汽車性能參數基本知識-選購參考

ID:104126 · 發表于 2016-1-24 03:34

   注意：以下計算方法并不科學，應以發動機的轉矩作為計算依據，但因公式不常見，所以就以功率公式做計算，計算出比例是一樣的。而且汽油機和柴油機的轉矩計算有所差別，200馬力的汽油機發動機輸出扭力是遠遠小于200馬力的柴油機輸出扭力的。但對于車輛參數估算已經足夠了。
With the development of 人們生活水平，現在購買汽車的人越來越多了，家用轎車當然要以實用好看為主，有些人即使買了較大功率的汽車，發現在起步和時候依然不能達到自己想要的效果，而且對于的車能夠應付的坡度以外，一些小功率的家用車也完全能應付！難道發動機的實際功率不夠嗎？還是自己的車子性能沒有發揮出來？花了那么多錢，除了車內環境確實舒適、*最高速度*確實很快，但是對于動力上總有種上當的感覺！！你真的上當了嗎？沒有！因為家用轎車不可能把動力設計的和公交車、大貨車一樣，指望著它能載著重物還去爬坡，你的車根本無法承受這么大的力！說道這兒，我提出兩個有意思的假設：（大型推土機 pk  主戰坦克）（主戰坦克 pk 火車頭）
先做個動力的簡單介紹，大型推土機一般在600~1000馬力，主戰坦克功率一般在1200~1500馬力，柴油機火車頭一般在1000~5000馬力。扭矩這里暫時不說。單看功率來說，無疑火車頭是老大。但是在工程設計時，并不是按照誰的功率大就決定誰的力量大！
看個初中物理公式：功率=物體自身產生的力*速度。根據這個公式，大家應會看出一些什么東西來。哦！原來速度起了調節這個輸出力的主要作用。最大的推土機在全功率工作下不過1000馬力，但是其工作速度只有每小時2公里，最高速度不過10公里每小時。主戰坦克全功率工作時有1500馬力，但是最低速度卻已經達到了每小時10公里，最高速度可以達到80公里每小時。火車頭全功率有5000馬力，但是其最低速度高達每小時25公里，最高速度可以達到150公里每小時。根據這些最低速度，帶入到上面的功率公式里，可以計算出上述3種車輛在全功率最低時速時的牽引力。小松D575（世界最大的推土機），每小時2公里時，推力高達130噸，輕松拉跨一座鋼筋水泥大樓不成問題！根據能量守恒定律，如果這個推土機的速度達到最高速，那么。。。推力也僅僅只有26噸了，而且不能再快了，因為履帶車的自身阻力非常大，加之巨大的車重，速度在提升的話，連牽引自身的力量都不夠了，這個時候你會發現1000馬力的功率已經不夠了，怎么辦？只有加大功率，讓其在牽引力相同的情況下獲得更快的速度！至于其他兩種車輛的最低速度牽引力計算，我就不說了。方法一樣。你會發現，1500馬力的坦克最大牽引力只有40~45噸，火車頭只有45~50噸。（以上計算都沒有將靜阻力及牽引阻力計算在內，有興趣的可以參考百度百科看一下實際輸出牽引力，和上面的數值差別不大）
上述介紹過以后，以大家最常用的家用轎車做個簡單的講解。一輛布加迪威龍，發動機功率高達1200馬力，車重在1噸。根絕其加速度可以估算出其牽引力最大只有1.5~2噸。。。想不到吧，不要以為其1200馬力的功率有會讓車子輸出多大的力，甚至有人說布加迪威龍的動力可以和坦克抗衡，那是不可能的，那點也就是公交車三分之一的動力。因為其速度2秒多就可以達到百公里每小時。高中的加速度公式就可以算出其牽引力在這種速度下不可能達到40多噸，那樣強大的力量會讓車子碎掉的，工程師們也不會這樣設計一輛用來跑速度的賽車。
   一般的家用轎車都是采取區間加速度的方式標示你的車子從0~40公里/小時所用的時間，根據這個參數和發動機功率可以大致計算出你的車子爬坡能力和爬坡速度。大部分家用駕車標示所用的時間都在5~8秒左右，就以最常見的6秒左右來計算一輛1.2噸重的100馬力捷達來計算，其0~40公里每小時的啟動牽引力在300公斤力左右，也許有人會告訴你，300公斤的力能讓汽車啟動啊，笑話！但你可以想想，你一個人在推動汽車的時候，需要用的力量大嗎！？是不是和你上坡推一輛摩托車用的力差不多，恐怕連30公斤的力都沒有吧。他又會說，那300公斤的力，怎么能讓1噸多的汽車爬坡，這不更是笑話！。。。別理他，公式說明一切：坡度=arctan(輸出力（公斤）/車子質量（公斤）)，粗算可以爬坡在14~17度之間，而這正是一般家用轎車的爬坡度，看看廠家提供的性能參數介紹！！！他徹底沒話說了吧。。
選購車子時一定切記聽那些賣車人亂忽悠，因為銷售看的是心理活動，他如果看出你想買某款車子時，他可能會把某款車子夸的天花爛墜，雖然他在車輛使用和保養上面比你有經驗的多，但是畢竟他不是設計汽車的人。
另外要切記一點，家用車要以經濟實惠為主，不要追求什么超快的加速度，什么最高車速。沒用，一定用也沒有！超快的加速度說明車子力量很大，車子力量大如果發動機功率小你的車子會很重，因為變速箱會比一般車要大。這個一定要和發動機的功率配合好才可以。另外，你買的家用轎車也不是為了去越野或者載重吧，更不是為了和人家競速。所以那些什么速度加速度只能用作參考。不能作為你選車的關鍵因素。工程師在設計各類車輛時都是有自己的標準規范的，家用車有家用車的設計標準，不是亂來的，人家給你設計的車子不會讓你在滿載時出現帶不動的事情，那不成笑話了！。所以你買了加速度和速度很快的車子，也只能說明一個問題，你是有錢燒的，不怕費油！
最后提醒你一下，如果不是必要情況下，誰也不會讓發動機工作在全功率或全扭矩的情況，那樣只會縮短你的車子使用壽命。所以發動機功率和扭矩作為一般參考即可。你大可放心，工程師不會笨到讓車子連個地庫坡都爬不動的！

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上篇大體介紹了加速度、速度和牽引力的粗算介紹，也許有人會提出這樣一個問題：同樣功率的柴油機和汽油機，為什么柴油機可以驅動重型車輛，而汽油機只能驅動小型車輛呢？原因如下：
   假設同樣都是200馬力的活塞式4沖程發動機，且耗油量一樣，汽油機的轉速高，但是活塞行程短；柴油機的轉速低，行程大。這個行程，實際上指的是曲軸的搖臂運動直徑，就是簡單機械中的輪軸，搖臂的搖動直徑大，發動機輸出的力量就大，而速度不可能很快；搖動直徑小，發動機轉速高，但力量小。這個和你擰螺絲一樣，如果你的工具動力臂長，你擰起來肯定省力，但是你不會擰的很快；反之亦然。
   在這里引出一個新的單位：扭矩。上個章節提過這個，至于如何計算扭矩，其實就是發動機曲軸外邊緣轉過1米乘以輸出的力。而這個力也可以理解為：你將一個重物提起1米所做的功。這個功就是扭矩。比如扭矩為140N.M的發動機，實際上指的是將一個14公斤的重物提起1米所做的功。而提起1米所用的時間越短，說明發動機功率越大，因為發動機的轉速很快。說道這里補充一點：加入發動機的扭矩一樣，但功率不同，說明功率大的發動機輸出轉速高（適合高速汽車使用）。如果功率一樣，而扭矩不一樣，扭矩大的說明發動機輸出力量大，而轉速低（適合越野或載重汽車使用）。
      說到這里，有悟性的朋友應該明白點什么了，發動機的功率大，不一定就代表著發動機的力量大，而可能是因為其轉速很高！你可以聽聽跑車發動機在怠速時候的聲音，對比一下大型車發動機在告訴運動時的聲音，就應該能明白，跑車發動機即使是怠速狀態，其轉速也可以達到和大型車的發動機高速運轉時的轉速一樣。
      像斯太爾或者其他的重型車輛所用的發動機可能也只有200馬力，但其由于發動機轉速很低，最高可能只有3000轉，其輸出的發動機扭力可以是200馬力的汽油機的5~6倍！所以可以通過很少的變比就可以驅動很重的車輛，這樣也不會損失很多速度（基本可以達到100公里每小時）。而200馬力的汽油機想驅動斯太爾。。。當然可以！不過，由于其輸出的力量很小，想驅動一輛10噸的車需要換上大變比的變速箱，這樣要犧牲很大的速度，而且由于變速箱體積變大，質量變大，機械效率會嚴重下降。在同樣的速度下，牽引力就可能達不到車輛的承載要求了，十分不經濟。
      所以，下次你再聽到什么誰家的跑車有250、300甚至更大馬力的時候，不要以為他的車動力驚人，因為他的發動機力量并不大，一般要到6000轉以上才可以發揮其最大扭矩，而家用車一般在3000~4000轉即可達到最大扭矩，你的發動機雖然只有100馬力，但是發動機扭力不會比他的差很多！只是速度會遠遠低于人家。所以賽車發動機往往最少都是V8發動機，有的更夸張，用V16的發動機。這樣做的目的就是因為其發動機活塞行程太短，過分追求的是高轉速，只用4缸發動機可能連驅動車子都費勁，不過大家想想，增加了這么多的汽缸，而且其活塞往復速度很快，單位時間內燃燒的燃料反而會大于一般發動機，假設一般的車一個沖程周期燒0.005升的油，1秒鐘會少30次，不過才0.15升;而賽車發動機同樣燒0.0025升的油，1秒鐘會燒100次，那就是0.25升，再加之汽缸又比一般車要多，能不費油嗎！車輛費油，單位時間內排放的廢氣就多，排氣管自然要加粗。。。而且跑車為了顯示動力，工程師會特意把排氣管放弄的更粗，再加之不安裝消音器，發動機由于活塞運動速度過快，噴入汽缸內霧化的燃油量又比較大，有的沒燃燒完就被排除排氣管，排氣管內溫度很高使得油氣在排氣管內發生爆燃（就是排氣管噴火的效果）加上發動機排氣出來的聲音，你就會覺得那個車子的力量一定很大。。。
      雖然賽車發動機增加了缸徑，但是增加的那點直徑對于增大發動機燃燒室體積來說是杯水車薪。因為車的體積已經限制住了發動機不能長的“矮胖”，而卻可以讓其變的“瘦高”，雖然采用了V行結構，可依然不能增加太多的行程來擴大燃燒室體積。
      而且，同樣功率的柴油機和汽油機對比，柴油機的結構更簡單（壓燃），體積可以做的更小。汽油機的結構很復雜（電子點火），體積也偏大。有心的可以注意一下，一般家用車100馬力的汽油機體積會比100馬力柴油機的體積要大。這個也是燃料性質不同造成的。
      當然，這里并不是說汽油機一無是處，汽油機由于其轉速高，對于要求高速行車的車輛來說用汽油機非常合適。而且由于汽油機活塞行程短，發動機的振動小很多，噪音也沒那么大。因為由于燃料在汽缸內是爆燃，所以對活塞會產生一個很大的沖擊力，曲軸的搖臂直徑過大，會讓發動機劇烈振動，噪音會變的很大。（你在搖把手的時候應該有感覺，和你直接轉動把手哪個更穩定是直接能看出來的）由于柴油機的行程大，發動機產生的噪音就大，振動也大，用在家用車上會讓你十分不舒服，而且速度也不會很快！
      有些汽車廠商，比如沃爾沃，也一直在制造大型的汽油機客車。這種客車的噪音非常小，行駛更穩定，會讓乘客幾乎在車內聽不到發動機的隆隆聲，也感覺不到發動機產生的振動。但是其缺點是費油，而且車輛的載重爬坡能力沒柴油機那么好，爬坡時速度較慢。
      到這里，車輛的動力部分就算介紹完了，有興趣的朋友可以多去看看書，查點資料。下一篇將給大家介紹車輛的安全性能。

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   今天有人問我關于爬坡角度的問題，前兩部分講的內容有點疏漏，在這里給大家補充一點知識。爬坡度在手冊里一般都會用百分比來表示，這個需要特別說明一下：
      汽車廠商一般在手冊上一般在車輛爬坡角度上標注的不是角度，而是百分之多少。大部分普通家用轎車上會標注在27%~32%，而越野車大部分標注在35%~45%。注意！！！這個角度可不是用90°乘以這個百分比，而是一個反三角函數公式計算出來的：角度=arctan(百分比)，把廠商提供給你的這個百分數帶入到這個公式里，就可以得出車輛的爬坡角度了。比如普通家用車一般在30%的比較多，帶入到公式后：arctan(0.3)=16.6992° 這個才是車輛實際的爬坡角度！！！！可不是90°乘以0.3=27°，27°一般的越野車都很難上去！這個實際上是牽引力這車總質量的比較，在設計中用復數的形式表示。因車輛的總質量為固定數值，所以用實數來表示，牽引力因其經常變化，一般用虛數來表示：m*G+Fj，但因加速度要受到兩種力的共同制約，所以在工程計算時將這個表示法進行了簡單的變換：力常數=F/(m*G)，這樣可以得出一個可以方便計算的數值，這個數值就百分比。即可以大致地推算出車輛的加速度，也可以推算出車輛的爬坡角度。
      現在有了這個公式，當你想買越野車時，就可以不用聽那些銷售員在那里忽悠什么車子可以爬30°以上的坡。那數值可不是90乘以百分比！！！

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