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汽車排量與功率的關(guān)系
一般情況下,發(fā)動機(jī)的排量與功率比不會超過50KW/L,但在一些摩托跑車的發(fā)動機(jī)上,卻見到了排量不超一升而功率又上一百多KW的,比如YAMAHA R1 的發(fā)動機(jī)就是個例子。我也曾在相關(guān)資料上見到有關(guān)轎車發(fā)動機(jī)要提高功率動用到航空發(fā)動機(jī)的鋁合金的鑄造技術(shù),要動用此類技術(shù)來提高發(fā)動機(jī)功率可見其難度之大??赡ν熊嚿系陌l(fā)動機(jī)一般使用風(fēng)冷而非水冷,按理說此類冷卻方法在發(fā)動機(jī)高功率的工作環(huán)境下會堆積熱量在發(fā)動機(jī)上,理論上說此種工作環(huán)境更不適宜高功率比發(fā)動機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。而摩托車發(fā)動機(jī)為何又能在此條件下發(fā)出如此高的功率呢???麻煩各位幫忙解決一下。
問
提問者:網(wǎng)友
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2020-05-08
最佳回答
功率: 什么是功率?功率就是表示物體做功快慢的物理量,物理學(xué)里功率P=功W/時間t,單位是瓦w,我們在媒體上常??匆姷墓β蕟挝挥衚w、ps、hp、bhp、whp等,還有意大利以前用的cv,在這里邊千瓦kw是國際標(biāo)準(zhǔn)單位,1kw=1000w,用1秒做完1000焦耳的功,其功率就是1kw。日常生活中,我們常常把功率俗稱為馬力,單位是匹,就像將扭矩稱為扭力一樣。在汽車上邊,最大的做功機(jī)器就是引擎,引擎的功率是由扭矩計算出來的,而計算的公式相當(dāng)簡單:功率(w)=2π×扭矩(Nm)×轉(zhuǎn)速(rpm)/60,簡化計算后成為:功率(kw)=扭矩(Nm) ×轉(zhuǎn)速(rpm)/9549。然而功率kw要如何轉(zhuǎn)換成大家常見的多少匹馬力的呢?由于英制與公制的不同,對馬力的定義基本上就不一樣。英制的馬力(hp)定義為:一匹馬于一分鐘內(nèi)將200磅(lb)重的物體拉動165英呎(ft),相乘之后等于33,000lb-ft/min;而公制的馬力(ps)定義則為一匹馬于一分鐘內(nèi)將75kg的物體拉動60米,相乘之后等于4500kgm/min。經(jīng)過單位換算,(1lb=0.454kg;1ft=0.3048m)竟然發(fā)現(xiàn)1hp=4566kgm/min,與公制的1ps=4500kgm/min有些許差異,而如果以瓦作單位(1w=1Nm/sec=9.8kgm/sec)來換算的話,可得1hp=746w;1ps=735w,兩項不一樣的結(jié)果,相差1.5%左右。到底世界上為什么會有英制與公制的分別,就好像為什么有的汽車是右舵,有的卻是左舵一樣,是人類永遠(yuǎn)難以協(xié)調(diào)的差異點。若以大家比較熟悉的幾個測試標(biāo)準(zhǔn)來看,德國的DIN與歐洲共同體的新標(biāo)準(zhǔn)EEC有日本的JIS是以公制的ps為馬力單位,而SAE使用的是英制的hp為單位,但由于世界一體化經(jīng)濟(jì)的來臨和為了避免復(fù)雜換算,越來越多的原廠數(shù)據(jù)已改提供毫無爭議的國際標(biāo)準(zhǔn)單位千瓦kw作為引擎輸出的功率數(shù)值。 小結(jié):1hp=0.746kw 1ps=0.735kw 1hp=1.014966ps 與hp計算毛馬力不同,whp和bhp則是用不同方法測得的以hp為基礎(chǔ)的功率單位,就是wheel horse power(
車輪
馬力)和brake horse power(制動馬力),whp是dyno(俗稱跑步機(jī),測功率用的)測出的車輪輸出功率,bhp則是引擎加上發(fā)電機(jī),水泵等附件從engine shaft測量出來的功率數(shù)值,用bhp作單位,bhp和hp的差別很小。 扭矩: 扭矩在物理學(xué)中就是力矩的大小,等于力和力臂的乘積,國際單位是牛米Nm,此外我們還可以看見kgm、lb-ft這樣的扭矩單位,由于G=mg,當(dāng)g=9.8的時候,1kg=9.8N,所以1kgm=9.8Nm,而磅尺lb-ft則是英制的扭矩單位,1lb=0.4536kg;1ft=0.3048m,可以算出1lb-ft=0.13826kgm。在人們?nèi)粘1磉_(dá)里,扭矩常常被稱為扭力(在物理學(xué)中這是2個不同的概念)?,F(xiàn)在我們舉個例子:8代Civic 1.8的扭矩為173.5Nm@4300rpm,表示引擎在4300轉(zhuǎn)/分時的輸出扭矩為173.5Nm,那173.5N的力量怎么能使1噸多的汽車跑起來呢?其實引擎發(fā)出的扭矩要經(jīng)過放大(代價就是同時將轉(zhuǎn)速降低)這就要靠
變速箱
、終傳和輪胎了。引擎釋放出的扭力先經(jīng)過變速箱作“可調(diào)”的扭矩放大(或在超比擋時縮小)再傳到終傳(尾牙)里作進(jìn)一步的放大(同時轉(zhuǎn)速進(jìn)一步降低),最后通過輪胎將驅(qū)動力釋放出來。如某車的1擋齒比(齒輪的齒數(shù)比,本質(zhì)就是齒輪的半徑比)是3,尾牙為4,輪胎半徑為0.3米,原扭矩是200Nm的話,最后在輪軸的扭力就變成200×3×4=2400Nm(設(shè)傳動效率為100%)在除以輪胎半徑0.3米后,輪胎與地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m=8000N的驅(qū)動力,這就足以驅(qū)動汽車了。 若論及機(jī)械效率,每經(jīng)過一個齒輪傳輸,都會產(chǎn)生一次動力損耗,手動變速箱的機(jī)械效率約在95%左右,自排變速箱較慘,約剩88%左右,而傳動軸的
萬向節(jié)
效率約為98%。整體而言,汽車的驅(qū)動力可由下列公式計算: 扭矩×變速箱齒比×最終齒輪比×機(jī)械效率 驅(qū)動力= ———————————————————— 輪胎半徑(單位:米) 小結(jié):1kgm=9.8Nm 1lb-ft=0.13826kgm 1lb-ft=1.355Nm 一般來說,在排量一定的情況下,缸徑小,行程長的汽缸較注重扭矩的發(fā)揮,轉(zhuǎn)速都不會太高,適用于需要大載荷的車輛。而缸徑大,行程短的汽缸較注重功率的輸出,轉(zhuǎn)速通常較高,適用于快跑的車輛。簡單來說:功率 正比于 扭矩×轉(zhuǎn)速 補充一點:為什么引擎的功率能由扭矩計算出來呢? 我們知道,功率P=功W÷時間t 功W=力F×距離s 所以,P=F×s/t=F×速度v 這里的v是線速度,而在引擎里,曲軸的線速度=曲軸的角速度ω×曲軸半徑r,代入上式得:功率P=力F×半徑r×角速度ω ; 而 力F×半徑r=扭矩 得出:功率P=扭矩×角速度ω 所以引擎的功率能從扭矩和轉(zhuǎn)速中算出來 角速度的單位是弧度/秒,在弧度制中一個派代表180度
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