力矩主導,還是功效為王,誰是性能背后的推手
性能是每一位汽車產品消費者挑選愛車過程中都會考慮的因素,因此我們會關注發動機的各項參數以便挑選出最符合我們標準的車型。功率和扭矩作為關注度最高的兩個參數,也是車企最喜歡宣傳的內容,而功率黨與扭矩黨間的爭鋒也一直存在。
這個情況同樣出現在皮卡領域,如今的皮卡車型不僅需要滿足車主的生產工作需求,更要滿足其日常生活需求,那么功率和扭矩到底誰決定著我們愛車的性能?本文將通過“功率是做功效率”、“扭矩是物體轉動時的力矩”、“功率和扭矩密不可分”、“被忽視的輪上扭矩”、“轉速彌補輪上扭矩”、“高功率車型擁有換擋優勢”六個知識點,向你揭示最終真相——功率掌控性能!
知識點1:“功率”——做功的效率!
所謂功率,物理學上指物體在單位時間內所做的功的數量,是描述做功效率的物理量,在做功量相同的情況下,時間越短功率越高,日常生活中經常能夠看到功率這一概念,微波爐、電冰箱、空調等家用電器上都會標注出功率,根據能量守恒定律,功率是永恒常量。
知識點2:“扭矩”——物體轉動時的一種力矩
扭矩則是使物體發生轉動的一種特殊力矩,是指作用力使物體繞著轉動軸或支點轉動的趨勢,力矩越大轉動的趨勢越大,以杠桿為例,一個一米長的杠桿,在一端施加200牛的力,產生的扭矩為200*1=200牛·米。汽車發動機也存在這樣一個杠桿,發動機的曲軸、活塞和連桿組成的機構可以理解為一個變形的杠桿,發動機功率固定的條件下,扭矩與轉速成反比,假設汽油燃燒釋放出100牛的力,曲拐長1米,最后曲軸輸出的扭矩就是200牛·米。
知識點3:功率和扭矩密不可分
扭矩與功率之間的關系是功率=扭矩*轉速/9550,扭矩就是功率的左膀右臂之一。這可以用一個簡單的例子說明,比如需要搬100塊磚,工人從1樓搬到5樓,一次搬20塊磚(扭矩大),需要5個來回(轉速低),每個來回用時5分鐘,一共需要25分鐘;如果一次搬10塊(扭矩小)需要10個來回,但因為搬得少,走起路來很輕快(轉速高),一個來回只需要2.5分鐘,最后用時也是25分鐘。
知識點4:被忽視的輪上扭矩
在比較車輛性能時,我們習慣性探討功率和扭矩的價值,卻往往會忽視輪上扭矩這個概念。輪上扭矩是指引擎扭矩經過變速箱、傳動系統放大,傳遞到車輪上的扭矩,這個參數真實的反應了汽車加速性能,輪上扭矩越大,可輸出的驅動力就大,車輛起步、爬坡、加速才會更有勁,通過比較輪上扭矩就可以直觀地衡量出發動機性能。對于皮卡用戶而言,輪上扭矩更為重要,皮卡作為商用越野兩用車,要考慮車輛的牽引力、通過能力等問題,看車輛在復雜路況下夠不夠“勁兒”,輪上扭矩影響著皮卡車型在使用過程中是否能爆發出足夠的力量,完成拖拽、牽引、載貨、越野等活動,就相當于人在進行搬運、登山等一系列體力活時,腳部有沒有勁兒。
知識點5:轉速彌補輪上扭矩
我們將行駛中的車輛比作正在跑步的運動員,發動機的功率相當于運動員單位時間內跑動的距離;扭矩相當于肌肉爆發力;轉速相當于步頻;輪上扭矩相當于全身肌肉力量協調傳遞到腿部體現的作用力;而我們想要比較的性能相當于兩人在比賽過程中的加速能力。
假設A、B兩名運動員身高體重和身材等肢體因素全部相同,A運動員一小時可以跑20公里(功率),肌肉爆發力相對低(扭矩),最大步頻較快(轉速);B運動員一小時可以跑15公里(功率),肌肉爆發力相對高(扭矩),最大步頻較慢(轉速)。
運動員與汽車的一個不同在于,運動員加速往往處于一個相對較高的爆發力和步頻情況下,以接近最大功率的效率進行運動,而汽車的轉速和扭矩成反比,但基本情況相同。B運動員肌肉爆發力好,通過身體傳遞出的作用力大,就相當于在擋位和功率相同的情況下扭矩更大的車型在輪上扭矩中占據上風。
但B運動員在最高作用力下的步頻低于A,在步頻和作用的綜合作用下,持續加速過程中A比B提速能力更好的,就相當于在接近或達到最大功率點時,功率低的車型會先到達最大轉速,功率高的車型可以通過轉速間的差距彌補扭矩的不足,使輪上扭矩追上并超越低功率車型。
知識點6:高功率車型擁有換擋優勢
此外,汽車與運動員的另一個不同在于汽車擁有變速箱,變速箱的作用就是通過調節齒輪比等因素,讓車輛盡可能維持在最佳轉速和扭矩區間。當車輛達到最大轉速點時就必須換擋,換擋會導致輪上扭矩和速度的丟失,因為在換擋過程中動力被切斷,阻力會阻礙汽車運動。在這一過程中,高功率車型此前利用轉速差距積累的速度優勢就會體現出來,同樣損失速度的情況下,高功率車型每次換擋后的實時速度都更快。
真相只有一個——功率掌控性能!
應用到我們的日常駕駛中,扭矩數值的根本作用是展示一款汽車的動力儲備能力,可以在瞬間爆發出多大的能量,而具體加速能力是靠扭矩和轉速綜合計算出的實時功率決定。用一個更簡單例子就是,A運動員平均速度比B快,但實際訓練過程中可能在起步和中途勻速環節都比B慢,兩人都一定會完成各自一小時20公里和15公里的目標。在時間接近尾聲時,B保持平均速度就能完成任務,而A差的距離相對更多,此時A就需要快速提升速度以完成目標,那么A的加速能力和極速都會比B更更,肌肉力量并不能決定你跑多快,當它和頻率結合后展現出的雙腿工作效率才決定了你加速的水平。
不過我們并不能因此就否定扭矩的作用,扭矩是在功率背后辛勤付出的一個必不可少的要素,扭矩間接影響著車輛的實時功率,影響著我們的愛車在關鍵時刻能夠提供多大的能量讓功率進行選擇。因此對于皮卡用戶而言,當然希望自己的愛車可以同時擁有超高的功率和強大的扭矩,這樣無論在什么情況下,都能輕松應對駕駛過程中出現的各種問題。
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