一個非常基本的問題-扭矩和馬力之間有什麼區別?它遍及Google,但我真的很困惑,無法獲得令人滿意的答案。我會告訴你我的困惑:
扭矩是加速度的指示,對嗎?因此,應使用0-60 mph的扭矩曲線來找到汽車的皮卡。那麼為什麼要使用功率曲線。馬力代表什麼?
如果我說換檔(例如1-2)以獲得最佳里程,則以10 kmph換檔,而要提取最大功率,則以22 kmph換檔。用戶應該使用哪一個?為什麼?
我對在哪裡使用扭矩曲線和在哪裡使用功率曲線感到困惑?它們的意義是什麼?他們對用戶的汽車有何貢獻?
一個非常基本的問題-扭矩和馬力之間有什麼區別?它遍及Google,但我真的很困惑,無法獲得令人滿意的答案。我會告訴你我的困惑:
扭矩是加速度的指示,對嗎?因此,應使用0-60 mph的扭矩曲線來找到汽車的皮卡。那麼為什麼要使用功率曲線。馬力代表什麼?
如果我說換檔(例如1-2)以獲得最佳里程,則以10 kmph換檔,而要提取最大功率,則以22 kmph換檔。用戶應該使用哪一個?為什麼?
我對在哪裡使用扭矩曲線和在哪裡使用功率曲線感到困惑?它們的意義是什麼?他們對用戶的汽車有何貢獻?
馬力是發動機可以產生多少功率(在給定時間內完成多少工作),胡索扭矩是其可以產生的旋轉力的大小(完成多少工作)。兩者之間有著千絲萬縷的聯繫,因此您不能一無所有。
您需要考慮一些物理方程:
力=質量x加速度
功率=完成工作(扭矩)/時間
要相互計算,可以用一些旋轉運動方程式進行替換:
HP =(2 x pi x扭矩x RPM)/ 33000 =(扭矩* RPM)/ 5252
通常,當發動機以峰值扭矩運行時,發動機將是最高效的(因此,工業柴油機為什麼運行得如此緩慢),而扭矩對汽車加速的速度影響更大,尤其是在較低的速度下速度。 HP在更高的速度下使用更多,它可以告訴您汽車必須達到和保持更高的速度的能力。
例如,比較一下船上的發動機,在非常低的RPM(僅幾百個)下產生巨大的扭矩(緩慢移動很重的東西),而在賽車摩托車中,它會在瞬間產生大量的動力(快速移動很輕的東西)。高轉速(10-12千)
在發動機環境中:
扭矩表示 很多 負載可以使引擎在一定時間內承載一定距離。
功率表示 快速 ,引擎可以在該距離上移動負載。
其他一些事情可能有助於解釋兩者之間的區別。兩個:
扭矩是使車輛從靜止狀態加速的
▲扭矩= ▲加速
靜止在這裡非常重要,因為這是唯一的氣動阻力不會限制車輛的直線加速度的情況。這也是為什麼扭矩在較低速度下具有主導作用的原因-阻力相對較小。
扭矩確實起作用;假設它拉動負載
假設您在拔河比賽中擁有兩輛相同的車輛,其中兩個發動機的最大功率相同,但發動機轉速不同。發動機轉速較低的車輛的車輪扭矩將比其他車輪大。這也是贏得拔河比賽的引擎。
峰值功率將決定最高速度
功率=抗力x車速
馬力只是功率或工作率的度量單位,因此:
▲馬力=▲最高速度
扭矩是您的引擎在特定RPM時施加的力的大小。在具有相同傳動比和相同傳動比的兩輛汽車中,產生兩倍扭矩的汽車將加速兩倍。
馬力是根據扭矩和RPM計算得出的。在低RPM時給定的扭矩量等於在高RPM時相同量的扭矩。
馬力很重要,因為到達後輪以使車輛加速的力是扭矩和齒輪的組合。一般而言,汽車的轉速越高,則齒輪越緊密。車輛的檔位越緊,對於給定的扭矩,它加速得越快。由於馬力代表了扭矩和RPM的組合,因此實際上很好地表明了大多數傳動比選擇得當的汽車將如何加速。
舉一個極端的例子,假設我們有一個極高的轉速引擎(例如一級方程式引擎)。它產生250 ft lbs的扭矩,但一直保持該扭矩,直到達到20k RPM的峰值馬力為止,從而產生將近800 hp的功率。另一方面,我們的發動機排量很大,但紅線較低。假設這輛假想的扭力車的峰值扭矩為600 ft lbs,轉至6k rpm,功率剛好超過600 hp。請注意,馬力更大的汽車的扭矩要小得多。在一檔時,假設高轉速汽車的齒輪緊緊度是扭矩汽車的三倍-高轉速汽車的時速為60mph和18000 rpm,而扭矩汽車的時速為6000 rpm(60mph)。這使得高轉速汽車實際上在此檔位上放下了更多的車輪扭矩,因此它將加速得更快。而且,當扭矩車用完轉速時,它仍然還有2000 rpm的發動機轉速,因此當另一輛車變速時,它將在一檔繼續加速超過60mph。同樣的情況也會在較高檔位上重複發生-較高功率的汽車通常會更快地加速,因為它可以保持較低檔位,從而可以更緊密地配合。
齒輪傳動-這就是馬力很重要的原因。緊密的齒輪傳動意味著汽車必須提高轉速才能達到給定的道路速度。長齒輪意味著汽車不必為了達到特定速度而轉得很高。權衡是加速。因此,大多數汽車的第一檔非常緊,在許多小型汽車中,時速在30 mph之前結束。另一方面,超速檔本來可以提供非常差的加速度,但它可以使汽車在高速公路上保持幾乎空轉的RPM,從而節省了汽油。同樣,否則,相同的汽車可能具有不同的最終傳動比,這將影響它們的整體加速度和最高速度。因此,後輪傳動比為3.00的汽車比後輪傳動比為4.10的汽車將更緩慢地加速至更高的最高速度。
通常,功率與轉矩之間的關係是一個簡單的公式:
功率[kW] =轉矩[Nm] * RPM *π/ 30,000
,這意味著您可以始終在轉矩/功率圖中計算一條曲線(這也是測力計的作用)
此圖顯示了五個理論電動機的幾條曲線:
每個電動機在8000RPM時的扭矩為350Nm(因此在該RPM時具有相同的峰值功率),並且每個電動機的峰值扭矩為450Nm。
普通駕駛員在街道上使用的範圍高達3000RPM,因此他的最佳選擇是#2電動機,然後是#1電動機。在中等轉速下,它們將提供最佳的加速度。
在電動機以很高的轉速運行的比賽中,您最好選擇#5。
這兩種方法都可以進行評估曲線-功率和扭矩,因為它們顯示的量或多或少相同。 但扭矩曲線顯示的差異要比功率曲線清楚得多!
但是,功率曲線(可以)顯示了一些有趣的細節。 #4 的功率降低在4000至5000RPM之間。另一點是,通常,最大功率不是在最大RPM時,您想知道它是什麼RPM,以及它在該RPM周圍的行為。會在某個點上隨RPM降低嗎?
想像一下,您有50公斤的重量,可以通過拉動一根吊在天花板上滑輪上的繩索來舉起。當您以恆定速度拉動重量時,您所要付出的力就是它的重力。由於50公斤很重,因此提起起來會非常緩慢。如果重量較輕,則需要的力較小,可以更快地舉起。假設您在1/3的時間內舉起了25kg。這意味著,在您舉起50kg的重物的同時,您也可以舉起3x25kg = 75kg的重物。 由於功率是每次完成的,您可以同時舉起75公斤而不是50公斤,所以雖然只施加了一半的力,但功率卻提高了50%。
電動機的功率幾乎相同:在高RPM時,它在轉數期間可能具有較小的扭矩(力),但由於它同時進行更多的轉數,因此可以提供更大的動力。
如前所述,電源是每次完成的工作。由於節省了動力,因此電動機軸上的動力等於車輪上的動力。根據上面的公式,可以計算出當電動機的比率與車輪的比率不同(忽略任何損失)時發生的情況:
Wheel_torque = Motor_torque * Motor_RPM / Wheel_RPM
在下一張圖表中,我繪製了BMW M3(365Nm @ 4900RPM; 252Kw @ 7900RPM)六個檔的車輪扭矩與電機RPM的關係:
但是也可以繪製功率和轉矩與速度的關係:
是的,電動機的365Nm在第一檔轉換為近6000Nm(4400lb ft)。這顯示了齒輪比以及車輪尺寸的巨大影響。另一方面,在給定的RPM下,動力始終是相同的。 (然後當您進入第3位時,您又會鬆弛約50%)。
這意味著,在比賽中,即使功率已經下降,您也將盡可能晚地換檔,因為換檔意味著動力/扭矩的大量損失。 (我圖中的紅色區域僅表示一檔的RPM範圍從4900到最大)。但是,在從零開始的加速競賽中,以低RPM的高扭矩會有所幫助,因為盡可能快地達到高速非常重要,如果最後還是加速一點也沒關係米。
當然,實際上存在阻力,並且阻力會隨著速度而增加,而克服它的唯一方法是更大的力量。因此,功率固然可以定義最高速度,但是此示例表明功率已經在50km / h / 30mph的範圍內發揮了作用,這並不是非常快。
您已經看到了由於變速箱而引起的RPM比率的巨大影響,並且輪轂也起了作用。因此,僅通過查看它們的電動機轉矩曲線就不可能對它們進行比較。這僅適用於具有多個電機選件但變速器相同的汽車。功率稍微好一點(!)。請注意,當您換檔較晚時,BMW M3在三檔時會以超過125 km / h的速度提供或多或少的恆定最大功率。電機在單轉期間運行。更精確地說:
Work_per_rev [J] =扭矩[Nm] *2π
如果我們認為電動機每轉總是燃燒相同量的燃料(不是完全現實,但可以),即釋放相同的化學能(功),當扭矩最大時化學/機械功的比例最佳。因此,當扭矩高時,機器將最高效地運行。
但是請記住,最佳燃油效率並不等於最佳行駛里程!對於BMW M3:以2000RPM而不是4000RPM行駛意味著將扭矩從340Nm減小到290Nm,損失僅為15%,但油耗降低了50%。
這就是為什麼建議駕駛以極低的RPM獲得最佳行駛里程,儘管燃油效率並不是目前最好的。但是:較低的RPM時,高扭矩肯定意味著更好的行駛里程。如果有一條曲線,則可以計算出另一條曲線。
功率決定了賽車的賽車能力和最大速度,而且還決定了電動機達到更高的RPM後的加速能力
扭矩更清楚地表明了電動機在低RPM時具有什麼加速能力,但是車輪上的扭矩取決於齒輪比和車輪尺寸,因此比較起來並不容易。普通駕駛員希望在低RPM時獲得高扭矩。
請注意,我在這裡做了一些假設和簡化。
I從寶馬汽車新聞網站獲得了電動機曲線。而這個(不幸的是德國人)站點獲取輪胎尺寸,一組RPM和一個用於齒輪比(或自定義比率)的BMW模型,併計算齒輪中RPM的速度。在我的情況下,車輪的周長約為2m,速度為7.5; 12.9; 19.3; 25.6; 1-6檔時速為30.1和35.1 km / h。這樣就可以計算給定齒輪中給定電動機RPM的車輪RPM。
典型比喻:勢能:轉矩::動能:馬力
轉矩可以不運動而存在。它具有工作的能力。
馬力只能在運動中存在。
發動機功率=扭矩*速度;
要引用以恆定負載運行的發動機,可以使用“功率引用”提取最大功率。
為了參考在可變負載(例如,換檔)下運行的發動機,扭矩更合適。
曲線:
轉矩曲線:在發動機各種負載下,發動機產生的轉矩與發動機轉速的關係。
功率曲線:在發動機各種負荷下,發動機產生的功率與發動機轉速的關係。這將通過將轉矩曲線乘以速度獲得,因此這將是轉矩曲線的偏移+拉長版本。請參考功率轉矩曲線示例
燃油經濟性曲線將重疊在上述曲線上,以更好理解。
功率曲線/扭矩曲線和燃油經濟性曲線之間令人困惑。
給出功率曲線,我們可以獲得扭矩曲線,反之亦然。
燃油經濟曲線必須以重疊圖的形式顯式提供。
現在必須清楚何時使用什麼。
要獲得最佳里程,請遵循里程曲線。
要獲得最大功率,請參考功率
扭矩曲線通常被用作變速箱控制系統的參考,以了解哪個是下一個最佳變速檔。
還不清楚嗎?請檢查一個真實示例
注意:這些曲線僅在某些負載條件下指定,因此,發動機的實際行為取決於當前的發動機負載以及各種限制條件由於立法/排放規範/損害保護。
在最簡單的條件下:
扭矩= Lbs / Ft。發動機產生的扭力的具體,真實的度量。
馬力= 任意組成的功的單位。根據 假設 來確定馬力的單位,該馬力可以超過180磅。大多數人在進行辯論時犯的錯誤是獨立考慮馬力和扭矩。幾乎每個人都在爭論,好像它們是獨立的,不相關的價值觀。
馬力=(扭矩x RPM)/ 5252
此等式是本頁上第二重要的事情,這是有人告訴您該馬力的原因扭矩應被同等考慮,並且分別明顯偏離基準。事實是,馬力是扭矩和另一個值(RPM)(除以5252)的乘積。它不是無關的,獨立的或不同的。
事實上,沒有一種機器可以測量汽車的馬力。這是人為的數字。在測試汽車的性能時,會使用測力計測量扭矩。發動機性能的衡量標準是扭矩。馬力是通過將扭矩乘以RPM而獲得的附加數字。