(完整word版)汽车驱动力的计算方式.doc

汽车驱动力的计算方式将扭矩除以车轮半径，也可以从发动机马力与扭力输出曲线图中发现，在每不同转速下都有一个相对的扭矩数值， 这些数值要如何转换成实际推动汽车的力量呢？答案很简单， 就是除以一个长度， 便可获得“力”的数据举例说一下，一台 1.6 升的发动机大约可发挥 15.0kg-m 的最大扭力，此时若直接连上 185/60R14 尺寸的轮胎，半径约为 41 厘米，则经车轮所发挥的推进力量为 36.6 公斤（事实上公斤并不是力量的单位，而是重量的单位，须乘以重力加速度 9.8m/sec2 才是力的标准单位“牛顿”）但 36 公斤的力量怎么能推动一吨多的汽车呢？而且动辄数千转的发动机转速更不可能恰好成为轮胎转速，幸好聪明的人类发明了“齿轮”，利用不同大小的齿轮相连搭配， 可以将旋转的速度降低， 同时将扭矩放大由于齿轮的圆周比就是半径比， 因此从小齿轮传递动力至大齿轮时， 转动的速度、降低的比率、 以及扭矩放大的倍数， 都恰好等于两齿轮的齿数比例，这个比例就是所谓的“齿轮比”举例说明 -- 以小齿轮带动大齿轮，假设小齿轮的齿数为 15 齿，大齿轮的齿数为 45 齿当小齿轮以 3000rpm 的转速旋转，而扭矩为 20kg-m 时，传递至大齿轮的转速便降低了 1/3 ，变成 1000rpm；但是扭矩却放大了三倍，成为 60kg-m。

这就是发动机扭矩经过变速箱可降低转速并放大扭矩的基本原理在汽车上，发动机将动力输出至轮胎共经过两次扭矩放大的过程， 第一次是由变速箱的档位作用而产生， 第二次则取决于最终齿轮比 （或称最终传动比，也可称为尾牙） 扭矩的总放大倍率就是变速箱齿比与最终齿轮比的相乘倍数举例来说，一辆手动档的思域，一档齿轮比为 3.250 ，最终齿轮比为 4.058 ，而引擎的最大扭矩为 14.6kgm/5500rpm，于是我们可以算出第一档的最大扭矩经过放大后为14.6 ×3.250 ×4.058=192.55kgm，比原引擎放大了 13 倍此时再除以轮胎半径约 0.41m，即可获得推力约为 470 公斤然而上述的数值并不是实际的推力，毕竟机械传输的过程中必定有磨耗损失， 因此必须将机械效率的因素考虑在内论及机械效率， 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，自动变速箱较惨，约剩 88%左右，而传动轴的万向接头效率约为 98%，各位可以自己计算一下就知道实际的推力还剩多少整体而言，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（单位为公尺）了解如何将扭矩经由变速箱的齿比放大成为实际推力之后， 接着可以研究什么叫做“马力”。

马力其实也不是一种“力”， 而是一种“功率”的单位，定义为单位时间内所能做“功”的大小 尽管如此，我们不得不继续使用“马力”这个名字， 毕竟已经用太久了， 讲“功率”恐怕大多数消费者都听不懂？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 (N-m) ×转速 (rpm)/60 ，简化计算后成为： 功率 (kW)=扭矩 (N- m)×转速 (rpm)/9549 ，详细的推导请参看方块文章 然而功率“ kW”要如何转换成大家常见的“马力”呢？下面还要给大家分析两种不同的马力， 英制与公制公制： 1PS=735W；英制： 1hp=746W谈到发动机的马力， 相信有些人会下意识的想到 DIN、SAE、EEC、JIS等等不同测试标准， 但由于英制与公制的不同， 对“马力”的定义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 英尺 (ft) ，相乘之后等于 33,000ft-lb/min ；而公制的马力 (PS) 定义则为一匹马于一分钟内将 75 公斤的物体拉动 60 公尺，相乘之后等于 4500kg-m/min 经过单位换算， (1lb=0.454kg;1ft=30.48cm) 最终我们发现英制的 1hp=4566kg-m/min，与公制的 1PS=4500kg-m有些许差异，而如果以功率 W(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。

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左舵，有的却是右舵一样， 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还有日本的 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，但为了避免复杂，国内一率将马力的单位标示为 hp而现在越来越多的汽车厂家已经采用绝无争议的 kw（千瓦）作为发动机动力输出的功率数值不过话说回来， 1PS与 1hp 之间的差异仅 1.5%，每一百匹马力差 1.5匹，差异并不大一般自然吸气发动机的房车多半仅在 200 匹马力以下，两者由于定义的差异也仅 3 匹马力左右，因此如果真要斤斤计较的话， 就把 SAE标准的数据多个 1.5%吧！不过 SAE、JIS 、DIN、EEC各种测试标准之间亦有些许差异， 单位之间不能真正划上等号， 然而在差别不大的情况之下，就当作相同吧！管他是英制还是公制，都差不多可以视为相等终于可以做结论了！将上述获得的马力与功率换算方式代入功率与扭矩的换算公式，并且将扭矩的单位换算为大家熟悉的 kg-m 之后，可得下列结果：英制马力 hp=扭力 (kg- m)×引擎转速 (rpm) ／727公制马力 PS =扭力 (kg- m)×引擎转速 (rpm) ／716知道这些公式之后有什么用呢？从 「马力 hp=扭力×转速 /727 」看来，如果能增加引擎转速， 扭力不变的情况下， 便能增加马力。

例如若能将转速从 6000rpm 增加到 8000rpm，等于增加了 33%，但因为凸轮轴的角度限制使得 8000rpm 时扭力下降了 10%，而这种情况下仍能使马力增加 19.7%，这说明了时下改装计算机为何能在解除断油后大幅增加马力 所以希望大家在改装电脑是更加谨慎让我们从另外一个角度来想： 如果在同样的转速下， 增加 20 匹马力，代表能增加多少推力呢？以最大扭力点发挥于 5000rpm 的情况下，将公式稍微变换一下，可发现增加的扭力 =20hp×727／ 5000rpm=2.9kgm再将这个结果代入汽车驱动力的公式，同样以思域的一档计算，2.9 ×3.250 ×4.058/0.41=93 公斤对于一吨重的车身而言，影响似乎也不怎么大；再者如果相差 5 匹马力的话，推力更仅增加 23 公斤，可见相差 5 匹马力，根本也没差多少， 所以能“增加 5 匹马力”的产品， 到底应该花多少钱去改装，您自己会拿捏了吧？额定输出扭矩 =最大输入扭矩 ×速比电机： 功率 P= 转矩 MX 转速 n/9549。