[color=deepskyblue]汽车的动力—马力篇
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t;zL: 汽车的动力来自引擎,用什么来量度引擎的性能呢?一般多以功率(马力)、扭力衡量之。
Azdz3/ Wfi:wCqZG 什么是马力
5 O{Ip- 0k .# 说到车的性能,一般人第一个想到的就是马力。什么是马力呢?马力是功率单位之一,而不是力量的单位。什么是功率呢?功率的定义是:单位时间内所作的功。换句话说,对车子来讲,就是在一定的时间内所产生供给车子运动的能量多寡。再打个比方,同样的工作量,有人可能很快做完,有人很慢,做得快的人表示他在每一段时间内所完成的工作量,一定比慢的人多,我们称之为工作效率高。相同的,在同样时间内,能够提供越多能量的引擎,它的功率越大,也就是马力越大。
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O= 一般都说「马力大的车比较够力」,当然,马力的确和引擎的出力有关,但是我们可以就一个简单的物理学公式,认识马力(功率)、力量与速度间的关係。式子是这样的:功率=力量*速度。举例来说,一个很有力的人,能在5分钟内搬5包白米爬三层楼;而另一个人比较没力,但脚程很快,同样的路程虽只能搬一包白米,却能在1分钟达成。经计算,有力但走得慢的人,和没力但走得快的人,其实功率是一样的。所以同样是300hp马力的车,跑车就能有很高的极速,而货车则有很大的载重量。
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|MQPn "'&>g4F`o 引擎测试标準
Rd;~'gbG /S2p ``E+ 常见的引擎测试标準有JIS、SAE、EEC、DIN四种;它们分别为日本、美国、欧盟、德国所採行的测试标準;其中DIN已经较少被欧洲车厂所採用了。由於JIS、SAE、EEC三种测试标準的内容相近,使得引擎的测试结果也几乎相同。汽车製造厂会因为汽车商品的性能需求或是为了符合污染排放标準,去对引擎做不同的周边安排以及调校,使同一型的引擎在不同的国家或车型上会有不同的马力值。
h!X'SGK z_[3IAZ 在引擎的测试方式还有总马力和净马力二种测试方式。总马力和净马力的不同处在於,总马力是在引擎没有附挂任何附加设备时所做的测量值。净马力是引擎在附挂发电机、水泵、排气管....等附加设备後所做的测量值。目前引擎测试几乎都是净马力测试。
+0JH"L5! G*{ u(x( 德制日制如何换算
,]>`guDV zd*W5~xKg 由於日本JIS在1994年施行修改後的引擎测试标準,使得JIS与EEC及SAE的测试标準极为相近,使得同一个引擎在JIS、SAE、EEC的测试条件下,会有几乎相同的输出数据。而大家最关心的议题,不外是各种标準之间的马力如何换算,由於德制 (DIN) 标準与其他测试标準的设定不同,不单纯是单位之间的换算问题,所以,根本无法换算。
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:]d 扭力是什么
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2J?f' 在我们看到汽车的性能资料时,除了会注意到马力的大小之外,还有一个值得注意的性能就是扭力的大小。扭力为引擎在运转速时所输出的扭矩,讲白一点,就是引擎的出力。扭矩或扭力是针对旋转运动的物体说的,因为引擎的驱动力,从飞轮经过变速箱传递到车轮,都是在旋转状态下。对於驾驶者,能感受到的就是车辆加速的力量,所以我们说一部车很够力,是因为感受到引擎强大扭力所产生的加速力。
`V2j[Fz Wk#-LkI 如何判读扭力数据
gJ~*rWBK: f]65iE?x 通常我们看到扭力数据都是这样的:14.9kg-m/4400rpm。这表示该具引擎在4400rpm时,会有14.9kg.m的「最大」扭力。一般来说,引擎在不同的转速下,扭力输出会不同,但是以上面的数据来看,不是引擎在4400rpm时,就有14.9kg-m的扭力。引擎扭力输出虽会随着引擎转速而不同,但扭力最主要还是跟引擎负荷,也就是油门踩踏深度有关。所以上面数据应这样解读:当引擎在全负荷/全油门状态於4400rpm时,会有14.9kg-m的「最大」扭力。
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\" n\al}KG 扭力输出特性
-#M~NbI, 0$Db@ 引擎扭力大小既是指出力大小,当然扭力就与车辆的加速性有关,并且与爬坡、载重能力 (载重能力还牵涉底盘设定) 相关。不同的引擎设计,就会有不同的扭力输出特性,有些引擎是低转速扭力较大,有些高转速扭力较大,有些涡轮增压有全速域大扭力的高原式扭力输出特性。在一般使用状态下,汽车多在市区以低速行驶,或是在高速公路上以高档位做高速行驶,此时引擎多在中低转速下运转,所以低转速高扭力的引擎,最适合一般日常使用。然而,对於常使用高转速的竞技用车,多採用强调高转速大扭力的引擎。
2jBE+k"M eZkz 1j~ CKw)J}z QjbPBk Q w[[@&T\` ;9\0x 图为Mercedes-Benz E400CDI的引擎扭力曲线图,由扭力曲线分佈可看出,该引擎具有低转速高扭力,及高原式扭力曲线之双重特性。
CP#MNNvgrw yj9gN}+ 扭力与马力
8=AKOOU7> z`7C)p: !h(0b*FUJ Ybg`Z
#e|kA&+8M \uIC<#o"N 引擎马力曲线是根据测试时所量测到之扭力值绘製而成。图中蓝色者为扭力曲线,红色为马力曲线。
=W^L8!BE' {oeQK 扭力和马力的关係是什么呢?在引擎测试时,所能测到的是扭力值,马力是由扭力与引擎转速算出来的,所以扭力与马力是在同一个测试中得到的。在「马力」篇已经介绍过,马力其实是功率的单位,而不是力;并且「功率=力量*速度」,马力是功率,在旋转运动中,扭力是力量,而转速是速度,所以马力是扭力与引擎转速的乘积。但其中牵涉单位及旋转与直线运动间的转换,所以详细算式就不在此列出。
7ij=%if2@k 5E(P,!-. 常见的单位
-^"?a]B &y+*3,!n8 常见的扭力标示单位有kg-m、lb-ft、Nm三种。在臺湾一般多使用kg-m为扭力单位,欧洲常以Nm标註,北美则多採用lb-ft为扭力单位。
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G")o [color=deepskyblue]汽车的动力—行驶性能篇
^)WGc/ uP.3(n[& 极速
*" wsMO 38F8(QU{ 动力系统所提供的动力使汽车能够达到的最高行驶速度。汽车製造厂会因应政府的要求或销售市场的惯例,在车辆上面藉由电子系统限制汽车的最高行驶速度。例如在欧洲销售的高性能房车都会将极速限制在250km/h以下;而在日本则是将汽车的极速限制在180km/h以下。
S"*wP[d.9 S:wmm}XQ 要提高车辆的极速除了增加引擎的动力输出之外,还要降低汽车行驶的阻力。所有的行驶阻力当中就以空气阻力为最大,也是汽车在高速行驶时主要的行驶阻力来源。为了降低汽车在高速行驶时的空气阻力,汽车製造厂都投入大量的资源在空气力气方面的研究,使车身的造型设计合乎空气动力学,藉以製造出具有高稳定性及经济性的汽车。
_F3 :j9^ <?+\\Z!7 @L0.Z1 ). -4.+&' 在车身空气力学上下工夫,可以有效降低风阻,进而改善高速行驶的省油性。
{.v+ iSM eG.?s;J0 加速性能
hq|/XBd|| F{v+z8nW 引擎输出的马力及扭力在呈一定状态下,因各档位减速比设定的不同,使汽车的加速性能有所差异,除此之外车身重量的大小对於汽车的加速性能就产生更大的影响。在起步时速度从零开始加速的过程中,引擎的动力输出和各档位减速比始终影响着汽车的加速性能。藉由多种的加速性能测试,可以了解汽车在各种状况下的行驶性能。一般常见的汽车加速性能测试有0~100km/h和0-1/4mile二种,由於1/4mile等於402.3m,因此有些测试则改为0-400m。
umY4tNe]$ x(A.^Yz 耗油性能
PM{kiz^ yo5|~"yZY 地球资源日渐减少,空气污染日益严重,汽车在消耗资源的同时也製造空气污染。要如何使汽车在消耗资源时,还能够兼顾环保问题呢?提升汽车的耗油性能就成为汽车製造厂的重要课题了。虽说「又要马儿跑,又要马儿不吃草」是不大可能的事,但是经由各车厂工程师的研究下,已经研发出许多技术,让车辆能在性能提升的同时,也能拥有不错的省油性。
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o4xZaF4+ 例如Hybrid混合动力,使Toyota Prius拥有每公升汽油行驶35.5公里的省油性能。而可变进器歧管、可变汽门正时等系统,也可以有效的提升引擎的进气效率,而达到省油的效果。