纠正错误： 看马力与扭矩的实质关系

经常有朋友在讨论一台车马力和扭矩的关系，但马力和扭矩究竟是一种什么关系呢？ 接下来就让我们聊一聊他们之间的关系。在这片文章里，需要大家有一定的物理基础，如果是一点不了解物理，那么可能会读不懂。

 

提到一台发动机的最大马力，大家脑海中浮现出的东西可能是大约知道这台发动机的功率。那么提到最大扭矩，你可能一头雾水，不知道扭矩反应出什么参数。在讨论功率和扭矩之前，我们要先知道什么是功和能。

 

什么是功： 符号w，简单的说，功是作用在物体上的力（牛） x 物体在这个力驱动下运动的距离（米），单位牛米（1牛米=1焦耳）

什么是能： 符号E，能就是能量，包括内能，势能，动能，化学能，电能等等多种形式。

那么什么是功率呢？符号P， 功率就是在单位时间内（比如1秒内）能做多少功。 打个比方，一个人在10秒内能搬起水桶10次， 第二个人10秒只能提起水桶5次，那么第一个人的功率就是第二个人功率的二倍。用符号表示就是 P=W/t   (t为单位时间)

发动机运行是靠活塞带动曲轴旋转，（汽油燃烧气体膨胀）活塞推动曲轴的力可以用牛来表示，而活塞和曲轴连接处到曲轴中心的垂直距离可以用米来表示，那么他们乘积就是牛米，也就是扭矩Tq。

回到正题，想要发动机的功率（马力）还是扭矩？ 大家可能都会把他们分开去思考，其实马力和扭矩之间是有着不可分割的关系：

P 功率， w功， t时间， f 力，r半径， Tq 扭矩,  d做功距离， RPM 每分钟转数， PI=3.14159

我们知道， 功率P= w/t ，因为w=f  x d, 所以p=f x d / t

同时， Tq= f x r,  f=Tq/r, 代入上式中，得到

P=(Tq/r) x d/t

在圆周运动中， 运动距离d=（r x 2 x PI）, 带入上式P，得到 d/t = r x 2 x PI / t

所以 P= (Tq/r)  x （r x 2 x PI）/t =  Tq x 2 x PI /t

       每分钟运行距离= r x 2 x PI x RPM

同时，我们知道 1马力定义为 每分钟做功33000磅英尺，等于每分钟做功44742焦耳=（44742牛米/分钟），

那么马力P = Tq x 2 x PI x RPM / 44742

PI= 3.14159

马力P= Tq x RPM / 7121

最后得到， 马力= 扭矩X转数 / 7121

只要知道一台发动机的转数和该转数的扭矩，就能知道他在这个转数的功率（马力）

（看不懂的同学，可以直接用红色这个式子去验证每台发动机厂家给的功率曲线）

扭矩单位为牛米， 转数单位为RPM（每分钟多少转）， 得到的是马力。

任何一款发动机，只要知道在某转数时的扭矩，就能算出马力。所以，在同一转数下，扭矩更高的发动机的马力也更大。

为了验证这个式子的真实性和可靠性， 我们可以随便找到一台发动机的功率曲线图来验证：

首先来看一个宝马3.0T 的功率曲线图，平直台阶那个线是扭矩线，斜的线是功率线。让我们看看3000RPM时，扭矩读数大概是400牛米，通过上式， 马力= 400 X 3000/ 7121 = 168马力，图中的功率以千瓦计算，1千瓦=1.34马力，所以168马力=125.4千瓦， 在图中3000转正好是125.4千瓦左右。再看6000转， 扭矩为358牛米，转数6000， 马力= 358 X 6000/7121 = 301匹，301匹， 1千瓦=1.34马力，所以301匹=225.1千瓦，和图上相符。

 

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如果你还是不相信式子的真实性，那么再来看一个大众1.8T 发动机功率曲线图：左侧为功率（千瓦），右侧为扭矩(牛米)，实线是功率，虚线是扭矩。

这次我们看2000转，扭矩大约250牛米， 马力= 250 X 2000 / 7121 = 70.2马力，1千瓦=1.34马力，所以70.2马力= 52.4千瓦， 和图中黑色实线在2000转的功率非常相符。再来看5000转， 扭矩是224牛米左右图中， 那么马力= 224 X 5000 / 7121 = 157马力， 等于117千瓦，跟图上的黑色功率曲线很相符。

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最后来看一台自然吸气发动机，奔驰E63所用的 M156 高功率版：

首先来看3000转， 扭矩560牛米左右，那么马力= 560 x 3000 / 7121 = 236匹， 1千瓦= 1.34马力， 那么236匹= 176千瓦， 与图中黑线相符。

再来看5500转， 扭矩625牛米左右，那么马力= 625 x 5500 / 7121 = 482马力，1千瓦=1.34马力， 482马力= 360千瓦，与图中相符。

综上所述， 如果知道任何一台发动机在某转数下的扭矩，那么它在改转数下的功率将是固定的。因为扭矩直接影响功率。 所说的扭矩大比扭矩小好，确切的说法应该是在同一转数下，扭矩高的发动机的功率高。每台发动机在特定转数区间的扭矩不同，输出的马力也不同，涡轮发动机注重中低转扭矩，那么他的中低转的功率就比自吸发动机高，但高转扭矩逐渐下降带来的功率曲线也将逐渐走向平稳，就像上图的3.0T ，高转扭矩下降(从400NM下降到280NM，30%降幅)， 带来的是功率在6000转达到峰值，最大功率往往不是最大发动机转数。 而在自然进气发动机里，如奔驰M156，由于扭矩下降情况不算严重（从630NM下降到525NM，16.6%降幅），往往功率是一条向上的斜线，最大功率往往是接近最大转数。

 那么有人会问，为什么柴油机扭矩很高，为什么功率不高？ 这个问题很好理解，柴油机最大转数并不高，这直接影响其功率发挥。但柴油机的扭矩无论在低转数还是高转数都可以保持在比较高的范围内，所以卡车使用柴油机在很低的转数就能发挥比较高的功率。 因为通过上面公式可以算出，在1000转时，同排量的柴油机扭矩输出功率是汽油机的数倍，所以在低转下起步，柴油机有很大优势。但是，随着速度提高，汽油机的最大转数要比柴油机高很多，在这时，扭矩X转数的乘积就会比柴油机大，所以跑起来以后，汽油机的转数决定了其功率，而柴油机虽然扭矩没有明显下降，但其转数也只有4000转左右。柴油机低转高扭矩的特性，使得低转下功率高，不宜熄火，所以适合拉重物。 如果汽油机怠速时转数为3000转，那么也不容易熄火的，这就是为什么教练车把怠速都调到1000转甚至1200转，让车怠速时就有相对高的扭矩输出和功率输出而不易熄火。

还有人会问，为什么F1 的汽油机，扭矩比较小，但功率却非常高？ 这个是因为F1 在怠速情况下就超过了1万转的发动机转数，这就是为什么F1起步非常快的原因。其功率主要来自于 扭矩X转数 里面的转数，而不是扭矩。 F1功率很高，这归功于其转数高，正常工作转数在1万6千转以上。

某些人会问，为什么A车最大扭矩比B车高，而反而B车最大功率比A车高？这不难理解，　讨论扭矩的前提是要固定一个转数，　A车最大扭矩比B车高，但一定不是在同一转数，而随着发动机转数提高，保持这个扭矩的能力也不同，B车虽然最大扭矩低一些 但其在高转数区间保持这个扭矩的能力强于A车，那么在高转数下，B车的扭矩没有A车下降的快，那么高转数下B车的功率就会比A车高。

本文从理论角度出发，并结合实际发动机曲线，验证了扭矩和马力是不可分割的，不能单独的解释马力或者单独的解释扭矩， 而他们的关系正是这个式子所表达的那样。 有意思的是： 在7121转时， 马力=扭矩， 是这样吗？ 只好去验证转数能过7000转的发动机， 正好上面的奔驰M156 过了7000转，它的功率图上，7121转左右的功率大概是382千瓦， 大约512马力， 从图上看出扭矩也在512牛米左右，实际他们是相等的。

 

 马力= 扭矩 X 转数 / 7121 在任何一台发动机里均适用。