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馬力和功率是一個東西，只不過是單位不同而已。馬力（功率）越大，汽車的最高速度越高。 加速度是看扭力，扭力越大，加速度越快。 馬力與扭力哪一項最能具體代表車輛性能？有人說「起步靠扭力，加速靠馬力」，也有人說「馬力大代表極速高，扭力大代表加速好」，其實這些都是片段的錯誤解釋，其實車輛的前進一定是靠引擎所發揮 的扭力，所謂的「扭力」在物理學上應稱為「扭矩」，因為以訛傳訛的結果，大家都說成「扭力」，也就從此流傳下來，為導正視聽， 本文以下皆稱為「扭矩」。 扭矩的觀念從小學時候的「杠桿原理」就說明過了，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)，在美國車的型錄上較為常見，若要轉換成公制，只要將lb-ft的數字除以7.22即可。 汽車驅動力的計算方式： 將扭矩除以車輪半徑即可由引擎馬力－扭力輸出曲線圖可發現，在每一個轉速下都有一個相對的 扭矩數值，這些數值要如何轉換成實際推動汽車的力量呢？答案很簡單，就是「除以一個長度」，便可獲得〉摩」的數據。舉例而言，一 部1.6升的引擎大約可發揮15.0kg-m的最大扭力，此時若直接連上185/ 60R14尺寸的輪胎，半徑約為41公分，則經由車輪所發揮的推進力量為15/0.41=36.6公斤的力量(事實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一公噸的車重呢？而且動輒數千轉的引擎轉速更不可能恰好成為輪胎轉速，否則車子不就飛起來了？幸好聰明的人類發明了「齒輪」，利用不同大小的齒輪相連搭配，可以將旋轉的速度降低，同時將扭矩放大。由于齒輪的圓周比就是半徑比，因此從小齒輪傳遞動力至大齒輪時，轉動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，這個比例就是所謂的「齒輪比」。 舉例說明，以小齒輪帶動大齒輪，假設小齒輪的齒數為15齒，大齒輪的齒數為45齒。當小齒輪以3000rpm的轉速旋轉，而扭矩為20kg-m時，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。這就是引擎扭矩經由變速箱可降低轉速并放大扭矩的基本原理。 在汽車上，引擎輸出至輪胎為止共經過兩次扭矩的放大，第一次由變 速箱的檔位作用而產生，第二次則導因于最終齒輪比（或稱最終傳動 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。舉例來說，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 大扭矩經過放大后為14.6×3.250×4.058=192.55kgm，比原引擎放大了13倍。此時再除以輪胎半徑約0.41m，即可獲得推力約為470公斤。然而上述的數值并不是實際的推力，畢竟機械傳輸的過程中必定有磨 耗損失，因此必須將機械效率的因素考慮在內。 論及機械效率，每經過一個齒輪傳輸，都會產生一次動力損耗，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，而傳動軸的萬向接頭 效率約為98%，各位自己乘乘看就知道實際的推力還剩多少。整體而 言，汽車的驅動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 驅動力= ———————————————————— 輪胎半徑（單位為公尺），馬力乃「功率」的一種。了解如何將扭矩經由變速箱的齒比放大成為實際推力之后，接著可以研究什么叫做「馬力」。馬力是一種功率 (Power)的單位，定義為單位時間內所能做「功」的大小。盡管如此，我們不得不繼續使用「馬力」這個名字，畢竟已經用太久了，講「功率」恐怕沒幾個消費者聽得懂？ 功率是由扭矩計算出來的，而計算的公式相當簡單：功率(W)＝2π× 扭矩(N-m)×轉速(rpm)/60，簡化計算后成為：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！ 談到引擎的馬力，相信不少人會直覺地想到什么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165英呎(ft)，相乘之后等于33,000ft-lb/min；而公制的馬力(PS)定義則為一匹馬于一分鐘內將75公斤的物體拉動60公尺，相乘之后等于4500kg-m/min。經過單位換算，(1lb=0.454kg;1ft=30.48cm)竟然發現1hp=4566kg-m/min，與公制的1PS=4500kg-m有些許差異，而如果以功率W(1W=1Nm/sec= 9.8kgm/sec)來換算的話，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有英制與公制的分別，就好像為什么有的汽車是右駕，有的卻是左駕一樣，是人類永遠難以協調的差異點。若以大家 比較熟悉的幾個測試標準來看，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，越來越多的原廠數據已改提供絕對無爭議的KW作為引擎輸出的功率數值。 不過話說回來，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 標準的數據多個1.5%吧！不過SAE、JIS、DIN、EEC各種測試標準之 間亦有些許差異，這個老問題已經爭論過很多次了，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)×引擎轉速(rpm)／727 公制馬力PS =扭力(kg-m)×引擎轉速(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， 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時的扭力下降了10%，則仍能使馬力增加19.7%，這說明了時下改裝發動機的為何能在解除斷油后大幅增加馬力。所以不要對「增加馬力」的廣告所著魔。 讓我們從另外一個角度來想：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？以最大扭力點發揮于5000rpm的情況下，將公式稍微變換一下，可發現增加的扭力=20hp×727／ 5000rpm=2.9kgm。再將這個結果代入汽車驅動力的公式，同樣以喜美 的一檔計算，2.9×3.250×4.058/0.41=93公斤。對于一噸重的車身而言，影響似乎也不怎么大；再者如果相差5匹馬力的話，推力更僅增加23公斤，可見相差5匹馬力，根本也沒差多少，所以能「增加5匹馬力」的產品，到底應該花多少錢去改裝，您自個兒會拿捏了吧？ 大馬力決定真性能！ 到底大馬力的車子跑得快，還是大扭力的車子跑得快？從公式可以知 道大馬力的原因是「高轉速的時候仍保有高扭力數值」，也就是說要 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，更代表材料技術的優越性，將活塞、進排氣閥門的材質與重量予以強化與輕量化，才能將引擎轉速提高。 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(單位為N-m)，則圓周上切線方向的力F=T/r，由于功率的定義為「每秒鐘所作的功」，對于圓周而言，每旋轉一圈所作的功為：F×圓周總長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。 Guest (2008-11-08 01:49:04) 引用 扭矩的問題，看了很多我還是沒法聯系到汽車的實際性能上去，因為廠商提供的扭矩數值是指發動機輸出的扭矩，可是汽車的這個扭矩最終輸出到地面上還要經過很多環節：離合片、變速箱齒輪、以及輪胎。 我現在反過來考慮，歸根到底，汽車加速度的大小就取決于汽車相對于地面的加速度大小，也就是輪胎的加速度大小， 任何一輛車，都可以在啟動時達到輪胎接近打滑的臨界狀態，此時的加速度，所有的車都是幾乎一樣的。汽車在臨界狀態的加速度僅僅和輪胎與地面的摩擦系數有關。 如果輪胎的轉速始終在接近打滑的臨界狀態持續增加，那么汽車的加速將達到可能的最大值。那樣只需要大概3秒鐘就可以沖上100公里時速了。因為在接近打滑狀態的1檔加速，我試過僅1秒鐘速度就接近30公里時速了。 這就說明，1檔顯然是提供最大扭矩，也就是汽車最大加速度的檔位。 在1檔的情況下，可以仔細研究發動機扭矩的問題。 假設發動機最大扭矩輸出為2000轉到4000轉，這也就是說，最大的加速力量在這個階段。那么1檔的4000轉對應的是30公里每小時，一路拉到30公里每小時，都保持了最大的加速度。如果起步就拉到4000轉然后放離合，就會產生打滑，就我的經驗看，2000轉起步不打滑，然后迅速拉上4000轉，可以達到最佳加速效果。 我自然希望這樣的加速度可以一直維持下去，那3秒鐘后我就到了100公里時速了。可過了不久1檔的轉速就過了4000轉，進入了扭矩減小的區域了，而且轉速接近紅區了。 這個時候就要改為2檔，利用2檔的加速度了。因為1、2檔之間傳動比的不同，所以即使1檔在6000轉時的發動機扭矩沒有2檔在3000轉時的發動機扭矩大，但傳動比差異之下，最終輪子得到的扭矩，1檔的6000轉加速性能肯定要好過2檔的3000轉。 2檔因為傳動比大大減小，幾乎減小一倍，所以輸出到輪胎的扭力也減小一倍，但這是加速僅次于1檔的檔位，因此要盡可能利用這一檔加速的性能，好車在這一檔都可以拉上100公里的時速，以實現最快的0-100公里加速時間。 如果2檔上不了100，那么在80的時候換3檔，傳動比又減少50%，扭力進一步下降50%，加速性能進一步減弱。 結論就是，檔位決定加速性能，要加速快，檔位一定要低。在時速150之前，比加速都是比駕車者合理切換檔位的能力，到時速150以上才是完全比拼發動機性能

回答者：shmilyhnwht2016-05-11 00:00