汽车基本理论 功率、扭矩、压力及其单位

汽车基本理论 功率、扭矩、压力及其单位 汽车基本理论 功率、扭矩、压力及其 单位 汽车基本理论:功率、扭矩、压力及其单位由于不同地方不同习惯的关系，产生了很多套单位，有英制、公制等。在与汽车相关的功率，扭矩，气压等方面，也存在不同的单位制，现在我们就来了解一下功率、扭矩和压强的关系以及它们的单位。功率:什么是功率?功率就是示物体做功快慢的物理量，物理学里功率P=功W/时间t，单位是瓦w，我们在媒体上常常看见的功率单位有kw、ps、hp、bhp、whp等，还有意大利以前用的cv，在这里边千瓦kw是国际标准单位，1kw=1000w，用1秒做完1000焦耳的功，其功率就是1kw。日常生活中，我们常常把功率俗称为马力，单位是匹，就像将扭矩称为扭力一样。在汽车上边，最大的做功机器就是引擎，引擎的功率是由扭矩计算出来的，而计算的公式相当简单:功率(w)=2π×扭矩(Nm)×转速(rpm)/60，简化计算后成为:功率(kw)=扭矩(Nm)×转速(rpm)/9549。然而功率kw要如何转换成大家常见的多少匹马力的呢?由于英制与公制的不同，对马力的定义基本上就不一样。英制的马力(hp)定义为:一匹马于一分钟内将200磅(lb)重的物体拉动165英呎(ft)，相乘之后等于33,000lb-ft/min;而公制的马力(ps)定义则为一匹马于一分钟内将75kg的物体拉动60米，相乘之后等于4500kgm/min。经过单位换算，(1lb=0.454kg;1ft=0.3048 m)竟然发现1hp=4566kgm/min，与公制的1ps=4500kgm/min有些许差异，而如果以瓦作单位(1w=1Nm/sec=9.8kgm/sec)来换算的话，可得1hp=746w;1ps=735w，两项不一样的结果，相差1.5%左右。到底世界上为什么会有英制与公制的分别，就好像为什么有的汽车是右舵，有的却是左舵一样，是人类永远难以协调的差异点。若以大家比较熟悉的几个测试标准来看，德国的DIN与欧洲共同体的新标准EEC有日本的JIS是以公制的ps为马力单位，而SAE使用的是英制的hp为单位，但由于世界一体化经济的来临和为了避免复杂换算，越来越多的原厂数据已改提供毫无争议的国际标准单位千瓦kw作为引擎输出的功率数值。:1hp=0.746kw 1ps=0.735kw 1hp=1.014966 ps与hp计算毛马力不同，whp和bhp则是用不同测得的以hp为基础的功率单位，就是wheel horse power(车轮马力)和brake horse power(制动马力)，whp是dyno(俗称跑步机，测功率用的)测出的车轮输出功率， bhp则是引擎加上发电机，水泵等附件从engine shaft测量出来的功率数值，用bhp作单位，bhp和hp的差别很小。扭矩:扭矩在物理学中就是力矩的大小，等于力和力臂的乘积，国际单位是牛米Nm，此外我们还可以看见kgm、lb-ft这样的扭矩单位，由于G=mg，当g=9.8的时候，1kg=9.8N，所以1kgm=9.8Nm，而磅尺lb-ft则是英制的扭矩单位，1lb=0.4536 kg;1ft=0.3048 m，可以算出1lb-ft=0.13826 kgm。在人们日常表达里，扭矩常常被称为扭力(在物理学中这是2个不同的概念)。现在我们举个例子:8代Civic 1.8的扭矩为173.5Nm@4300rpm，表示引擎在4300转/分时的输出扭矩为173.5Nm，那173.5N的力量怎么能使1吨多的汽车跑起来呢?其实引擎发出的扭矩要经过放大(代价就是同时将转速降低)这就要靠变速箱、终传和轮胎了。引擎释放出的扭力先经过变速箱作"可调"的扭矩放大(或在超比挡时缩小)再传到终传(尾牙)里作进一 同时转速进一步降低)，最后通过轮胎将驱动力释放出来。如某车的步的放大( 1挡齿比(齿轮的齿数比，本质就是齿轮的半径比)是3，尾牙为4，轮胎半径为0.3米，原扭矩是200Nm的话，最后在轮轴的扭力就变成200×3×4=2400Nm(设传动效率为100%)在除以轮胎半径0.3米后，轮胎与地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m=8000N的驱动力，这就足以驱动汽车了。若论及机械效率，每经过一个齿轮传输，都会产生一次动力损耗，手动变速箱的机械效率约在95%左右，自排变速箱较惨，约剩88%左右，而传动轴的万向节效率约为98%。整体而言，汽车的驱动力可由下列公式计算:扭矩×变速箱齿比×最终齿轮比×机械效率驱动力=--轮胎半径(单位:米)小结:1kgm=9.8Nm 1lb-ft=0.13826 kgm 1lb-ft=1.355Nm一般来说，在排量一定的情况下，缸径小，行程长的汽缸较注重扭矩的发挥，转速都不会太高，适用于需要大载荷的车辆。而缸径大，行程短的汽缸较注重功率的输出，转速通常较高，适用于快跑的车辆。简单来说:功率正比于扭矩×转速补充一点:为什么引擎的功率能由扭矩计算出来呢?我们知道，功率P=功W?时间t功W=力F×距离s所以，P=F×s/t=F×速度v这里的v是线速度，而在引擎里，曲轴的线速度=曲轴的角速度ω×曲轴半径r，代入上式得:功率P=力F×半径r×角速度ω;而力F×半径r=扭矩得出:功率P=扭矩×角速度ω所以引擎的功率能从扭矩和转速中算出来角速度的单位是弧度/秒，在弧度制中一个派代表180度～--End: CommunityServer.Discussions.Controls.PostDisplay.TextPost--压力:我们知道，压强P=压力F/受力面积S，压强的国际单位是帕斯卡Pa，在汽车领域，很多人将轮胎、增压器、管道里的压强惯称为压力(注意，在物理学中是完全不 同的概念)在轮胎里的气压人们通常用千克/平方厘米kg/cm^2表示，俗称多少 公斤，在管道和增压器里，通常用巴bar这个压强单位。在中学物理的托里拆 利实验中，我们知道一个标准大气压等于76mm汞柱，通过计算，一标准大气压 =101325 pa，又因为1pa=1N/1m^2，所以1Pa=0.1020408 kg/m^2，而 1kg/cm^2=0.98bar小结:一标准大气压=1.0339285 kg/cm^2=1.0132499 bar可 见1bar、1kg/cm^2和一标准大气压是基本相同的 【摄影器材】其它相机未知第1幅Citroen C5 2005 2.0i功率-扭矩曲线 图第2幅Citroen C5 2005 2.0HDi曲线图第3幅Peugeot 207 1.6 THP 16V 3-door 2007功率及变速齿比图第4幅BMW AC Schnitzer Tension Street Version 2006引擎图画出