发布于 09-22 16:56:02
内容概述：
具备相同马力的不同车型，比如卡车和跑车，动力一样但驾驶感受为何却完全不同？这是个很有意思的问题。
马力是功率单位，也可以理解为动力的概念；由詹姆斯瓦特（第一次工业革命先驱）提出的马力单位，标准为「75千克力·米/秒」，假设两台车都有500公制马力，理论上最强的动力标准都是37500kg·m/s的标准，可是卡车的加速能力总不如跑车，而跑车的牵引力也绝对不比卡车。原因其实在于扭矩、轮胎、推重比等等因素的影响，两类型的发动机设计取向完全不同。
卡车同样需要非常大的马力，不过实现大马力的基础是「大扭矩×低转速」。扭矩可以理解为发动机每次做功输出的动力，功率的概念是每分钟做功能量的总和，计算方式为（扭矩×转速÷9549＝功率），而功率再乘以1.36则为公制马力的数值。
假设重卡同样有500马力，载重量为50吨；起步加速时就需要非常大的马力才行，因为推重比已经被拉到非常低的标准。想要实现大马力则需要在低转速区间就输出大扭矩，实现的方式是依靠柴油机以压燃技术，将柴油以非常高的比例燃烧转化为机械能；不过这只是第一步，变速箱才是实现大马力的核心。
变速箱的功能是放大扭矩与放大车速，这台有500马力的发动机，扭矩本身可能是很低的；但是通过卡车变速箱的特殊1/2低速挡的齿轮比，可以将扭矩放大到数千牛米。因为低速挡发动机驱动的是小齿轮，带动运转的是直径很大的大齿轮；小齿轮每转一圈等于输出一次扭矩，每分钟运转输出的动力总和等于马力的概念。
但是这个马力直接作用于大齿轮，大齿轮每转一圈等于输出扭矩一次，每分钟输出动力的总和才等于马力。这是不是就等于放大了扭矩呢？这就是重卡能是以大扭矩实现大马力的基础，变速箱的齿轮比与普通代步汽车是不同的，所有设计都是为了提升扭矩。
缺点：卡车的「极速」总是比较低的，能够行驶到80-100km/h的时速区间基本就是极限了；而大马力难道不应该有高车速吗？相信原因应该可以理解了，因为变速箱的设计是为了放大扭矩而不是提升车速，能保证重载后顺畅的起步才是核心。
当然这也有柴油发动机的“转速限制”问题，这种机器的最高转速在4000rpm左右，高转速区间为2500/4000转的范围内。扭矩虽然足够大，但是转速不够高也无法实现很大的马力，所以柴油机的特点往往是“低转高扭”。
至于马力与跑车相同的重卡，其极速低的原因则是受到推重比的影响，马力的驱动力标准是固定的，500马力驱动50吨的卡车肯定无法实现高车速，但驱动1.5吨的跑车则能够“起飞”了。这就像一个人如果曾经有300斤，跑步的速度不会快，而减重到100斤后就能跑的飞快了。
跑车装备的发动机当然是汽油机或者油电混合动力，其他特点往往是「相对大扭矩×高转速」，不过扭矩总不会比重卡更大。比如也是500马力的跑车，最大扭矩能够有600-800N·m已经很难得了，然而重卡真的会有2500N·m左右；这不是夸大其词，很多牵引车使用的柴油机都有这种标准。
而扭矩小当然是因为变速箱齿轮比不同，说白了就是跑车不需要如此之大的扭矩；否则起步瞬间爆发的超大扭矩，会超过小小的轮胎抓地力，尤其是车身整备质量又很低，轮胎得不到足够的下压力则抓地力还是会非常小。如果跑车如果能放大出卡车柴油机的扭矩标准，起步就会轮胎原地打转到车身失控，可就是走不了直线。
知识点：瞬间爆发的扭矩最终要通过「车轮转动」的方式输出，所谓的轮上功率（马力）也是每分钟输出动能的总和，而每次转动也只是扭矩的概念。而最大扭矩一定要与轮胎的抓地力进行匹配，否则正常行驶中的状态，基本会像是车辆在泥地中驾驶——轮胎转速很快但车速实际很低。
但是轮上功率高是没有问题的，因为保证了每次输出的扭矩没有超过抓地力，提高每分钟做功的次数总不会出现打滑。所以跑车需要的是比重卡低很多的扭矩，以高转速实现相同的马力，在整备质量很低的前提下，车速必然会非常快。
汽油机是可以实现高转速运行的，很多跑车可以达到10000转左右的高转速；这种机器采用的是火花塞点火做功，压缩比很小且点火角度特殊，运行过程中不会产生很强的振动。所以以高转速运行也不会有过于严重的磨损、振动和噪音，这就是跑车总能够实现高车速的基础。
关于马力相同但驾驶感受完全不同的问题就聊到这里，家用代步汽车需要哪种类型的发动机呢？
家用汽车标准：大扭矩·低转速。
想要实现低油耗，基础是降低代步时的发动机运行转速；因为曲轴每转两圈就要耗油做功一次，转速越高耗油量当然就会越大。所以最佳的状态还是以高扭低转实现足够代步的马力，方式其实很简单。
这两项技术是柴油机的标配，目前也成为了优秀汽油机的通用技术；直喷技术让喷油压力升高很多，比如在进气歧管中以3.0bar左右的压力喷油的多点电喷，过低的压力会让燃油雾化的油珠粒径很大，蒸发的时间长会影响燃烧效率。
但是汽油机采用大空间缸内直喷的压力可以达到350bar，上百倍的增长当然可以让燃油的雾化蒸发与燃效都有很大程度的提高；高压共轨技术的柴油机可以达到2000bar，差距是不是非常大呢？
涡轮增压技术的本质是空气压缩机，把大团空气压缩为小团，小团气体中的氧分子数量会增加很多；等量的燃油面对更多的氧气，在相同时间内转化出的热能就会高很多。
因为做功时燃烧的燃油没有达到100%“完全燃烧”的程度，提高燃烧效率可以理解为提高燃烧的充分性；提升氧浓度就是为提高充分性，所以增氧后就能以提升热能的方式提升扭矩——说白了就是自然吸气技术会浪费掉很多的燃油，涡轮增压技术多燃烧一些、少浪费一些就会有更大的扭矩了。汽油机1.5T目前有最高300N·m，2.0T最高有400N·m，功率能达到150~170kw之间即可，扭矩越接近上述标准越好。
编辑：天和Auto-汽车科学岛
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