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汽车改装知识超级全
汽乍改装知识(超级全)
马力与扭力
越來越多车迷了解如何改装爱车,町以提高动力的输出,但仍有许多车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。
对于加速能力与极速而言,到底是扭力与吁力到底何者比较重要?
马力与扭力哪一项瑕能只体代表车辆性能?
有人说「起步靠扭力,加速靠马力」,也有人说「马力人代表极速高,扭力人代表加速好」,其实这些都是片段的错误解释,其实车辆的前进一定是靠引擎所发挥的扭力,所谓的「扭力」在物理学上应称为「扭矩」,因为以讹传讹的结果,大家都说成「扭力」,也就从此流传卜来,为导正视听,
扭葩的观念从小学时候的『杠杆原理」就说明过了,定义是「垂直方向的力乘上与旋转中心的距离」,公制单位为牛顿•米除以朿力加速度98m/sec2之后,单位可换算成国人熟悉的公斤-米(kg-m)。
英制单位则为磅-呎(lb$),在美国车的型录上较为常见,若要转换成公制,只要将lb-ft的数字除以7.22即可。
汽车驱动力的计算方式:
将扭矩除以车轮f径即可由引擎马力一扭力输出曲线图可发现,在每一个转速下都有一个相对的扭矩数值,这些数值要如何转换成实际推动汽车的力最呢?
答案很简单,就是「除以一个长度」,便可获得「力」的数据。
举例而言,一部
1.6升的引擎人约对发挥15.0kg-m的最人扭力,此讨若1’[接连上185/60R14尺寸的轮胎,半径约为41公分,则经由车轮所发挥的推进力量为15/0.41=36.6公斤的力量(爭实上公斤并不是力最的单位,而是觅量的单位,须乘以觅力加速度
9.8m/sec2才是力的标准单位「牛顿J)。
36公斤的力量怎么推动一公吨的车重呢?
而且动辄数T•转的引擎转速更不町能恰好成为轮胎转速,否则车子不就飞起來了?
幸好聪明的人类发明了I■齿轮」,利用不同大小的齿轮相连搭配,可以将旋转的速度降低,同时将扭矩放大,由于齿轮的圆周比就是半径比,因此从小齿轮传递动力至人齿轮时,转动的速度降低的比率以及扭矩放人的倍数,都恰好等于两齿轮的齿数比例,这个比例就是所谓的「齿轮比」。
举例说明,以小齿轮带动人齿轮,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20kg-m时,传递至大齿轮的转速便降低了1/3,变成lOOOjpm:
但是扭矩反而放人三倍,成为60kg-mc这就是引擎扭矩经由变速箱町降低转速并放大扭矩的基本原理。
在汽车上,引擎输出至轮胎为止共经过两次扭矩的放人,第一次由变速箱的檔位作用而产生,第二次则导因于最终齿轮比(或称最终传动比)。
扭矩的总放大倍率就是变速箱齿比与报终齿轮比的柑乘倍数。
举例来说,手排六代喜美的一档齿轮比为3.250,垠终齿轮比为4.058,而引擎的/人扭矩为14.6kgni5500ipm,丁是我们町以算出第一档的最人扭矩经过放人后为14.6x3.250x4.058=192.55kgm,比原引擎放人了13倍。
此时再除以轮胎半径约0.41m,即可获得推力约为470公斤。
然而上述的数值并不是实际的推力,毕竞机械传输的过程中必定有磨耗损失,因此必须将机械效率的因素考虑在内。
论及机械效率,每经过-个齿轮传输,都会产生一次动力损耗,手排变速箱的机械效率约在95%左右,自排变速箱较惨,约剩88%左右,而传动轴的万向接头效
率约为98%,各位自己乘乘看就知道实际的推力还剩篡少。
整体而言,汽车的驱动力叮由下列公式计算:
扭矩x变速箱齿比x最终齿轮比x机械效率
驱动力=
轮胎半径(单位为公尺)
马力亦非「力」乃「功率」的一种
了解如何将扭矩经由变速箱的齿比放大成为实际推力之后,接着町以研究什么叫做「马力」。
马力其实也不是一种「力」,而是一种功率(Power)的单位,定义为单位时间内所能做「功」的犬小。
尽管如此,我们不得不继续使用「马力」这个名字,毕竞己经用太久了,讲「功率」恐怕没几个消费者听得懂?
功率是由扭矩计算出来的,而计算的公式相当简单:
功率(W)=2jix扭矩(N-m)x转速(rpm)/60,简化计算后成为:
功率(kW)=扭矩(N-m)x转速(ipm)/9549,详细的推导诸参看方块文章。
然而功率kW要如何转换成人家常见的「马力」呢,这又有一段故事得讲。
英制或公制?
1PS=735W:
lhp=746W
马力定义竟然不一样!
谈到引擎的3力,相信不少人会直觉地想到什么DIN、SAE、EEC、JIS等等不同测试标准,到底这些标准的差异在哪儿,以后有空再研究;右山夸张的是由于英制与公制的不同,对[■马力」的定义基本上就不一样。
英制的马力(lip)定义为:
一匹马于一分钟内将200磅(lb)重的物体拉动165英呎(ft),相乘之后等于33,000ft-lbniHi:
而公制的9力(PS)定义则为一匹马于一分钟内将75公斤的物体拉动60公尺,相乘之后等于4500kg-mmin»经过单位换算,(1lb=0454kg;1ft=30.48cm)竟然发现lhp=4566kg-m,/min,与公制的lPS=4500kg-m有些许差异,而如果以功率W(lW=lNm;sec=9.8kgmsec)來换算的话,町得lhp=746W;lPS=735W两项不一样的结果。
同样是「马力」,英制马力与公制马力的定义竞然不一样!
难道英国马比较「有力」吗?
到底世界上为什么会有英制与公制的分别,就好像为什么有的汽车是右驾,有的却是左驾一样,是人类永远难以协调的差异点。
若以人家比较熟悉的几个测试标准來看,徳国的DIN与欧洲共同体的新标准EEC还仃口本的JIS是以公制的PS为3力单位,而SAE使用的是英制的hp为单位,但为了避免复杂,本刊一率将马力的单位标示为hp。
近米,越米越多的原厂数据已改提供绝对无争议的KW作为引擎输出的功率数值。
不过话说回来,IPS与lhp之间的差异仅1.5%,每一百匹马力差1.5匹,差异并不人。
一般房车的马力多半仅在200匹马力以卜,两者由于定义的差异也仅3匹马力左右,冈此如果您真要「马马计较」,就把SAE标准的数据多个1.5%吧!
不过SAE、JIS、DIN、EEC各种测试标准之间亦启些许差异,这个老问题已经争论过很多次了,单位之间不能真正划上等号,然而在差别不怎么多的情况之卜,就当作相同吧!
肉此管他是PS或hp,都差不多町以视为相等。
终于可以做结论了!
将上述获得的马力与功率换算方式代入功率与扭矩的换算公式,并且将扭矩的单位换算为大家熟悉的kg-m之后,可得下列结果:
英制马力hp=扭力(kg-m)x引擎转速(rpm)/727
公制马力PS二扭力(kg-m)x引擎转速(rpm)/716
知道这些公式之后有什么用呢?
从「马力hp=扭力x转速/727」看来,如果能増加引擎转速,扭力不变的情况个,便能增加马力。
例如若能将转速从6000rpm增加到SOOOipm,等于增加了33%,但因为凸轮轴的限制使WSOOOipm时的扭力下降了10%,则仍能使9力增加19.7%,这说明了时下改装计算机的为何能在解除断油后大幅増加马力.
所以不要被「增加?
?
匹马力」的广告所著魔。
让我们从另外一个角度来想:
如果在同样的转速下,增加20匹马力,代表能增加多少推力呢?
以最大扭力点发挥于5000rpm的情况卜,将公式稍微变换一下,町发现增加的扭力=20hpx727/5000ipm=2.9kgm.再将这个结果代入汽车驱动力的公式,同样以喜美的一档计算,29x3.250x4.058/0.41=93公斤。
对于一吨重的车身而言,影响似乎也不怎么人;再者如果相差5匹马力的话,推力更仅增加23公斤,町见相差5匹马力,根本也没差多少,所以能「增加5匹马力」的产品,到底应该花多少钱去改装,您自个儿会拿捏了吧?
大马力决定真性能!
到底人马力的车子跑得快,还是人扭力的车子跑得快?
从公式町以知道人马力的原因是「高转速的时候仍保有高扭力数值」,也就是说要有人马力,不只是低转速的扭力要好,连高转速的扭力都得继续维持,这表示扭力与马力的争论根本是多余的,只要能做到高马力,除了表示各转速区域的扭力都很大之外,更代表材料技术的优越性,将活塞、进排气阀门的材质与重量予以强化与轻量化,才能将引擎转速提高。
扭矩与功率的换算公式推导
假设一圆的半径为1•(单位为m),扭矩为T(单位为N・m),则圆周上切线方向的力F=T/r,由于功率的定义为「每秒钟所作的功」,对于圆周?
动而言,每旋转一圈所作的功为:
Fx圆周总长2血将尸=17「代入计算,每一圈所作的功Work=Fx27rr=(T/r)x2jrr=27rT
再乘上引擎转速rpm就是每分钟所作的功,但功率P的单位是N-m/sec,所以需除以60,转换成每秒所作的功。
代入公式:
P=T2jnpm/60.将常数整理后,则町得P(kW)=Trpm9545。
由上文可见,一台车的动力由发动机传输到车轮,需要经过多组齿轮因此有所损耗,如果德制马力测的是传递到车轮上的动力,那么同样发动机用在不同车型上的动力输出应该不同,试拿bmw33O和bm\v530做比较,其功率均定225hp/5900rpm:
结论,要么binw在数据上造假,要么它测的是发动机输出净值。
换火花塞的朋友一定要注意热值的匹配。
应该先昇清楚原车火花塞的热值,仃三个方法:
1,说明书里应该右写(但我听说好像gol的就没写)
2,拆下来看,陶瓷上印着(当然你的保证能看懂)
3,问维修站的师傅(这个最简单,也最容易搞定)
然后根据你的驾驶方式,选择合适的热值
1,3000转以3,介于1和2之间,也推荐用原来的热值
说明:
关于火花塞的冷热
其实就是火花赛吸热的能力,众所周知,火花塞是一直处于2200度的缸希望对想更换火花塞的朋友们有所帮助,则万死矣。
对了,再补充_下三大厂家对热值的标示方法:
bosch和ngk都用正向(....4,5,6,7,8,9.-.-)»从低往高依次变热,比如我们民用车一般都是7・8度,也有6・7度的。
而denso则是反向(...24,22,20,16由高往低依次变热,而数值还经常不是连续的.
天知道他们根据什么规律编的。
另外,denso的数值也都不正好分别对应bosch和ngk的,比如16对应7-8之间,20对应6-7之间,22对应5-6之间等等。
关于boschsuper4可以说是垃圾产品(虽然我上一套火花塞就是这个)首先,super4因为是普通金属的,因此寿命仅仅在2万公里以内。
而且在bosch的产品冃录里,它属于性能型的。
但是其性能远比白金火花塞差的远,这是由材料和形状所决定的无法改变的爭实,虽然它脸上写着性能型。
多负极的设计主要是为了增加寿命,因此它比一般的普通金属火花塞长寿了犬概5000公里(普通的是1万5)。
但白金火花塞的寿命一律在10万公里以上,这是普通金属永远无法跨越的鸿沟。
另外,普通金属火花塞的放电效果也远不能跟贵金属火花塞相比,虽然博世单极白金boschplatinmn在产品目录里是寿命型,但他的放电性能也远强于普通金属的。
就跟说nvaldo的左脚天下无敌,但他的右脚同样是世界一流水准,只不过左脚更出色吳了。
说了这么欽最能说明super4是垃圾的一条理由,就是:
boschplatmiiui无论从放电强度还是寿命都数倍于它,而价格之高出1/3。
注:
我配买的siiper4是30/支,同样地点的platmiun是40/支。
说实在的,我本来是打算换platinum的,不过上全城断货,所以我才选择了性能更强但寿命短些的densoiwl6o不知道现在博世白金到货了没有。
结论
对性能有特殊要求的dx,当以铁金火花塞为首选。
另外我估计这类dx通常开车都比较猛,地板汕,红线转速出现得都会比较频繁,因此也推荐使用冷一度的
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