汽車加速性，功率和扭矩

加速度與功率扭矩的關係

　　有不少人認為加速主要由扭矩決定。總覺著這個觀點不太對頭。想詳細瞭解得去看汽車動力學的縱向動力學章節。有點麻煩。春節CCAV的春晚太無聊，沒事自己想了一下。

　　新年新氣象。我想到了個比方。嘗試說明一下。

　　2個人A,B各自蹬相同的單車（輪子一樣大）。 在平地，5KM/H勻速前進的時候，各自開始加速。一秒蹬一圈。都用最大力氣蹬車。車蹬轉一圈過程中，保證使用相同最大力氣。在一圈中均勻持續發力。（會騎單車人都知道是左右腳分別蹬半圈）。這裡簡化為一圈均勻給車蹬發力。

　　A最大力氣是100牛。B是A的GF，最大力氣50牛。但是A很不幸找了個胖子女友，B的重量與A一樣。。。假設腳蹬子長度0.5米，直接作用到驅動輪軸上。A給車的扭矩為100x0.5 = 50牛米。B為 50X0.5 = 25牛米。 大家看出來了，單車的發動機就是人。凸輪軸高度就是腳蹬子長度。忽略變速器之類的玩意兒。

　　這時誰的加速快？扭矩大的快.

　　經過一段全力加速時間，A遠遠超過B。我們還會發現A比B消耗的體力大了不少。假設AB體力初值相同。

　　現在把B的單車改造一下，輪子換成小的。讓B在5KM/H 時速下，一秒鐘能夠蹬2圈。現在，AB同時發力用最大力氣加速。注意，全力加速時，A一秒鐘只能蹬一圈，B一秒可以蹬兩圈。 誰的加速快？

　　AB加速一樣快！而且經過一段時間，A和B都累得夠嗆。消耗了差不多的體力。

　　扭矩和加速一定相關嗎？從這個例子來看，不一定。 直覺上，加速和發力大小有關。但分析下來，真正和加速相關的，是A與B在加速時間段內消耗的體力。而不是每蹬一圈使用的力氣。 如果開始加速時單車速度較慢，每次蹬車力氣相同，腳蹬子長短一樣，快速蹬小輪子車會有更高的加速度。 大家看出來了，單位時間消耗的體力，其實就是功率。也就是說，功率才是加速效能最關鍵的因素！

　　當然，這是簡單的能量守恒。物體加速歸根結底需要能量。給力大小不重要，關鍵是給的能量多不多。所以，同樣時間裡，不管一次發力大小如何，只要更頻繁的發力，做更多功，就是用更多的能量去加速。自然快。

　　實際車輛更為複雜一點。在最大功率下，不同的運行速度，每個檔位有自己的最大加速度曲線。這裡需要引入儲備功率的概念。當然，這和我們開始加速時，車輛當前的速度也有著一定關係。所以在汽車動力學上，討論汽車加速效能，會有好幾張2D圖表（我沒仔細學習過）。其中有一張功率平衡圖，標明了車速，功率，與最大加速度的關係（p94,《汽車系統動力學》 喻凡等著 機械工業出版社 2005）。本人也不明白多少，不多說。

　　略微說下發動機工況圖。

　　發動機工況表徵圖明了轉速，功率與扭矩的關係。首先功率是來自扭矩的。因為活塞被爆炸推動直接作用到扭矩上。但是功率也和轉速相關。扭矩x轉速
=
功率。
而加速度很大程度取決於功率。所以，要得到最大加速度，那必然是要先得到最大功率。但平時駕駛誰也不會沒事在最大功率和最大加速下跑。那是玩命。於是在20-80公裡速度內，不同的檔位下，如何得到好的加速與控制感，就和工況圖上3個要素都相關了。
3要素在一起組成了汽車的動力性感受。

　　扭矩說明了啥。
這個問題用單車解釋。你最大力氣是100牛。當單車爬50度坡，或者帶了3個200斤的胖子，再使勁也帶不動了。
假如一個大力士最大力氣是1000牛。那麼他可以騎車帶3個胖子。或者爬50度的坡。
能拉動多少品質的東西，是扭矩能反應的。但如果大力士本身就很粗胖，蹬車根本蹬不快。在平地上什麼都不帶的情況下，用不同輪子大小的車，相同速度下開始加速，你蹬10圈他只能蹬1圈，你加速度上就可能戰勝他。

　　在你能蹬動車行走的情況下，車的加速度和你單位時間消耗了多少體力（也就是功率）有關。當然，2個車從同樣的時速，同樣發動機轉速開始跑（還有同樣的摩擦消耗），扭矩大的車加速度高。因為這種情況下扭矩大的車一定運行功率大。

　　至於功率代表了最高車速。就不說了。容易理解。

　　作為一個民科，還是很有樂趣啊