%，各位自己乘乘看就知道實(shí)際的推力還剩多少。清障車(chē)按類(lèi)別主要分為：拖吊連體型、拖吊分離型，一拖一型，平板一拖二型，多功能清障車(chē)，液壓自動(dòng)夾緊型。主要有東風(fēng)小霸王一拖一施救車(chē)，東風(fēng)多利卡清障車(chē)，江淮清障車(chē)，五十鈴平板救援車(chē)，東風(fēng)153一拖一施救車(chē)，斯太爾大型清障車(chē)，東風(fēng)天龍后八輪大型救援車(chē)。整體而 言，汽車(chē)的驅動(dòng)力可由下列公式計算：
扭矩×變速箱齒比×最終齒輪比×機械效率(efficiency) 驅動(dòng)力= 輪胎半徑（單位為公尺） 馬力亦非「力」乃「功率(指物體在單位時(shí)間內所做的功的多少)」的一種 了解如何將扭矩經(jīng)由變速箱的齒比放大成為實(shí)際推力之后，接著(zhù)可以研究什么叫做「馬力」。馬力其實(shí)也不是一種「力」，而是一種功率 (Power)的單位，定義為單位時(shí)間內所能做「功」的大小。盡管如此，我們不得不繼續使用「馬力」這個(gè)名字，畢竟已經(jīng)用太久了，講「功率」恐怕沒(méi)幾個(gè)消費者聽(tīng)得懂？
功率是由扭矩計算出來(lái)的，而計算的公式相當簡(jiǎn)單：功率(W)﹦2π× 扭矩(N-m)×轉速(rpm)/60，簡(jiǎn)化計算后成為：功率(kW)=扭矩(N-m) ×轉速(rpm)/9549，詳細的推導請參看方塊文章。然而功率kW要如何 轉換成大家常見(jiàn)的「馬力」呢，這又有一段故事得講。
英制或公制？
1PS=735W；1hp=746W
馬力定義竟然不一樣！
談到引擎(Engine)的馬力，相信不少人會(huì )直覺(jué)地想到什么DIN、SAE、EEC、JIS等等不同測試標準，到底這些標準的差異在哪兒，以后有空再研究；有點(diǎn)夸張的是由于英制與公制的不同，對「馬力」的定義基本上就不一樣。英制的馬力(hp)定義為：一匹馬于一分鐘內將200磅(lb)重的物體拉動(dòng)165英呎(ft)，相乘之后等于33,000ft-lb/min；而公制的馬力(PHOTOSHOP)定義則為一匹馬于一分鐘內將75公斤的物體拉動(dòng)60公尺，相乘之后等于4500kg-m/min。經(jīng)過(guò)單位換算，(1lb=0.454kg;1ft=30.48cm)竟然發(fā)現1hp=4566kg-m/min，與公制的1PS=4500kg-m有些許差異，而如果以功率(指物體在單位時(shí)間內所做的功能多少)W(1W=1Nm/sec= 9.8kgm/sec)來(lái)?yè)Q算的話(huà)，可得1hp=746W;1PS=735W兩項不一樣的結果。
同樣是「馬力」，英制馬 力與公制馬力的定義竟然不一樣！難道英國馬比較「有力」嗎？
到底世界上為什么會(huì )有英制與公制的分別，就好像為什么有的汽車(chē)是右駕，有的卻是左駕一樣，是人類(lèi)永遠難以協(xié)調的差異點(diǎn)。若以大家 比較熟悉的幾個(gè)測試標準來(lái)看，德國的DIN與歐洲共同體的新標準 EEC還有日本的JIS是以公制的PS為馬力單位，而SAE使用的是英制的 hp為單位，但為了避免復雜，本刊一率將馬力的單位標示為hp。近來(lái)，越來(lái)越多的原廠(chǎng)數據已改提供絕對無(wú)爭議的KW作為引擎輸出的功率(指物體在單位時(shí)間內所做的功的多少)數值。
不過(guò)話(huà)說(shuō)回來(lái)，1PS與1hp之間的差異僅1.5%，每一百匹馬力差1.5匹，差異并不大。一般房車(chē)的馬力多半僅在200匹馬力以下，兩者由于定義的差異也僅3匹馬力左右，因此如果您真要「馬馬計較」，就把SAE 標準的數據（data)多個(gè)1.5%吧！不過(guò)SAE、JIS、DIN、EEC各種測試標準之 間亦有些許差異，這個(gè)老問(wèn)題已經(jīng)爭論過(guò)很多次了，單位之間不能真正劃上等號，然而在差別不怎么多的情況之下，就當作相同吧！因此 管他是PS或hp，都差不多可以視為相等。 終于可以做結論了！將上述獲得的馬力與功率(指物體在單位時(shí)間內所做的功的多少)換算方式代入功率與扭矩的換算公式，并且將扭矩的單位換算為大家熟悉的kg-m之后，可得下列結果： 英制馬力hp=扭力(kg-m)×引擎(Engine)轉速(rpm)／727 ，公制馬力PS =扭力(kg-m)×引擎(Engine)轉速(rpm)／716 知道這些公式之后有什么用呢？從「馬力hp=扭力×轉速/727」看來(lái)， 如果能增加引擎轉速，扭力不變的情況下，便能增加馬力。例如若能 將轉速從6000rpm增加到8000rpm，等于增加了33%，但因為凸輪軸的 限制使得8000rpm時(shí)的扭力下降(descend)了10%，則仍能使馬力增加19.7%，這 說(shuō)明了時(shí)下改裝計算機的為何能在解除（解釋:解決、消除)斷油后大幅增加馬力。 所以不要被「增加？？匹馬力」的廣告所著(zhù)魔。
讓我們從另外一個(gè)角度來(lái)想：如果在同樣的轉速下，增加20匹馬力，代表能增加多少推力呢？以最大扭力點(diǎn)發(fā)揮于5000rpm的情況下，將公式稍微變換一下，可發(fā)現增加的扭力=20hp×7275000rpm=2.9kgm。再將這個(gè)結果代入汽車(chē)驅動(dòng)力的公式，同樣以喜美 的一檔計算，2.9×3.250×4.058/0.41=93公斤。對于一噸重的車(chē)身而言，影響似乎也不怎么大；再者如果相差5匹馬力的話(huà)，推力更僅增加23公斤，可見(jiàn)相差5匹馬力，根本也沒(méi)差多少，所以能「增加5匹馬力」的產(chǎn)品，到底應該花多少錢(qián)去改裝，您自個(gè)兒會(huì )拿捏了吧？
大馬力決定真性能！
到底大馬力的車(chē)子跑得快，還是大扭力的車(chē)子跑得快？從公式可以知 道大馬力的原因是「高轉速的時(shí)候仍保有高扭力數值」，也就是說(shuō)要 有大馬力，不只是低轉速的扭力要好，連高轉速的扭力都得繼續維持 ，這表示扭力與馬力的爭論根本是多余的，只要能做到高馬力，除了表示各轉速區域的扭力都很大之外，更代表材料技術(shù)的優(yōu)越性，將活塞、進(jìn)排氣閥門(mén)的材質(zhì)與重量予以強化與輕量化，才能將引擎轉速提高。清障車(chē)全名為道路清障車(chē)，又稱(chēng)拖車(chē)、道路救援車(chē)、拖拽車(chē)，具有起吊、拽拉和托舉牽引等多項功能，清障車(chē)主要用于道路故障車(chē)輛，城市違章車(chē)輛及搶險救援等。
扭矩與功率的換算公式推導 假設一圓的半徑為r(單位為m)，扭矩為T(mén)(單位為N-m)，則圓周上切線(xiàn) 方向的力F=T/r，由于功率(指物體在單位時(shí)間內所做的功的多少)的定義為「每秒鐘所作的功」，對于圓周?動(dòng)而言，每旋轉一圈所作的功為：F×圓周總長(cháng)2πr 將F=T/r代入計算，每一圈所作的功Work=F×2πr=(T/r)×2πr=2πT 再乘上引擎轉速rpm就是每分鐘所作的功，但功率P的單位是N-m/sec ，所以需除以60，轉換成每秒所作的功。代入公式：P=T2πrpm/60，將常數整理后，則可得P(kW)=Trpm/9545。
由上文可見(jiàn)，一臺車(chē)的動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機傳輸到車(chē)輪，需要經(jīng)過(guò)多組齒輪因此有所損耗，如果德制馬力測的是傳遞到車(chē)輪上的動(dòng)力，那么同樣發(fā)動(dòng)機用在不同車(chē)型上的動(dòng)力輸出應該不同，試拿bmw330和bmw530做比較，其功率均是225hp/5900rpm；結論，要么bmw在數據上造假，要么它測的是發(fā)動(dòng)機輸出凈值(賬面價(jià)值)。
