汽车性能参数基本知识-选购参考

ID:104126 · 发表于 2016-1-24 03:34

   注意：以下计算方法并不科学，应以发动机的转矩作为计算依据，但因公式不常见，所以就以功率公式做计算，计算出比例是一样的。而且汽油机和柴油机的转矩计算有所差别，200马力的汽油机发动机输出扭力是远远小于200马力的柴油机输出扭力的。但对于车辆参数估算已经足够了。
With the development of 人们生活水平，现在购买汽车的人越来越多了，家用轿车当然要以实用好看为主，有些人即使买了较大功率的汽车，发现在起步和时候依然不能达到自己想要的效果，而且对于的车能够应付的坡度以外，一些小功率的家用车也完全能应付！难道发动机的实际功率不够吗？还是自己的车子性能没有发挥出来？花了那么多钱，除了车内环境确实舒适、*最高速度*确实很快，但是对于动力上总有种上当的感觉！！你真的上当了吗？没有！因为家用轿车不可能把动力设计的和公交车、大货车一样，指望着它能载着重物还去爬坡，你的车根本无法承受这么大的力！说道这儿，我提出两个有意思的假设：（大型推土机 pk  主战坦克）（主战坦克 pk 火车头）
先做个动力的简单介绍，大型推土机一般在600~1000马力，主战坦克功率一般在1200~1500马力，柴油机火车头一般在1000~5000马力。扭矩这里暂时不说。单看功率来说，无疑火车头是老大。但是在工程设计时，并不是按照谁的功率大就决定谁的力量大！
看个初中物理公式：功率=物体自身产生的力*速度。根据这个公式，大家应会看出一些什么东西来。哦！原来速度起了调节这个输出力的主要作用。最大的推土机在全功率工作下不过1000马力，但是其工作速度只有每小时2公里，最高速度不过10公里每小时。主战坦克全功率工作时有1500马力，但是最低速度却已经达到了每小时10公里，最高速度可以达到80公里每小时。火车头全功率有5000马力，但是其最低速度高达每小时25公里，最高速度可以达到150公里每小时。根据这些最低速度，带入到上面的功率公式里，可以计算出上述3种车辆在全功率最低时速时的牵引力。小松D575（世界最大的推土机），每小时2公里时，推力高达130吨，轻松拉跨一座钢筋水泥大楼不成问题！根据能量守恒定律，如果这个推土机的速度达到最高速，那么。。。推力也仅仅只有26吨了，而且不能再快了，因为履带车的自身阻力非常大，加之巨大的车重，速度在提升的话，连牵引自身的力量都不够了，这个时候你会发现1000马力的功率已经不够了，怎么办？只有加大功率，让其在牵引力相同的情况下获得更快的速度！至于其他两种车辆的最低速度牵引力计算，我就不说了。方法一样。你会发现，1500马力的坦克最大牵引力只有40~45吨，火车头只有45~50吨。（以上计算都没有将静阻力及牵引阻力计算在内，有兴趣的可以参考百度百科看一下实际输出牵引力，和上面的数值差别不大）
上述介绍过以后，以大家最常用的家用轿车做个简单的讲解。一辆布加迪威龙，发动机功率高达1200马力，车重在1吨。根绝其加速度可以估算出其牵引力最大只有1.5~2吨。。。想不到吧，不要以为其1200马力的功率有会让车子输出多大的力，甚至有人说布加迪威龙的动力可以和坦克抗衡，那是不可能的，那点也就是公交车三分之一的动力。因为其速度2秒多就可以达到百公里每小时。高中的加速度公式就可以算出其牵引力在这种速度下不可能达到40多吨，那样强大的力量会让车子碎掉的，工程师们也不会这样设计一辆用来跑速度的赛车。
   一般的家用轿车都是采取区间加速度的方式标示你的车子从0~40公里/小时所用的时间，根据这个参数和发动机功率可以大致计算出你的车子爬坡能力和爬坡速度。大部分家用驾车标示所用的时间都在5~8秒左右，就以最常见的6秒左右来计算一辆1.2吨重的100马力捷达来计算，其0~40公里每小时的启动牵引力在300公斤力左右，也许有人会告诉你，300公斤的力能让汽车启动啊，笑话！但你可以想想，你一个人在推动汽车的时候，需要用的力量大吗！？是不是和你上坡推一辆摩托车用的力差不多，恐怕连30公斤的力都没有吧。他又会说，那300公斤的力，怎么能让1吨多的汽车爬坡，这不更是笑话！。。。别理他，公式说明一切：坡度=arctan(输出力（公斤）/车子质量（公斤）)，粗算可以爬坡在14~17度之间，而这正是一般家用轿车的爬坡度，看看厂家提供的性能参数介绍！！！他彻底没话说了吧。。
选购车子时一定切记听那些卖车人乱忽悠，因为销售看的是心理活动，他如果看出你想买某款车子时，他可能会把某款车子夸的天花烂坠，虽然他在车辆使用和保养上面比你有经验的多，但是毕竟他不是设计汽车的人。
另外要切记一点，家用车要以经济实惠为主，不要追求什么超快的加速度，什么最高车速。没用，一定用也没有！超快的加速度说明车子力量很大，车子力量大如果发动机功率小你的车子会很重，因为变速箱会比一般车要大。这个一定要和发动机的功率配合好才可以。另外，你买的家用轿车也不是为了去越野或者载重吧，更不是为了和人家竞速。所以那些什么速度加速度只能用作参考。不能作为你选车的关键因素。工程师在设计各类车辆时都是有自己的标准规范的，家用车有家用车的设计标准，不是乱来的，人家给你设计的车子不会让你在满载时出现带不动的事情，那不成笑话了！。所以你买了加速度和速度很快的车子，也只能说明一个问题，你是有钱烧的，不怕费油！
最后提醒你一下，如果不是必要情况下，谁也不会让发动机工作在全功率或全扭矩的情况，那样只会缩短你的车子使用寿命。所以发动机功率和扭矩作为一般参考即可。你大可放心，工程师不会笨到让车子连个地库坡都爬不动的！

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上篇大体介绍了加速度、速度和牵引力的粗算介绍，也许有人会提出这样一个问题：同样功率的柴油机和汽油机，为什么柴油机可以驱动重型车辆，而汽油机只能驱动小型车辆呢？原因如下：
   假设同样都是200马力的活塞式4冲程发动机，且耗油量一样，汽油机的转速高，但是活塞行程短；柴油机的转速低，行程大。这个行程，实际上指的是曲轴的摇臂运动直径，就是简单机械中的轮轴，摇臂的摇动直径大，发动机输出的力量就大，而速度不可能很快；摇动直径小，发动机转速高，但力量小。这个和你拧螺丝一样，如果你的工具动力臂长，你拧起来肯定省力，但是你不会拧的很快；反之亦然。
   在这里引出一个新的单位：扭矩。上个章节提过这个，至于如何计算扭矩，其实就是发动机曲轴外边缘转过1米乘以输出的力。而这个力也可以理解为：你将一个重物提起1米所做的功。这个功就是扭矩。比如扭矩为140N.M的发动机，实际上指的是将一个14公斤的重物提起1米所做的功。而提起1米所用的时间越短，说明发动机功率越大，因为发动机的转速很快。说道这里补充一点：加入发动机的扭矩一样，但功率不同，说明功率大的发动机输出转速高（适合高速汽车使用）。如果功率一样，而扭矩不一样，扭矩大的说明发动机输出力量大，而转速低（适合越野或载重汽车使用）。
      说到这里，有悟性的朋友应该明白点什么了，发动机的功率大，不一定就代表着发动机的力量大，而可能是因为其转速很高！你可以听听跑车发动机在怠速时候的声音，对比一下大型车发动机在告诉运动时的声音，就应该能明白，跑车发动机即使是怠速状态，其转速也可以达到和大型车的发动机高速运转时的转速一样。
      像斯太尔或者其他的重型车辆所用的发动机可能也只有200马力，但其由于发动机转速很低，最高可能只有3000转，其输出的发动机扭力可以是200马力的汽油机的5~6倍！所以可以通过很少的变比就可以驱动很重的车辆，这样也不会损失很多速度（基本可以达到100公里每小时）。而200马力的汽油机想驱动斯太尔。。。当然可以！不过，由于其输出的力量很小，想驱动一辆10吨的车需要换上大变比的变速箱，这样要牺牲很大的速度，而且由于变速箱体积变大，质量变大，机械效率会严重下降。在同样的速度下，牵引力就可能达不到车辆的承载要求了，十分不经济。
      所以，下次你再听到什么谁家的跑车有250、300甚至更大马力的时候，不要以为他的车动力惊人，因为他的发动机力量并不大，一般要到6000转以上才可以发挥其最大扭矩，而家用车一般在3000~4000转即可达到最大扭矩，你的发动机虽然只有100马力，但是发动机扭力不会比他的差很多！只是速度会远远低于人家。所以赛车发动机往往最少都是V8发动机，有的更夸张，用V16的发动机。这样做的目的就是因为其发动机活塞行程太短，过分追求的是高转速，只用4缸发动机可能连驱动车子都费劲，不过大家想想，增加了这么多的汽缸，而且其活塞往复速度很快，单位时间内燃烧的燃料反而会大于一般发动机，假设一般的车一个冲程周期烧0.005升的油，1秒钟会少30次，不过才0.15升;而赛车发动机同样烧0.0025升的油，1秒钟会烧100次，那就是0.25升，再加之汽缸又比一般车要多，能不费油吗！车辆费油，单位时间内排放的废气就多，排气管自然要加粗。。。而且跑车为了显示动力，工程师会特意把排气管放弄的更粗，再加之不安装消音器，发动机由于活塞运动速度过快，喷入汽缸内雾化的燃油量又比较大，有的没燃烧完就被排除排气管，排气管内温度很高使得油气在排气管内发生爆燃（就是排气管喷火的效果）加上发动机排气出来的声音，你就会觉得那个车子的力量一定很大。。。
      虽然赛车发动机增加了缸径，但是增加的那点直径对于增大发动机燃烧室体积来说是杯水车薪。因为车的体积已经限制住了发动机不能长的“矮胖”，而却可以让其变的“瘦高”，虽然采用了V行结构，可依然不能增加太多的行程来扩大燃烧室体积。
      而且，同样功率的柴油机和汽油机对比，柴油机的结构更简单（压燃），体积可以做的更小。汽油机的结构很复杂（电子点火），体积也偏大。有心的可以注意一下，一般家用车100马力的汽油机体积会比100马力柴油机的体积要大。这个也是燃料性质不同造成的。
      当然，这里并不是说汽油机一无是处，汽油机由于其转速高，对于要求高速行车的车辆来说用汽油机非常合适。而且由于汽油机活塞行程短，发动机的振动小很多，噪音也没那么大。因为由于燃料在汽缸内是爆燃，所以对活塞会产生一个很大的冲击力，曲轴的摇臂直径过大，会让发动机剧烈振动，噪音会变的很大。（你在摇把手的时候应该有感觉，和你直接转动把手哪个更稳定是直接能看出来的）由于柴油机的行程大，发动机产生的噪音就大，振动也大，用在家用车上会让你十分不舒服，而且速度也不会很快！
      有些汽车厂商，比如沃尔沃，也一直在制造大型的汽油机客车。这种客车的噪音非常小，行驶更稳定，会让乘客几乎在车内听不到发动机的隆隆声，也感觉不到发动机产生的振动。但是其缺点是费油，而且车辆的载重爬坡能力没柴油机那么好，爬坡时速度较慢。
      到这里，车辆的动力部分就算介绍完了，有兴趣的朋友可以多去看看书，查点资料。下一篇将给大家介绍车辆的安全性能。

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   今天有人问我关于爬坡角度的问题，前两部分讲的内容有点疏漏，在这里给大家补充一点知识。爬坡度在手册里一般都会用百分比来表示，这个需要特别说明一下：
      汽车厂商一般在手册上一般在车辆爬坡角度上标注的不是角度，而是百分之多少。大部分普通家用轿车上会标注在27%~32%，而越野车大部分标注在35%~45%。注意！！！这个角度可不是用90°乘以这个百分比，而是一个反三角函数公式计算出来的：角度=arctan(百分比)，把厂商提供给你的这个百分数带入到这个公式里，就可以得出车辆的爬坡角度了。比如普通家用车一般在30%的比较多，带入到公式后：arctan(0.3)=16.6992° 这个才是车辆实际的爬坡角度！！！！可不是90°乘以0.3=27°，27°一般的越野车都很难上去！这个实际上是牵引力这车总质量的比较，在设计中用复数的形式表示。因车辆的总质量为固定数值，所以用实数来表示，牵引力因其经常变化，一般用虚数来表示：m*G+Fj，但因加速度要受到两种力的共同制约，所以在工程计算时将这个表示法进行了简单的变换：力常数=F/(m*G)，这样可以得出一个可以方便计算的数值，这个数值就百分比。即可以大致地推算出车辆的加速度，也可以推算出车辆的爬坡角度。
      现在有了这个公式，当你想买越野车时，就可以不用听那些销售员在那里忽悠什么车子可以爬30°以上的坡。那数值可不是90乘以百分比！！！

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