其实所谓的“扭力”在物理学上应称为“扭矩”，发动机的扭矩通常用磅尺(lb-ft)，或牛顿米(N-m)表示。而马力则是功率的常用单位。为统一和对称起见，正式讲应该说“功率和扭矩”。

许多朋友并不了解引擎输出的动力到底如何转化成推动汽车行进的力量。大家在平时交流中和在网上常常听到一些不准确，不科学，甚至是错误的观点。比如“起步靠扭力，加 速靠马力”，“加速靠扭力，极速靠马力”，“这款车发动机低转速扭力大，拖车载重好！”。其实这些都是片面的错误的解释。甚至在本坛的精华区，也有对马力和扭力理解完全错误的帖子。

我以前曾在本坛提出过一个问题，‘老解放’90 马力，为什么不能把 Camry 或 Accord 里一百多马力的发动机装到解放里去？当时我自以为知道答案。现在看来，当时我的理解也是错误的。

本坛对于马力、扭力和加速能力的讨论有过多次。感谢文学城这个汽车论坛，给了我们大家一个园地可以互相讨论，交换意见。辩论是一个好事情，我也是在辩论过程中逐步加深了对于功率和扭矩的理解的。不过有时候辩论的时候不容易保持冷静，思路也往往被别人牵着走，容易钻牛角尖。我本人不久前在一个晚上多喝了两杯，在和dogy网友辩论时，说着说着全部搞反了，竟然认为挂高档时车轮加速更快，很是自以为是，辩了半天，忽然觉悟了。汗颜啊！

车坛里一位大侠说得好：菜鸟只知道马力；半吊子知道了扭矩，常拿来说事；真正搞懂了，才知道功率才是提高汽车加速和载重性能的最终决定因素。

对于加速能力与极速而言，到底是扭力与马力到底何者更重要？我准备在这个系列里，详细地说明我对马力和扭力的理解。力争给大家一个有关马力和扭力圆满的解答。

我将从物理概念着手，结合具体的实例，由浅入深，循序渐进地说明功率和扭矩的关系，同时尽量避免引入过多的公式。

能用我的知识帮助大家对汽车的动力系统有进一步的认识，有机会在这个坛子里和大家分享自己的知识，我很高兴。

我们知道，当物体受力的作用，而且在力的方向上通过了一段距离，我们说力对物体"做功"了。用公式表示为：

功 = 力 x 距离； W = FS

功率则定义为单位时间内所作的功，即： 功率 = 功 / 时间； P = W / t

功率用速度表示，则有： 功率 = 功 / 时间 = 力 x 距离 / 时间 = 力 x 速度；P = F v

这就是我们的基本公式：

基本公式： ◆◆◆◆ 功率 = 力 x 速度; P = F v ◆◆◆◆




扭矩的定义：“垂直方向的力乘上与旋转中心的距离”，实际上就是切向力乘以半径，即：

扭矩 = 力 x 半径； T = F r

在正式的物理公式中，转速实际上是用角速度来表示的，即：

转速(弧度/秒) = 2 Pi x 转速(转/秒)

将以上代入基本公式，

功率 = 力 x 速度 = 力 x 线速度 = (扭矩/半径) x 线速度 = 扭矩 x 线速度 / 半径
= 扭矩 x 2Pi x 半径 x 转速(转/秒) / 半径 = 扭矩 x 转速(弧度/秒)

这就导出了我们的金科玉律的公式：

金科玉律的公式： ●●●● 功率 = 扭矩 x 转速 ●●●●

如果我们使用常用的单位，功率用马力，扭矩用(磅-尺)，转速用每分钟转数，换算一下：

马力(英制)定义为： 1 hp = 550 lb-ft/s

功率(hp ) = 扭矩(lb-ft) x 转速(rpm) * m/60s * 2 * Pi * 1/550lb-ft/s
= 扭矩(lb-ft) x 转速(rpm) / 5252 (m: minute; s: second; Pi=3.1416)


得出实用的金科玉律的公式：

金科玉律的公式: ●●●● 功率(hp) = 扭矩(lb-ft) x 转速(rpm) / 5252 ●●●●


请大家记住这两个公式：基本公式和金科玉律的公式。还要记住扭矩的定义。它们是我们以下讨论问题的基础。

我整个系列的物理知识只到此为止。再深一点可能事与愿违，无助于把道理讲清楚。

让我们再仔细端详一下上次讲过的两个公式。

基本公式： ◆◆◆◆ 功率 = 力 x 速度 ◆◆◆◆
金科玉律： ●●●● 功率=扭矩 x 转速 ●●●●

你看到了什么？我，看到了简洁，简洁就是美。我，还看到了对称，对称也是美。

这两个公式，一个说的是直线运动做功的情形，另一个讲的是旋转运动做功的情形。二者多么相象！

直线运动的功率，是力与速度的乘积；换成旋转运动，则功率是扭矩和转速的乘积。可以这样说，旋转运动的扭矩，相当于直线运动的力；而旋转运动的转速，则相当于直线运动的速度。

金科玉律的公式是由基本公式直接推出的。因为

力 x 力臂 = 扭矩； 这里力臂就是半径。
转速 x 半径 = 速度； 这里转速是角速度，速度是线速度。

而这金科玉律的公式，把马力和扭力联系起来了，它看似非常简单，但很少有人真正能透彻理解。

首先，这是一个普遍适用的公式。就像“功率=力x速度”这个公式的普适性一样，凡是转动做功的情形，都适用这个公式。在汽车的动力系统中，所有的转轴，齿轮，驱动轮，都可以用这个公式计算功率和扭矩。而且，不管是转得快还是转得慢，扭力大还是扭力小，这个公式都管用。

其次，它适用于同一个转轴，是用来计算同一转轴上的马力和扭力的。换句话说，你不能把这个转轴上的扭力，拿到另一个轮子上去说事。有人说了，这不是废话吗？很遗憾，不少人就是这样做的，只是自己没有意识到罢了。

不多说，请牢记我们金科玉律的公式。


TBz原创，转贴请注明。

顾名思义，变速箱是用来变速的。它是汽车的动力系统中处于发动机和驱动轮之间的一个齿轮箱，可以改变输出轴和输入轴之间的转速比。

变速箱在变换转速的同时，还变了什么？我们来分析一下。为简单起见，先看两个齿轮的情形。而且忽略两齿轮之间的摩擦，也就是忽略传动的损耗。

借一张图：


这两个齿轮啮合在一起，转向相反。在齿轮啮合的部位，受大小相同，方向相反的切向力。小齿轮转得快，大齿轮转得慢。

齿轮A的转速/齿轮B的转速
= 齿轮B的齿数/齿轮A的齿数
= 齿轮B的周长/齿轮A的周长
= 齿轮B的半径/齿轮A的半径
= (齿轮B的半径x切向力)/(齿轮A的半径x切向力)
= 齿轮B的扭矩/齿轮A的扭矩

即：齿轮A的转速/齿轮B的转速 = 齿轮B的扭矩/齿轮A的扭矩

原来两个齿轮在转变转速的同时，也转变了扭矩。转速和扭矩成反比。即转速降低了，扭矩就升高了。

把这个公式变一下，我们得到：

齿轮A的扭矩 x 齿轮A的转速 = 齿轮B的扭矩 x 齿轮B的转速

扭矩x转速，怎么看着很熟？原来这是我们金科玉律的公式！

齿轮A的功率 = 齿轮B的功率

实际上的变速箱，是有许多不同大小的齿轮组成的，但是其目的，无非是改变转速比。所以我们说，变速箱改变了转速，也改变了扭矩，但没有改变功率。

来看维基百科的定义：变速器（Transmission）是进行机械动力转换的机械或液压设备。通常它将动力源（内燃机或电动机）产生的高转速、低扭矩的机械动力转换成更为有效的低转速和高扭矩的动力，以驱动机械装置。特殊的变速器也可能作提高转速，降低扭矩的转换。

记住： 变速箱的扭矩比 = 1/变速箱的速比

举个例子说明，以小齿轮带动大齿轮，假设小齿轮的齿数为15齿，大齿轮的齿数为45齿。当小齿轮以3000rpm的转速旋转，而扭矩为200lb-ft时，传递至大齿轮的转速便降低至1/3，变成1000rpm；但是扭矩反而被放大到三倍，成为600lb-ft。这就是发动机的动力经由变速箱可降低转速并放大扭矩的基本原理。

到现在为止，我们还没有讨论发动机的马力和扭力，更没有展示任何马力扭力曲线。

我们知道马力是功率的常用单位。在英国、美国等一些国家采用的是英制马力(hp)。1英制马力等于550英尺磅/秒，等于745.7瓦特。在18世纪后期，英国物理学家瓦特为了测定新制造出来的蒸汽机的功率，他把马力的定义规定为在1分钟内把1000磅的重物升高33英尺的功，用字母HP表示，这就是英制马力的由来。马力的另一种定义是公制的马力，它取了一个非常接近英制马力的值，规定1公制马力是在1秒钟内完成75千克力米的功。即：1米制马力=75千克力米/秒=735瓦特。1英制马力=1.014公制马力。

至于发动机的马力，各国有许多种不同测试标准，如DIN、SAE、EEC、JIS等等。(德国的DIN，欧洲共同体的新标准EEC，日本的JIS是以公制的PS为马力单位，而SAE使用的是英制的hp为单位)。具体这些标准有什么不同，大家可以自己上网搜索一下。实际上它们是大同小异的。

我们实用的金科玉律的公式： 功率(hp)=扭矩(lb-ft)x转速(rpm)/5252 是以英制马力计算出的。

汽车发动机马力的测试，根据测试点的不同，还有另一种分类。英文好像更准确些，我也懒得翻译了。

Brake Horsepower (bhp): Prior to electronic bench testing, horsepower was quantified as the amount of resistance against a flywheel brake. Although the method is no longer used, the term remains an industry standard.

Gross Horsepower: Absolute maximum horsepower at the flywheel, with no load or drag from auxiliary systems, such as the alternator, water pump, etc. Created in an ideal environment with precisely controlled intake and exhaust flow characteristics, this category is of little practical use.

Net Horsepower: Maximum horsepower at the flywheel, with intake and exhaust systems in place and accounting for load from auxiliary systems. This is what most automotive manufacturers publish as SAE net horsepower.

Real-wheel Horsepower: Measured on a chassis dyno, the maximum horsepower transferred to the ground by the rear wheels. It can be affected by gearing, with lower (numerically higher) gearing tending to indicate a lower torque peak. Considered the most practical measurement of usable horsepower, it is the standard used in all 4WD vehicle tests whenever possible.

我们已经得出结论，最大驱动力取决于引擎的马力，和引擎的最大扭矩无关。而要想获得最大的驱动力，只要换档让发动机工作在最接近最大功率的条件下就可以了。变速箱的档位越多，越容易满足这个要求。从理论上讲，可以连续变换速比的CVT可以使得这个要求完全满足。

话说回来，大家还记得我在一开始提出过的问题吗？‘解放’牌卡车只有90 马力，载重四吨，挂个拖车，还能拉四吨。现在随便拿一辆轿车来，象Corolla那样大家认为很‘面’的轿车都有一百多马力。直觉告诉我们，Corolla的发动机放在‘解放’牌卡车上，即使有合适的变速箱，一定是不行的。再举一个例子，看这辆自卸卡车，1996 Mack CL713，



可以拉20多吨的土石，巨大的发动机‘只有’350马力。可是我们先前例子里面的2008年Corvette Z06的LS7发动机最大功率有505hp，远大于350马力。可Z06的发动机体积和重量可是小多了。显然不能把Z06的发动机安在卡车上。


要回答这个问题，就要稍微谈一点发动机了。

发动机的扭矩，好比直线运动作功时的力，基本上是由发动机的排气量决定的。排气量越大，每次汽油和空气的混合气体爆发的力就越大，发动机的扭矩就越大。而 功率=扭矩x转速。所以为了提高发动机的马力，只有两个途径，提高扭矩或者加大转速。

提高扭矩最简单的方法就是加大排量，但是这不可避免地造成发动机体积、重量和油耗的增加。这样作的最大好处，就是制造相对简单，可靠性好。发动机可以持久稳定地发出符合设计要求的功率，所谓的HEAVY DUTY发动机。由于转速有限，发动机的可用转速范围就变得很小，这就需要有很多速比的变速箱。象上面的Mack CL713，变速箱有13档。这样的发动机，非常适合重型卡车。马力不求很大，但要持久。

另一个方法，就是增加发动机的转速，但是增加转速以后，由于汽油和空气的混合气总是有质量的，增大了转速，发动机每个冲程的可用的时间就会相应减少，吸气冲程吸进汽缸的混合气就会减少，这样爆发作的功就会减少，导致扭矩下降，但是由于转速增加了，所以扭矩和转速的乘积，也就是功率还是会增加的。加大了转速，发动机各个部件的运动速度加快，对活塞，曲轴，连杆，特别是进排气机构的精度，强度和轻量化都有更加高的要求，这对发动机制造水平是一个考验。高转速下的润滑也比低转速发动机有更加严格的要求。最主要的，高转速的发动机，由于在很小的体积里烧掉很多的燃料，发动机的冷却也是一个非常棘手的设计课题。一般情况下，高转速发动机，是不能持久地维持在最高功率上运行的。不信，可以问问老大，看他敢不敢把他的Corvette这样狠开：急加速到80mph，接着急煞车到停，再加速，这样一直开30分钟，看看发动机会不会过热、冒烟。其实煞车时发动机还不是开到大马力呢。也就是说大马力没有办法持久。可是，这样的发动机，恰恰适合轿车和跑车。轿车和跑车绝大多数是在匀速行驶，这时需要的发动机功率很小，在转速低的工作状态，马力已经够了。当面临加速，超车的需求，我们降挡，狠踩油门，让发动机工作在高转速的状态，大马力就产生了。大马力只是偶尔为之，其高油耗也就是次要的问题了。平均的油耗主要取决于低转速时的表现。轿车跑车的大马力，寻常看不见，偶尔露峥嵘。

而轻卡和SUV，则是重型卡车和轿车之间的调和。

增加发动机的马力，还有一个很重要的方法，就是设法增加混合气的压力，让发动机吸进更多的燃料，提高扭矩。具体又有两种途径：涡轮增压和机械增压，两者各有优缺点。

增加发动机的马力的另一个途径，就是从气门着手，比如控制进气凸轮轴，调整高转速下气门开毕的时间，或者再加上调整气门的升程，从而优化发动机在所有转速范围内的动力性和燃油经济性。

我们不妨打个比喻，学校里的径赛。要想跑得快，一个方法就是提高步幅，换一个长腿的大个子。这相当于增大发动机的排量以增大扭矩。另一个方法就是增大步频，即小腿紧着叨赤，相当于增大转速。而既有大步幅又有高步频，主要就要靠科学的训练了。

最后请大家注意，根据以上的分析，我们得出一个重要的结论：卡车之所以能拖很重的东西，不但是因为发动机的马力大，更重要的是这个马力能持久。逻辑上讲，能拖车不是因为发动机扭矩大，而是因为发动机马力大且能持久。而一般情况下能满足这个要求的发动机，恰恰是排量大，扭矩大，运转在低速。如果有一天发动机技术有了革命性的飞跃，发动机能够持久地在小扭矩，高转速的工作状态运转，那么它是一定能够胜任重型卡车的任务的。