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汽車(chē)排量與功率的關(guān)系

一般情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的排量與功率比不會(huì)超過(guò)50KW/L，但在一些摩托跑車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)上，卻見(jiàn)到了排量不超一升而功率又上一百多KW的，比如YAMAHA R1 的發(fā)動(dòng)機(jī)就是個(gè)例子。我也曾在相關(guān)資料上見(jiàn)到有關(guān)轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)要提高功率動(dòng)用到航空發(fā)動(dòng)機(jī)的鋁合金的鑄造技術(shù)，要?jiǎng)佑么祟?lèi)技術(shù)來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率可見(jiàn)其難度之大?？赡ν熊?chē)上的發(fā)動(dòng)機(jī)一般使用風(fēng)冷而非水冷，按理說(shuō)此類(lèi)冷卻方法在發(fā)動(dòng)機(jī)高功率的工作環(huán)境下會(huì)堆積熱量在發(fā)動(dòng)機(jī)上，理論上說(shuō)此種工作環(huán)境更不適宜高功率比發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。而摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)為何又能在此條件下發(fā)出如此高的功率呢？？？麻煩各位幫忙解決一下。: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2020-05-08

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功率：什么是功率？功率就是表示物體做功快慢的物理量，物理學(xué)里功率P＝功W/時(shí)間t，單位是瓦w，我們?cè)诿襟w上常?？匆?jiàn)的功率單位有kw、ps、hp、bhp、whp等，還有意大利以前用的cv，在這里邊千瓦kw是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位，1kw＝1000w，用1秒做完1000焦耳的功，其功率就是1kw。日常生活中，我們常常把功率俗稱為馬力，單位是匹，就像將扭矩稱為扭力一樣。在汽車(chē)上邊，最大的做功機(jī)器就是引擎，引擎的功率是由扭矩計(jì)算出來(lái)的，而計(jì)算的公式相當(dāng)簡(jiǎn)單：功率(w)＝2π×扭矩(Nm)×轉(zhuǎn)速(rpm)/60，簡(jiǎn)化計(jì)算后成為：功率(kw)=扭矩(Nm) ×轉(zhuǎn)速(rpm)/9549。然而功率kw要如何轉(zhuǎn)換成大家常見(jiàn)的多少匹馬力的呢？由于英制與公制的不同，對(duì)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(nèi)將200磅(lb)重的物體拉動(dòng)165英呎(ft)，相乘之后等于33,000lb-ft/min；而公制的馬力(ps)定義則為一匹馬于一分鐘內(nèi)將75kg的物體拉動(dòng)60米，相乘之后等于4500kgm/min。經(jīng)過(guò)單位換算，(1lb=0.454kg;1ft=0.3048m)竟然發(fā)現(xiàn)1hp=4566kgm/min，與公制的1ps=4500kgm/min有些許差異，而如果以瓦作單位(1w=1Nm/sec=9.8kgm/sec)來(lái)?yè)Q算的話，可得1hp=746w;1ps=735w，兩項(xiàng)不一樣的結(jié)果，相差1.5%左右。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)是右舵，有的卻是左舵一樣，是人類(lèi)永遠(yuǎn)難以協(xié)調(diào)的差異點(diǎn)。若以大家比較熟悉的幾個(gè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，德國(guó)的DIN與歐洲共同體的新標(biāo)準(zhǔn)EEC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，但由于世界一體化經(jīng)濟(jì)的來(lái)臨和為了避免復(fù)雜換算，越來(lái)越多的原廠數(shù)據(jù)已改提供毫無(wú)爭(zhēng)議的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位千瓦kw作為引擎輸出的功率數(shù)值。小結(jié)：1hp=0.746kw 1ps=0.735kw 1hp＝1.014966ps 與hp計(jì)算毛馬力不同，whp和bhp則是用不同方法測(cè)得的以hp為基礎(chǔ)的功率單位，就是wheel horse power（車(chē)輪馬力）和brake horse power（制動(dòng)馬力），whp是dyno（俗稱跑步機(jī)，測(cè)功率用的）測(cè)出的車(chē)輪輸出功率，bhp則是引擎加上發(fā)電機(jī)，水泵等附件從engine shaft測(cè)量出來(lái)的功率數(shù)值，用bhp作單位，bhp和hp的差別很小。扭矩：扭矩在物理學(xué)中就是力矩的大小，等于力和力臂的乘積，國(guó)際單位是牛米Nm，此外我們還可以看見(jiàn)kgm、lb-ft這樣的扭矩單位，由于G=mg，當(dāng)g=9.8的時(shí)候，1kg＝9.8N，所以1kgm＝9.8Nm，而磅尺lb-ft則是英制的扭矩單位，1lb=0.4536kg;1ft=0.3048m，可以算出1lb-ft＝0.13826kgm。在人們?nèi)粘１磉_(dá)里，扭矩常常被稱為扭力（在物理學(xué)中這是2個(gè)不同的概念）?，F(xiàn)在我們舉個(gè)例子：8代Civic 1.8的扭矩為173.5Nm@4300rpm，表示引擎在4300轉(zhuǎn)/分時(shí)的輸出扭矩為173.5Nm，那173.5N的力量怎么能使1噸多的汽車(chē)跑起來(lái)呢？其實(shí)引擎發(fā)出的扭矩要經(jīng)過(guò)放大（代價(jià)就是同時(shí)將轉(zhuǎn)速降低）這就要靠變速箱、終傳和輪胎了。引擎釋放出的扭力先經(jīng)過(guò)變速箱作“可調(diào)”的扭矩放大（或在超比擋時(shí)縮小）再傳到終傳（尾牙）里作進(jìn)一步的放大（同時(shí)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步降低），最后通過(guò)輪胎將驅(qū)動(dòng)力釋放出來(lái)。如某車(chē)的1擋齒比（齒輪的齒數(shù)比，本質(zhì)就是齒輪的半徑比）是3，尾牙為4，輪胎半徑為0.3米，原扭矩是200Nm的話，最后在輪軸的扭力就變成200×3×4＝2400Nm（設(shè)傳動(dòng)效率為100%）在除以輪胎半徑0.3米后，輪胎與地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m＝8000N的驅(qū)動(dòng)力，這就足以驅(qū)動(dòng)汽車(chē)了。若論及機(jī)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，手動(dòng)變速箱的機(jī)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)向節(jié)效率約為98%。整體而言，汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力可由下列公式計(jì)算：扭矩×變速箱齒比×最終齒輪比×機(jī)械效率驅(qū)動(dòng)力= ———————————————————— 輪胎半徑（單位：米）小結(jié)：1kgm＝9.8Nm 1lb-ft＝0.13826kgm 1lb-ft＝1.355Nm 一般來(lái)說(shuō)，在排量一定的情況下，缸徑小，行程長(zhǎng)的汽缸較注重扭矩的發(fā)揮，轉(zhuǎn)速都不會(huì)太高，適用于需要大載荷的車(chē)輛。而缸徑大，行程短的汽缸較注重功率的輸出，轉(zhuǎn)速通常較高，適用于快跑的車(chē)輛。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)：功率正比于扭矩×轉(zhuǎn)速補(bǔ)充一點(diǎn)：為什么引擎的功率能由扭矩計(jì)算出來(lái)呢？我們知道，功率P＝功W÷時(shí)間t 功W＝力F×距離s 所以，P＝F×s/t＝F×速度v 這里的v是線速度，而在引擎里，曲軸的線速度＝曲軸的角速度ω×曲軸半徑r，代入上式得：功率P＝力F×半徑r×角速度ω ；而力F×半徑r＝扭矩得出：功率P＝扭矩×角速度ω 所以引擎的功率能從扭矩和轉(zhuǎn)速中算出來(lái) 角速度的單位是弧度/秒，在弧度制中一個(gè)派代表180度: 回答者：網(wǎng)友

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