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九十脉 诚献



这个问题应该是汽车爱好者和媒体很多时候经常讨论或者争执的一个问题,主流认知的所谓扭矩越大加速越快的说法,在有变速箱的汽车上,不能说是错的,但是毋庸置疑是片面和有误导性的。我刚开始学习汽车的时候就被这种似是而非的论调迷惑过,不过很快就彻底搞清楚了。看着晒图和公式的这些年轻人,想起追求真理真相的那股冲劲儿,当时自己也是这样过来的,非常感慨。


只不过经过了沉淀,现在这一切早已了然于胸,开过的车和做过的动力系统都有些量了,看这个问题也比较清晰简单,可以做以下几个简单的总结性陈述。如果你看了下面几段话,都能明白他的意思,你应该是比较透彻地理解了在汽车领域内,发动机扭矩、马力、加速以及极速之间的关系。我会从三部分来总结这个问题。



I. 事实


II. 对于事实第二点主流观点的一些评论和第二点的本质原因


III. 实际生活中的重要理解







I. 事实


1. 最高车速由最大马力决定。(毋庸置疑的)


2. 任何车速下,车辆的加速度由当时发动机输出的最大功率决定。(容易有争议的)



II. 对于事实第二点主流观点的一些评论和第二点的本质原因


扭矩越大加速越快在同一档位的情况下是没错的


仔细想想这是对问题的以偏概全和偷换概念,因为真正比较加速不是这个比法,肯定是要在相同车速下,进行不同档位的比较(才能比出到底是扭矩还是功率是加速的本因)。


所以同时比较一个自然吸气发动机2档6000转(最大功率转速)扭矩小但是功率大和3档4000转(最大扭矩转速)扭矩大但是转速小的加速区别,显然是2档快。原因就是3档扭矩虽然大,但是档位高所以扭矩要被变速器削减(按照3/2档位的比例),而削减完后输出端的扭矩和2档输出端的扭矩相比,比例正好是他们功率的比值,所以本质原因还是比功率。(以上类比适用于任何低档位高转速和高档位低转速,只要W.O.T全油门,只要在可行转速范围内,都是低档位的加速快,因为功率大)


这里斗胆给出一个个人认为最精简回答,就变速箱理论方面。如果有更精炼完善的方法,希望大神赐教,汽车的动力系统里加速看功率的本质物理学原因是:


扭矩在转动坐标系变换(换挡)的情况下是变换量(根据齿比的变化反比例变化),而功率是坐标系变换的不变量。




III. 实际生活中的重要理解


这还没完,对于大多数不是工程师的人来说,跟他说上面的加速靠功率还是比较不直观的,还容易把他们搞晕。所以对于想买车的人我一般的解释方法都是,加速不光看(一台发动机的)最大功率,还要看(这台发动机的)最大扭矩。任何状态下的加速是取决于当时的功率(不是这台发动机的最大功率),最大功率(发动机的)如果相同,扭矩越大就意味着动力系统越饱满,也就是所谓的低速扭矩(这个时候也就是低速功率)越多,也就是当时驾驶时的功率越大,加速越快,生活实用驾驶中动力性越好。这就是为什么,


相同最大功率输出下,大排量自吸比中小排量自吸起步和中段加速快。


相同最大功率输出下,涡轮增压比自然吸气起步和中段加速快


相同最大功率输出下,柴油车比汽油车起步和中段加速快。


相同最大功率输出下,电动车加速比汽油车/柴油车快(而且还是在没有档位的情况下),也就是有些人标准中的理想动力系统


第一第二条举例,


比如同样是400多马力的C63AMG(W204)的6.2V8和M3(E90)的4.0V8,起步和中断加速都是C63更快一些。同理,现在的W2054.0T的C63和W204的C63相比,肯定是新的C63起步和中段加速更快(因为扭矩更大,或者说低扭)


第三第四条应该是显而易见的。

不过需要注意的,我说的是起步和中段加速(也就意味着是起步中低转速和巡航低转速),到了全油门每个档位输出最大功率(高转速区间)的时候,显然就没有什么区别了。



结论


1. 扭矩在转动坐标系变换(换挡)的情况下是变换量(根据齿比的变化反比例变化),而功率是坐标系变换的不变量。

2. 最大功率决定了多数(因为变速箱非CVT)速度下车辆加速的最大值,最大扭矩决定了这个最大值在日常驾驶中能够多大程度地被自然释放出来。换言之,最大功率决定最大动力,扭矩决定最大动力的可用性。



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