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冷日
(冷日)

發表時間：2004/8/29 16:38

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註冊日: 2008/2/19
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[分享]馬力跟扭力: 參考看看~~
======路人表示 ======
各位前輩大家好，我是台北市某高中的車研社社長，想
請問各位大大一下：扭力跟馬力有什麼不同，對車子的
影響又如何呢，還有TURBO的車種優缺點為何，為什麼以
性能取向的BMW從來不用TURBO，而舒適取勝的BENZS600
卻動用了雙機械增壓呢？
煩請個位前輩不厭解釋，小弟我感激不盡

====== 無業書表示 ======
以下轉貼小弟舊作給您參考。
*********************************
引擎的扭力(Torque)輸出值，
其實就是作用於引擎輸出軸(通常是「飛輪」Flying Wheel)上的力矩大小‧
假設作用於輸出軸圓周方向(切線方向)上的力(Force)為f，輸出軸的半徑為r，
則引擎的扭力值T = f * r
扭力的常用單位為Nt.m (牛頓.米)或Kgw.m (公斤.米)，
雖與「功」(Work)的單位相同，但其物理意義並不相同‧
通常，在不同的引擎轉速(rpm)下，會有不同的扭力輸出值‧
待測的引擎會被架在扭力機上，測得每一轉速下的扭力輸出值，
以繪出「扭力 - 轉速曲線」‧
該曲線的頂點(極大值)，即所謂的「扭力峰值」，e.g. 19Kgw.m@4000rpm
另一方面，假設引擎的轉速為N rps (每秒轉N轉)，則
每秒所做的功 = f * (2πr * N) = (f * r) * 2π* N = T * 2π* N，
此即為引擎的輸出功率，常用單位為Hp(Horse Power，馬力)‧
1英制Hp = 745.7 Watt = 745.7 J/s = 745.7 Nt.m/s = 76 Kgw.m/s
經過單位換算之後，得出下式：
馬力值(Hp) = 扭力值(kgw.m) * rpm值 / 726.6
因此，馬力值並非直接測得的，而是根據「扭力 - 轉速曲線」，再經上式運算，
繪出「馬力 - 轉速曲線」‧
該曲線的頂點(極大值)，即所謂的「馬力峰值」，e.g. 150Hp@6400rpm
另外，引擎的輸出扭力，在經過變速箱與終傳齒輪之兩次放大後 (部分SUV尚有加力檔之放大)，
再經Differential(差速器)分配至各個驅動輪‧
若某2WD車以某檔位直行，假設該檔減速比為2，終傳齒比為3，
當時轉速下的引擎扭力輸出值為20Kgw.m，
則作用於每個驅動輪上的扭力=20*2*3/2=60Kgw.m
假設驅動輪的半徑為0.3m，且不考慮所有的機件摩擦損失與胎面打滑，
則當時此車受其動力系統所作用的力F=(60/0.3)*2=400Kgw
假設該車的車速為V，質量為M，風阻係數為Cd，且正在仰角為α度的上坡道上；
若不考慮所有的機件摩擦損失與胎面打滑，則當時此車所受的合力
Ft = F - M*g*sinα- Cd*k*(V^2)
其中 k = (1/2)*A*ρ
(A為正向投影面積，ρ為空氣密度)
再依牛頓第二運動定律 a = Ft / M，便可算出此時該車的加速度‧
此種算法，不但麻煩也十分困難；
因此有所謂的「馬力重量比」，以較簡略的方法來「揣測」
一部車的加速能力與爬坡能力；且詳述於下‧
假設當時的引擎輸出馬力為P，動能Ek=(1/2)*M*(V^2)，位能為Ep=M*g*H，
若不考慮所有的機件摩擦損失與胎面打滑，則：
P = d(Ek)/dt + d(Ep)/dt + Cd*k*(V^3) ，即：
P = M*V*(dV/dt) + M*g*(dH/dt) + Cd*k*(V^3) ------------- 式一
在車速低時，可忽略式一中的Cd*k*(V^3) 項，則：
P/M = V*(dV/dt) + g*(dH/dt) ------------- 式二
而P/M即為所謂的「馬力重量比」；
(dV/dt)即為加速度；(dH/dt)即為爬坡能力‧
問題是，P/M值(馬力重量比)會隨著引擎轉速(rpm)之不同而異；
而只憑「馬力峰值」單一數值所算出的「最大馬力重量比」，
往往出現於引擎轉速5000~6000 rpm以上，
並不足以評估起步加速與前中段加速的能力....失望吧？
另外，假設此車在平路上行駛，則式一中的M*g*(dH/dt)項為0；
若該車已達「極速」Vm，則 (d Vm /dt) =0，式一將變成：
Pm = Cd * k * (Vm ^3) ， Pm為馬力峰值‧
因此，若已知一部車的馬力峰值與Cd值，理論上應可依上式推算出其極速；
但實際上卻不盡然‧
因終傳齒比與變速箱檔位齒比的選擇，
馬力峰值出現時的引擎轉速(rpm)所對應的車速，未必剛好是Vm....失望吧？
以上所述，乃小弟無業書以一己淺薄之物理知識，苦思良久後之心得‧
倘有謬誤之處，還望各方高手包涵、指正‧
******************************************************************
綜上所述，吾人若欲精確地預估一部車的動力性能(不包括操控)，至少須備齊下列資料：
車重、變速箱各檔位齒比、終傳齒比、風阻係數，
以及「扭力 - 轉速曲線」或「馬力 - 轉速曲線」‧
但這些資料的備齊，對一般消費者(包括小弟在內)而言，極為困難‧
因而，與其單憑「扭力峰值」或「馬力峰值」來「揣測」，
還不如直接依據原廠或媒體所公佈的測試成績，例如：
0 --> 100 km/hr ：10秒
極速：200 km/hr等來得可靠‧
但對國產車而言，原廠測試成績往往付之闕如；
媒體自行測試的成績，卻又莫衷一是，缺乏公信‧
可憐的消費大眾，只好就僅有的「扭力峰值」與「馬力峰值」，
來玩「我猜、我猜、我猜猜猜」的遊戲了‧
那要如何猜呢？試舉下例：
假設有A、B兩車，其車重、變速箱各檔位齒比、終傳齒比與風阻係數等數值皆相同；
僅「扭力峰值」與「馬力峰值」不同，如下：
A車：17.8 Kgw.m@3000rpm，130 Hp@5200rpm
B車：19.0 Kgw.m@4800rpm，150 Hp@6400rpm
則以下是小弟所「猜猜猜」的結果：
起步&前段加速：A車較快
高速時(後段)再加速：B車較快
極速：B車較快
因此，選購何車，端視個人需求而定‧
若是都會市區代步，A車較適合；
若常跑高速公路與人「嘎」車，則選B車‧
傳統上，將A車的引擎稱為「低轉速高扭力」引擎，
常見的設計為「衝程>缸徑」、單進氣門、SOHC、甚或OHV等‧
而B車的引擎稱為「高轉速高馬力」引擎，
常見的設計為「衝程<缸徑」、多進氣門、DOHC等‧
至於有無「低轉速高扭力、高轉速高馬力」等二者兼備的完美引擎呢？
就傳統的引擎設計而言，此二者似乎是矛盾的；
但在諸如VTEC、VVT-L、Double-VANOS等可變氣門技術日益成熟後，
此夢想之實現似已指日可待‧
註：目前在市售量產車中，自稱是「兼備」而其實是「折衷」者，比比皆是！

====== X 表示 ======

基本上忸力是由起步加速時你背上的感覺而馬力則是決定你的車跑多快。
通常要越野的車(4x4)或大卡車都是忸力大的車，
而需要跑高速的車馬力大的車通常都是馬力比較大。

Turbo的優點是可讓引擎的輸出比同級引擎更大而有效率，
可以跑的比較快尤其是中高速時的加速，
覺得馬力不夠時要改很容易。缺點則是貴，
改起來很貴，耗油，
保險費也比較貴，
零件耗損比較大，
turbo用太大的話會有嚴重的turbo lag因為turbo車的引擎必須是低壓縮比的所以忸力會比較小。

BMW以前的賽車有用過Turbo引擎，
而70年代的2002好像就是用Turbo引擎的。

至於為什麼BMW現在不用Turbo而Benz突然開使用增壓式引擎就不知道了。
不過在賽車場上的車應該是以沒有Turbo的車比較好，
因為比較好控制。
想當年Porsche 911 Turbo出來時撞了多少車死了多少有錢人就應該不難理解。
這也是為什麼Porsche有 "有錢人的棺材" 的惡名。
至於Benz的理由可能跟它的形像由關。
以同樣cc數的BMW跟Benz來做比較的話BMW的馬力跟忸力通常都比較高所以bmw才被認為是高性能的車而Benz則是舒適的車。
有一個傳聞是因為Benz沒辦法做出一顆像BMW那樣的引擎所以只好用機械增壓了。
不過這只是謠言吧。

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