加速度到底由扭矩决定、还是功率决定?关于这个问题的争议其实已经持续多年,实际上这就是功率与扭矩之间的博弈。在很多朋友的认知中,汽车的加速度由扭矩来决定而功率只能决定汽车的加速度?那么这种观点是否正确,为什么会产生扭矩决定加速度的认知?
原因其实很简单,随着涡轮增压发动机的全面普及,所产生的最明显变化就是发动机的扭矩(包括低扭)大幅度增加,比如当今的一些高功版1.5T发动机在功率方面已经达到2.5L自吸发动机的水平,但峰值扭矩方面却比2.5L自吸强,而同级别车型提速对比,这1.5T更快,所以就产生了扭矩决定加速度的说法,实际上这种说法的确是在涡轮增压的普及过程逐渐产生的。
而即便是自吸车,给车子换上个大齿比的尾牙,也同样能提高加速能力,比如二代飞度原厂尾牙是4.6,换上4.92或5.07的尾牙之后,提速能力增强;尾牙*挡齿轮比就是整车的减速比,尾牙比增加等同于在放大发动机输出的扭矩的倍数,所以扭矩决定加速度的说法怎么看都是正确的,因为在相同的转速区间扭矩增加,车子的提速能力也的确是变强了。
扭矩只是构成功率的一个因素
实际上汽车的加速度与极速都是由功率来决定,确切的说是由某一时刻下发动机所输出的功率大小决定;从表面上看同级别车型中扭矩特性好的车子提速的确更快,但本质上却是功率的比拼,因为在相同或相接近的转速下,谁输出的扭矩更大、谁输出的功率也更大;因为功率=扭矩*转速/,结合这个公式来看,扭矩更大的同时、功率也变得更大;我们可以得出以下结论,相同的转速下、扭矩大、功率大、加速度快。
可能这么说不容易看懂,我们不妨举个实际例子来说明,有甲乙两车,它们的外观、重量、变速箱、轮毂、轮胎、阻力等一系列参数完全一致,而差异仅仅是发动机的扭矩特性不同(减少变量便于对比,如果变量太多就没办法比较了),甲车发动机在转时可输出nm的扭矩,而乙车发动机转时可输出nm,那么在转时辆车谁的加速度更快(传动比一致)?答案很简单,肯定是甲车更快,因为它的扭矩大?
甲功率=nm*转/=41.8kw
乙功率=nm*转/=1.4kw
从表面上看甲车在转时加速更猛是因为此刻扭矩更大的原因,但实际却是因为此刻功率更大的原因,因为输出扭矩更大所以在相同的转速下使功率输出变得更强,这就是我们常说的涡轮增压机功率输出更靠前的原因,所以扭矩是构成功率的一个参数,扭矩决定不了加速度、但却可以改变功率的输出特性,而功率可以决定加速度,所以扭矩决定加速度的本质就是扭矩可以让功率输出得更大,而更大的功率决定了加速度。
谈扭矩离不开转速
扭矩、转速决定功率的大小,这两个都可以改变功率的输出特性,高扭高转,高扭低转、低扭高转从理论上都可以获得理想的加速度,关键在于如何去组合、如何去结合场景使用;扭矩低的车子加速一定就慢么?当然不是,因为加速度是由发动机输出功率所决定的,所以即便扭矩差、我们完全可以从转速上来弥补扭矩的差异,还用上文中的甲乙两车为例,乙车知道自己存在扭矩上的劣势,所以选择作弊,准备用转来一次弹射起步,假设转时乙车发动机输出扭矩还是nm。
甲功率还是41.8千瓦(同上)
乙功率=nm*转/=62.8kw
这时候谁更快?显然是乙更快,即便它输出扭矩偏低,但这更高的转速拉出了更高的功率,所以乙车的加速度更快;这也是过去为什么比赛用的车辆大都是自然吸气发动机的原因,比赛全程保持接近红线的转速、保持发动机较高的功率输出,有没有强大的扭矩反而不那么重要,因为功率决定加速度,而转速、扭矩都能决定功率的大小,所以扭矩不行、可以依赖转速,经典的例子的就是F1过去用的自吸发动机扭矩仅有nm左右,但加速也快,别说重量轻、给摩托装一台nm的发动机还是跑不过F1。
功率决定加速度、极速
实际上功率决定加速度就是中学物理课本上的知识,各位不妨去问问自己曾经的物理老师们,就没有一个敢说加速度是由扭矩决定的,不知道扭矩决定加速度这种反物理的说法是如何产生的?如上图所示,路虎发现4的.0T柴油版峰值扭矩高达nm,而汽油版峰值扭矩只有nm,为啥汽油版提速更快?原因就在于转速对功率产生的影响并不比扭矩小,功率、扭矩、转速其实是一个整体,无视整体而仅考虑扭矩的大小是不理智的;再举一个例子,假设甲乙两车其它参数完全一致,只是发动机特性不同
甲:10kw=nm*转速/
乙:40kw=nm*转速/
两款车谁的加速更快?按照扭矩决定加速度的逻辑,nm足够大吧?甲车的加速度应该很快对么?咱们不妨来计算下转速,甲车发动机95转每分、乙车转,那么甲乙两车谁的加速度更快?答案肯定是乙车更快,光扭矩大没用、关键要有转速,可功率不够即便扭矩高也获得不了转速,没转速怎么可能跑得快?车轮转得再无力,每分转60圈也比势大力沉的转10圈要快得多,这个例子虽然极端、但很容易看懂转速的意义,那些单缸拖拉机都有劲、却跑不快,大货也是同样的道理。
总而言之加速度是由输出功率决定的(注意不是峰值功率),而扭矩、转速决定了功率如何去输出,扭矩特性好的发动机可以让功率输出得更靠前,功率=扭矩*转速,某个转速区间下的扭矩越好、输出功率就越大,加速度也更大,所以从表面上看的确是扭矩在起作用,而本质上还是功率的博弈;就像市面上的2.5L自吸与2.0T,同样是转的转速,2.0T能输出扭矩50nm、而2.5L自吸转时连nm都够呛,所以2.0T一定更快,可这是在比扭矩大小么?
其实比的是功率,转时2.0T输出功率更大、所以加速度更快,而输出功率更大的原因是因为更大的扭矩,所以扭矩的确很重要、它可以决定某个转速区间下的功率输出的大小;扭矩决定不了加速度,因为离开转速的扭矩一文不值,但扭矩与转速两者可以决定加速度,但扭矩*转速不就是功率么?绕来绕去终于绕出结论了,扭矩不能决定加速度、转速也不能决定加速度,但扭矩、转速这两个参数却可以决定加速度,而有了转速的扭矩或有了扭矩的转速就是功率,所以有且只有功率能决定加速度。