今天看到這樣一個有意思的問題:兩輛車自重相同,排量相同,但一台最大扭矩更大,另一台最大功率更大。那麼這兩台車去爬同一個坡,到底誰更快呢?
很顯然是功率大的更快,因為功率代表做功的速度,而爬坡就是汽車對路面做功的過程,所以功率大的車做功更快,爬坡也更快。
但是這樣解釋太書面化了,我們並不能從本質上去理解這個問題。特別是我們印象中扭矩就是車輪轉動的力量,而爬坡時不就是車輪轉動越有力爬坡越快嗎?所以今天咱們就從本質上來分析一下這個問題。
其實決定爬坡速度的有兩個因素:驅動輪的扭矩和驅動輪的轉速,缺一不可。
假設現在有一個坡道,有A、B兩輛車在爬坡,驅動輪都輸出300牛·米的扭矩。但A車驅動輪轉速為100轉/分,B車驅動輪轉速為150轉/分,那麼很明顯B車的速度會更快。
在這裡變速箱就起到了非常重要的作用,變速箱可以放大扭矩,但無法放大功率。而功率大的車藉助低擋位的優勢其實是可以實現更強的爬坡速度的。
因為現實中同排量的發動機動力參數相差並不大,主要區別就在於扭矩大的一般都注重低轉速性能,這種車最大扭矩轉速偏低,低扭強,應對日常駕駛中的爬坡、輕度提速會比較得心應手。但是隨著轉速的升高,扭矩衰退會很厲害,這就導致高轉速下扭矩輸出不足,所以最大功率偏低。
而功率大的車高轉速的性能會更強,這種車最大扭矩轉速會更高,雖然最大扭矩參數不高,但隨著轉速的提升,扭矩衰退更慢。這就導致在高轉速下其輸出扭矩由於衰退更慢反而會在某個轉速後高於扭矩大的車。
發動機功率和扭矩、轉速成正比,用公式表達就是功率=轉速×扭矩÷9550。由此可知功率大的車在轉速達到一定程度後其輸出扭矩反而比最大扭矩大的車更高。簡單點說就是在3000轉時可能A車輸出扭矩更大,高達250牛·米,B車只有220牛·米。但是在5000轉時A車輸出扭矩可能只有100牛·米,而B車可能有120牛·米。
所以在兩車比爬坡的時候,功率大的車由於高轉速下輸出扭矩有優勢,再藉助變速箱低擋位對扭矩的放大作用,最終驅動輪上的扭矩和轉速都可以更高。
而扭矩大的車由於高轉速下扭矩衰退嚴重,所以即便使用低擋位其扭矩和轉速依然比不過高功率的車。而且就算它使用最大扭矩去爬坡,由於最大扭矩轉速偏低,所以驅動輪轉速不夠高,速度仍然更慢。想要提升驅動輪轉速的話就只能使用更高的擋位,但高檔位對扭矩的放大倍數更低,所以此時驅動輪上的扭矩又不夠了。
因此不管怎麼比,功率大的車最終還是更有優勢。所以說決定汽車動力的最終還是功率,這也是汽車銘牌上都標註發動機最大功率而不是最大扭矩的原因。