扭矩、功率、转速三者之间的关系

经常有朋友咨询这三者之间的关系，还有很多朋友纳闷儿：为什么有些功率大的发动机反而表现没怎么有力气呢？为什么功率并不大的某些发动机提速反而更快呢？为什么只有六是马力的大拖拉机那么有力气呢？我以前一直没有想出合适的办法来解释。昨天晚上，我仔细看了看一汽大众的朋友送给我的迈腾的资料，特别是仔细看了看发动机的工况图。睡觉的时候做了个梦，梦见自己在蹬自行车。醒过来之后突然明白了什么。于是就有了下面的文字。
    首先说一说这三者之间的关系。其实这三者之间有一个很简单的数学关系。
    功率=扭矩X转速XK
    K是一个常数，对于每一款发动机来说，这个常数的数值是固定的，同发动机的汽缸形式、曲轴的长度和角度等有关系。不同的发动机这个常数不同。
    再说一说扭矩。简单的说，扭矩实际上就是发动机能输出多大的牵引力。一般来说，排气量越大输出的扭矩越大，因为在一个冲程内它消耗了更多的燃料。柴油发动机和涡轮增压发动机的扭矩往往更大，是因为压缩比高，同等汽缸容积内可以燃烧更多的混合气，燃烧效率也更高。这就是为什么2.0的帕萨特扭矩比1.8的更高——虽然这个2.0发动机的最大功率小，我后面要解释。
    上面说到，功率不但和扭矩有关系，还同转速有关系。这就可以解释为什么扭矩上升到一定数值的时候反而会下降了。
假设一款发动机在1000转的时候扭矩是100，功率是50。然后增加转速。当转速增加到2000的时候，扭矩如果还是100，那么功率就是100。在增加转速到4000，但是这时候功率只上升到了150，那么扭矩就下降到了75。
    上面说到，扭矩相当于牵引力，功率相当于什么？相当于做功的速度。
    第一，如果扭矩相同，那么谁的转速高，谁的功率就更大。
    第二，如果转速相同，那么谁的扭矩大，谁的功率就更大。
    第三，如果扭矩和转速都不相同，就看最后相乘的结果。
    再举一个简单的例子。
    你用千斤顶去抬一辆车，千斤顶实际上是旋转着上升的。这时候扭矩是很大的，但是转速很低。因此功率很小。然后你用一个电动机挂上滑轮皮带去抬这台车。电动机的功率是很大的，但是转速也很高，因此扭矩可能会比人工还小。因此你用千斤顶可以抬起来这台车，用功率更大的电动机滑轮皮带反而可能这台车会纹丝不动，只有皮带在打滑。
    再举一个简单的例子。老牛和小毛驴。老牛走得很慢，速度很慢，身子也弱了，功率实际上没有那活蹦乱跳的小毛驴大。但是老牛低着头慢慢地走可以拖动一大车货物，小毛驴虽然蹿得很快，把缰绳拽得紧紧地，蹄子使劲儿在地面上刨，这车货物一动不动。
    再联系汽车。我们知道，十二拖拉机的功率实际上只有十二马力，不但和那些高档轿车不能比，即便是和小面包上的三缸800cc发动机相比也差了很多，但是它可以拖动几吨的货物，而我们这些上百马力的轿车只能是轮胎在原地使劲打滑。
    那么扭矩对于我们一般的汽车有什么意义吗？我们知道，汽车在匀速跑起来之后只需要很少的牵引力克服滚动摩擦阻力就可以了。但是汽车在起步或者加速的时候却需要克服更多的滑动摩擦阻力，因此扭矩越大，起步和加速越快。同时，扭矩越大，在复杂路面上就越能有更大的牵引力克服路面的阻力。
    这就是为什么2.0的帕萨特起步反而比功率更大的1.8帕萨特好一些的原因。这也是为什么柴油哈弗虽然功率低于汽油版本但是低速通过性能更好。
    但是一旦速度提上去之后，低转速大扭矩发动机的弱点就暴露出来了。由于他的转速的限制，他的最高车速不如对手。柴油CEO的最高速度可能只有一百多一点点儿。
    我是搞工业卫生的。我知道工厂里经常使用一种装备，叫做减速机。相信很多朋友也接触过这个东西。我们知道，很多工厂使用的大型电动机的功率往往很大，但是转速也往往很高。很多情况下，我们需要提升很沉重的物体，但是由于电动机的转速太高，导致扭矩过小，虽然电动机很卖力气，但是皮带打滑，就是提升不上去。怎么办？通过多级齿轮变速，把转速降下来，这样扭矩就得到了提高。
    实际上，汽车的变速箱的低档位也就是这个原理。通过多级齿轮变速，降低转速，牺牲一部分速度换来更大的扭矩和牵引力。
    最后举一个小例子。两个人骑自行车。一个是中年人，虽然骑得速度很慢，但是每一下都很有力气，蹬的比较使劲儿。另一个小伙子，两条腿儿很遛，骑得飞快。如果说功率的话，小伙子更高。但是如果蹬车上坡或者拉货物的话，兴许他会败给中年人。
    这下子大家明白了没有？
    还是结合一张图片吧！这是一款柴油发动机的工况图。
    转速800-1600之间，功率增加的速率大于转速增加的速率，因此扭矩是增加的。
    转速1600-2800，功率增加的速率等于转速增加的速率，因此扭矩维持在一个水平上，这也就是我们常说的平台期。
    2800以上，功率还在增加，但是增加的速率已经落后于转速增加的速率，因此扭矩不升反降。

1246ab83-f61a-463f-b150-8038997f737f[1].jpg

TAG: 扭矩 功率 转速