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　　汽車驅動理論 　　馬力與扭力哪一項最能具體代表車輛性能？有人說「起步靠扭力，加 速靠馬力」，也有人說「馬力大代表極速高，扭力大代表加速好」，其實這些都是片段的錯誤解釋，其實車輛的前進一定是靠引擎所發揮 的扭力，所謂的「扭力」在物理學上應稱為「扭矩」，因為以訛傳訛的結果，大家都說成「扭力」，也就從此流傳下來，為導正視聽， 　　本文以下皆稱為「扭矩」。 　　扭矩的觀念從小學時候的「杠桿原理」就說明過了，定義是「垂直方向的力乘上與旋轉中心的距離」，公制單位為牛頓-米(N-m)，除以重力加速度 9.8m/sec2之后，單位可換算成國人熟悉的公斤-米(kg-m)。英制單位則 為磅-呎(lb-ft)，在美國車的型錄上較為常見，若要轉換成公制，只要將lb-ft的數字除以7.22即可。 　　汽車驅動力的計算方式： 　　將扭矩除以車輪半徑即可由引擎馬力－扭力輸出曲線圖可發現，在每一個轉速下都有一個相對的 扭矩數值，這些數值要如何轉換成實際推動汽車的力量呢？答案很簡單，就是「除以一個長度」，便可獲得「力」的數據。舉例而言，一 部1.6升的引擎大約可發揮15.0kg-m的最大扭力，此時若直接連上185/ 60R14尺寸的輪胎，半徑約為41公分，則經由車輪所發揮的推進力量為15/0.41=36.6公斤的力量(事實上公斤并不是力量的單位，而是重量的單位，須乘以重力加速度9.8m/sec2才是力的標準單位「牛頓」)。 　　36公斤的力量怎么推動一公噸的車重呢？而且動輒數千轉的引擎轉速更不可能恰好成為輪胎轉速，否則車子不就飛起來了？幸好聰明的人類發明了「齒輪」，利用不同大小的齒輪相連搭配，可以將旋轉的速度降低，同時將扭矩放大。由于齒輪的圓周比就是半徑比，因此從小齒輪傳遞動力至大齒輪時，轉動的速度降低的比率以及扭矩放大的倍數，都恰好等于兩齒輪的齒數比例，這個比例就是所謂的「齒輪比」。 　　舉例說明，以小齒輪帶動大齒輪，假設小齒輪的齒數為15齒，大齒輪的齒數為45齒。 　　當小齒輪以3000rpm的轉速旋轉，而扭矩為20kg-m時，傳遞至大齒輪的轉速便降低了1/3，變成1000rpm；但是扭矩反而放大三倍，成為60kg-m。這就是引擎扭矩經由變速箱可降低轉速并放大扭矩的基本原理。 　　在汽車上，引擎輸出至輪胎為止共經過兩次扭矩的放大，第一次由變 速箱的檔位作用而產生，第二次則導因于最終齒輪比（或稱最終傳動 比）。扭矩的總放大倍率就是變速箱齒比與最終齒輪比的相乘倍數。舉例來說，手排六代喜美的一檔齒輪比為3.250，最終齒輪比為4.058，而引擎的最大扭矩為14.6kgm/5500rpm，于是我們可以算出第一檔的最 大扭矩經過放大后為14.6×3.250×4.058=192.55kgm，比原引擎放大了13倍。此時再除以輪胎半徑約0.41m，即可獲得推力約為470公斤。然而上述的數值并不是實際的推力，畢竟機械傳輸的過程中必定有磨 耗損失，因此必須將機械效率的因素考慮在內。 　　論及機械效率，每經過一個齒輪傳輸，都會產生一次動力損耗，手排變速箱的機械效率約在95%左右，自排變速箱較慘，約剩88%左右，而傳動軸的萬向接頭 效率約為98%，各位自己乘乘看就知道實際的推力還剩多少。整體而 言，汽車的驅動力可由下列公式計算： 　　扭矩×變速箱齒比×最終齒輪比×機械效率 　　驅動力= ———————————————————— 　　輪胎半徑（單位為公尺） 　　馬力亦非「力」乃「功率」的一種 　　了解如何將扭矩經由變速箱的齒比放大成為實際推力之后，接著可以研究什么叫做「馬力」。馬力其實也不是一種「力」，而是一種功率 (Power)的單位，定義為單位時間內所能做「功」的大小。盡管如此，我們不得不繼續使用「馬力」這個名字，畢竟已經用太久了，講「功率」恐怕沒幾個消費者聽得懂？ 　　功率是由扭矩計算出來的，而計算的公式相當簡單：功率(W)＝2π× 扭矩(N-m)×轉速(rpm)/60，簡化計算后成為：功率(kW)=扭矩(N-m) ×轉速(rpm)/9549，詳細的推導請參看方塊文章。然而功率kW要如何 轉換成大家常見的「馬力」呢，這又有一段故事得講。 　　英制或公制？ 　　1PS=735W；1hp=746W 　　馬力定義竟然不一樣！ 　　談到引擎的馬力，相信不少人會直覺地想到什么DIN、SAE、EEC、JIS等等不同測試標準，到底這些標準的差異在哪兒，以后有空再研究；有點夸張的是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：一匹馬于一分鐘內將200磅(lb)重的物體拉動165英呎(ft)，相乘之后等于33,000ft-lb/min；而公制的馬力(PS)定義則為一匹馬于一分鐘內將75公斤的物體拉動60公尺，相乘之后等于4500kg-m/min。經過單位換算，(1lb=0.454kg;1ft=30.48cm)竟然發現1hp=4566kg-m/min，與公制的1PS=4500kg-m有些許差異，而如果以功率W(1W=1Nm/sec= 9.8kgm/sec)來換算的話，可得1hp=746W;1PS=735W兩項不一樣的結果。 　　同樣是「馬力」，英制馬 力與公制馬力的定義竟然不一樣！難道英國馬比較「有力」嗎？ 　　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駕，有的卻是左駕一樣，是人類永遠難以協調的差異點。若以大家 比較熟悉的幾個測試標準來看，德國的DIN與歐洲共同體的新標準 EEC還有日本的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，但為了避免復雜，本刊一率將馬力的單位標示為hp。近來，越來越多的原廠數據已改提供絕對無爭議的KW作為引擎輸出的功率數值。 　　不過話說回來，1PS與1hp之間的差異僅1.5%，每一百匹馬力差1.5匹，差異并不大。一般房車的馬力多半僅在200匹馬力以下，兩者由于定義的差異也僅3匹馬力左右，因此如果您真要「馬馬計較」，就把SAE 標準的數據多個1.5%吧！不過SAE、JIS、DIN、EEC各種測試標準之 間亦有些許差異，這個老問題已經爭論過很多次了，單位之間不能真正劃上等號，然而在差別不怎么多的情況之下，就當作相同吧！因此 管他是PS或hp，都差不多可以視為相等。

回答者：rongrooo2016-08-21 00:00